L’integrazione di Immagini Satellitari e Sensori IoT sta trasformando l’agricoltura in un’attività sempre più predittiva ed efficiente. Plantae offre agli agricoltori una visione completa dello stato di salute delle loro colture, consentendo loro di prendere decisioni informate che migliorano sia la redditività che la sostenibilità dell’uso delle risorse idriche.
Nota informativa: Plantae progetta, sviluppa e commercializza tecnologie wireless e stazioni meteorologiche, utilizzando immagini satellitari e sensori per conservare l’acqua e migliorare la produzione agricola. Per questo motivo, i sensori Plantae vengono sempre più adottati dalle aziende agricole in Spagna, Portogallo, Italia, Arabia Saudita, Marocco e America Latina.
L’agricoltura si trova ad affrontare la sfida di produrre più cibo utilizzando meno risorse e riducendo il proprio impatto ambientale. In questo contesto, l’agricoltura di precisione è diventata uno degli strumenti tecnologici chiave per migliorare l’efficienza produttiva.
Immagini satellitari e sensori applicati all’agricoltura
I satelliti per l’osservazione della Terra, come Sentinel-2, catturano informazioni invisibili a occhio nudo, consentendo la valutazione dello stato fisiologico delle colture attraverso bande spettrali, con una frequenza di pochi giorni e una risoluzione spaziale che permette di valutare il comportamento delle colture a livello di appezzamento.
Le informazioni ottenute vengono elaborate utilizzando algoritmi in grado di generare indici agronomici che riflettono lo stato fisiologico della vegetazione, la disponibilità idrica e l’evoluzione temporale di ciascuna coltura.
Utilizzando indici di vegetazione come l’NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), i tecnici di Plantae possono identificare aree con diverso vigore vegetativo, rilevare stress idrico, problemi nutrizionali o potenziali focolai di malattie prima che si manifestino sul campo.
Queste informazioni generano mappe di variabilità che aiutano i produttori a comprendere l’evoluzione di ciascun settore dell’appezzamento e a prendere decisioni basate sui dati.
NDVI: Valutazione del vigore vegetativo
Uno degli indicatori più utilizzati nelle immagini satellitari è l’NDVI, calcolato a partire dalla riflettanza nelle bande del rosso e del vicino infrarosso.
Questo indice fornisce una misura indiretta dell’attività fotosintetica e del vigore vegetativo. Valori elevati sono generalmente associati a piante sane, biomassa elevata e adeguato sviluppo fogliare, mentre valori bassi possono indicare stress idrico, carenze nutrizionali, malattie o problemi di sviluppo.
Le mappe NDVI consentono di:
- Rilevare la variabilità all’interno della parcella.
- Identificare le aree con basso potenziale di resa.
- Dare priorità alle ispezioni in campo.
- Ottimizzare l’applicazione di fertilizzanti a rateo variabile.
- Monitorare la fenologia delle colture.
Nelle mappe tematiche, i colori verdi rappresentano in genere aree ad alto vigore vegetativo, mentre le tonalità gialle e rossastre indicano aree con minore attività fotosintetica.
Nelle mappe tematiche, i colori verdi rappresentano in genere aree ad alto vigore vegetativo, mentre le tonalità gialle e rossastre indicano aree con minore attività fotosintetica.
L’NDMI (Normalized Difference Moisture Index) è uno degli indici più utilizzati nell’agricoltura di precisione per valutare il contenuto di umidità della vegetazione e rilevare lo stress idrico prima che diventi visibile nelle colture.
Il suo valore è compreso tra -1 e +1:
Valori elevati (>0,6): vegetazione densa e sana.
Valori bassi (<0,2): terreno spoglio o grave stress idrico.
Cos’è l’NDMI?
L’NDMI viene calcolato utilizzando le bande spettrali del vicino infrarosso (NIR) e dell’infrarosso a onde corte (SWIR):
La banda SWIR è particolarmente sensibile al contenuto idrico presente nelle foglie, pertanto l’indice fornisce una stima molto utile dello stato idrico della vegetazione.
Interpretazione dei valori compresi tra -1 e +1
- NDMI > 0,4: Vegetazione con buon contenuto di umidità.
- NDMI tra 0,2 e 0,4: Umidità moderata.
- NDMI tra 0 e 0,2: Possibile inizio di stress idrico.
- NDMI < 0: Vegetazione secca, terreno nudo o aree con grave deficit idrico.
Le mappe tematiche utilizzano in genere i seguenti colori:
- Verde scuro: Elevata umidità.
