Sensagri: le potenzialità del Progetto Copernico

Sentinel
Nuovi prototipi per servizi di monitoraggio tramite i satelliti Sentinel

«In risposta alla call europea “H2020-EO-3-2016: Valutazione dei Servizi di Copernico”, il progetto “Sentinels Synergy for Agriculture (Sensagri)”, presentato dall’Università di Valencia (Spagna) e coordinato da José Moreno, con altri 6 partner (Italia, Spagna, Francia e Polonia), tra cui il Crea (Cer di Foggia e Sca di Bari) e il Cnr-Issia per l’Italia, ha lo scopo di sfruttare la capacità, senza precedenti, dei satelliti Sentinel-1 (S1) e Sentinel-2 (S2), per sviluppare un portafoglio innovativo di prototipi per servizi di monitoraggio in agricoltura.

Sud
Mappa di umidità del suolo.

Quando utilizzati singolarmente, i sensori ottici o quelli radar consentono la mappatura delle colture. Tuttavia, un risultato più robusto, con mappe più accurate e aggiornate, è atteso dalla sinergia, finora raramente sfruttata, di entrambi i tipi di misure. Lo stesso vale quando si tratta dello stato vegetativo delle colture, quello sanitario e alcuni tipi di stress. Studi sperimentali hanno dimostrato che l’analisi combinata di dati ottici e dati radar apre prospettive per migliorare le capacità di monitoraggio». Michele Rinaldi, responsabile scientifico dell’Unità Operativa del Crea di Foggia, sintetizza così lo scopo di questo progetto, che ha una durata prevista di 36 mesi (iniziato nel novembre 2016, terminerà a ottobre 2019).

La ricerca è incentrata sull’elaborazione, il confronto e l’utilizzo dei dati ricavati nell’ambito della missione dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa), inserita all’interno del programma Copernicus, costituito da un insieme di due satelliti. Sul satellite Sentinel-1, che è stato lanciato in orbita il 3 aprile 2014, vi è un radar ad apertura sintetica in banda C, che fornisce gratuitamente immagini in continuo, giorno e notte, in tutte le condizioni atmosferiche. Sentinel-2, lanciato in orbita il 23 giugno 2015, invece, è dotato di un sensore ottico, in grado di fornire immagini dettagliate dello stato della vegetazione, della copertura del suolo, dell’estensione delle acque e delle zone costiere. Lo scopo principale è quello di sviluppare nuove applicazioni e opportunità di mercato per il settore agricolo, unendo insieme i dati dei sensori radar con quelli ottici.

 

 

Capacità di dettaglio

I principali vantaggi di questa tecnologia sono dovuti, in special modo, alla periodicità con cui i satelliti catturano e inviano i dati, alle grandi larghezze dell’angolo di apertura dei sensori, capaci di analizzare superfici fino a 290 km di ampiezza, e all’alta risoluzione spaziale, efficiente fino a una definizione di 10 metri per 10. Le caratteristiche appena descritte consentono la mappatura dei terreni coltivati per grandi aree, con grande precisione, con una capacità di dettaglio mai raggiunta prima e con la possibilità di confrontare l’evolversi del paesaggio agrario attraverso il tempo.

Le potenzialità del progetto Copernico consentono di eseguire una mappatura stagionale con un maggiore dettaglio delle varie tipologie di colture presenti, grazie alla capacità di analisi cromatica che consente ai sensori di distinguere tra colore del suolo nudo, marrone, e copertura vegetale, verde. I dati analizzati sono quindi in grado di fornire indici di copertura vegetale, come l’indice di area fogliare o Lai, di grande importanza per valutare lo stato vegetativo e di salute di una coltura.

Le sinergie ottenute intersecando i dati derivanti dalle misure ottiche e radar, vengono studiate dai ricercatori con lo scopo di sviluppare tre tipologie di servizi, per ora allo stato di prototipo, capaci di fornire dati quasi in tempo reale sull’umidità del suolo superficiale, circa gli indici di area fogliare verde e marrone, e per l’elaborazione di mappe del tipo di coltura. Questi prototipi, pensati per ridurre in maniera sempre maggiore la necessità di utilizzare strumentazioni a terra, forniranno una base per l’elaborazione di servizi avanzati che avranno il fine di aumentare la competitività del settore europeo agro-industriale.

 

Servizi ricavabili

I servizi che i ricercatori hanno individuato, grazie all’elaborazione dei primi dati, riguardano la fattibilità di quattro prodotti: mappe di resa/biomassa; mappe di lavorazione del terreno; mappe di irrigazione; mappe avanzate di uso del suolo e delle colture, con un grado di dettaglio maggiore rispetto a quanto possibile finora. Questo è possibile grazie al sensore ottico ad altissima precisione di cui è dotato S2 e all’elevata qualità radiometrica di S1, in grado di fornire molteplici informazioni, distinguere tra vari tipi di colture e di condizioni del suolo. Gli algoritmi saranno sviluppati e convalidati in quattro aree agricole europee: Spagna, Francia, Italia e Polonia; rappresentative della diversità delle colture in Europa. Per consolidarne la validità scientifica, i dati saranno verificati anche al di fuori del territorio europeo, grazie a strutture di ricerca ucraine, argentine e sudafricane che si sono rese disponibili.

aratura
Con le mappe che si produrranno nel progetto SENSAGRI sarà possibile individuare i campi arati.

Il compito dei ricercatori del Crea, che lavorano in tandem con i colleghi europei, è quello di convalidare al più presto la validità e l’affidabilità dei servizi descritti, dimostrando il grande potenziale di applicazione dei nuovi prodotti che il Progetto Copernico può fornire.

«Al fine di perfezionare le specifiche dei prodotti e di valutare in modo interattivo i servizi, gli attori del settore agricolo saranno coinvolti utilizzando un approccio partecipativo “Living Lab” – conclude Rinaldi –. La combinazione di approccio, centrato sull’utente e sugli algoritmi che sfruttano lo stato dell’arte, costituirà una solida base per valutare circa l’efficacia dei nuovi servizi che, grazie al Progetto Copernico, saremo in grado di sviluppare».

Oltre all’elaborazione di servizi destinati agli utilizzatori pubblici e privati, le osservazioni sistematiche saranno utilizzate per la costruzione di un archivio pluriennale, in modo da costituire una classificazione di base delle colture in relazione alle curve temporali, riducendo così la necessità di dati di terra di riferimento. Il Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali e il Consorzio per la Bonifica della Capitanata di Foggia, potenzialmente molto interessati ad avere informazioni sull’uso del suolo e sulle superfici irrigate a un costo decisamente più basso rispetto all’attuale, hanno inviato lettere di supporto al progetto.

 

Nella seguente tabella è possibile osservare la Panoramica della posizione dei siti dei test

 

 

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