- Verde chiaro: Umidità adeguata.
- Giallo: Umidità insufficiente.
- Arancione e rosso: Forte stress idrico.
L’NDMI consente di identificare le aree all’interno della parcella in cui le piante iniziano a perdere umidità prima che compaiano sintomi visibili di appassimento. Ciò facilita una programmazione dell’irrigazione più precisa.
Rilevamento precoce dello stress idrico tramite immagini satellitari e sensori IoT
Mentre l’NDVI indica il vigore della vegetazione, l’NDMI può rilevare problemi di disponibilità idrica diversi giorni prima che il vigore delle piante diminuisca.
Valutazione dell’uniformità dell’irrigazione tramite immagini satellitari e sensori
Confrontando le mappe NDMI all’interno della stessa parcella, è possibile rilevare:
- Gocciolatori ostruiti.
- Problemi di pressione in aree specifiche.
- Aree con irrigazione eccessiva o insufficiente.
- Guasti a valvole o sistemi idraulici.
- Monitoraggio delle colture legnose
In colture come oliveti, mandorleti, pistacchieti, agrumeti o vigneti, l’NDMI è particolarmente utile per monitorare lo stato idrico durante le fasi critiche di sviluppo e maturazione.
NDWI: Monitoraggio del contenuto idrico
Inoltre, l’NDWI (Normalized Difference Water Index) consente di stimare il contenuto idrico della vegetazione e di rilevare lo stress idrico.
Questo indice utilizza la risposta spettrale delle bande del vicino infrarosso e dell’infrarosso a onde corte per identificare le variazioni di umidità delle colture.
Le mappe NDWI facilitano:
– L’individuazione precoce dei deficit idrici.
– Una programmazione efficiente dell’irrigazione.
– La valutazione dell’uniformità del sistema di irrigazione.
– L’identificazione di aree con eccesso o carenza d’acqua.
– La riduzione delle perdite dovute a un’irrigazione eccessiva.
Il confronto temporaneo delle immagini NDWI consente di osservare come le colture reagiscono agli eventi irrigui, alle precipitazioni o ai periodi di siccità.
GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation Index)
Il GNDVI sostituisce la banda rossa utilizzata nell’NDVI con una banda verde, aumentandone la sensibilità al contenuto di clorofilla e azoto.
Applicazioni
- Valutazione nutrizionale.
- Rilevamento di carenze di azoto.
- Ottimizzazione della fertilizzazione a rateo variabile.
- Monitoraggio delle colture in fase di crescita attiva.
Nelle colture estensive, nei vigneti e nei frutteti, spesso rileva anomalie nutrizionali prima dell’NDVI.
NDRE (Normalized Difference Red Edge)
L’NDRE utilizza la banda del Red Edge, una regione spettrale particolarmente sensibile ai cambiamenti fisiologici della vegetazione.
Applicazioni
- Rilevamento precoce dello stress.
- Valutazione avanzata della biomassa.
- Monitoraggio di colture dense.
- Identificazione delle perdite di produttività.
Mentre l’NDVI può saturarsi in presenza di una copertura vegetale molto elevata, l’NDRE mantiene un’elevata sensibilità nelle colture ben sviluppate.
Pertanto, è ampiamente utilizzato in:
Vigneti.
Oliveti intensivi.
Mandorli.
Pistacchi.
Agrumeti.
SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index)
Il SAVI incorpora un fattore di correzione che minimizza l’influenza spettrale del suolo.
Applicazioni
- Colture appena piantate.
- Appezzamenti con scarsa copertura vegetale.
- Analisi nelle prime fasi fenologiche.
- Valutazione della germinazione e dell’attecchimento, ovvero la fase in cui i semi germinano e le piante iniziano a emergere dal terreno dopo la semina.
È particolarmente utile quando gran parte dell’area osservata è ancora costituita da terreno nudo.
Immagini RGB
Le immagini RGB corrispondono alla fotografia convenzionale ottenuta da satelliti, droni o aerei.
Applicazioni
- Identificazione visiva dei danni.
- Validazione degli indici spettrali.
- Conteggio delle piante.
- Rilevamento delle infestanti.
- Monitoraggio delle infrastrutture di irrigazione.
- Generazione di report tecnici.
Le immagini RGB consentono la conferma in loco delle anomalie rilevate tramite indici spettrali.
Riepilogo degli indici di immagini satellitari e sensori utilizzati da Plantae per il monitoraggio avanzato delle colture
Indice Cosa misura Applicazione principale
Indice | Cosa misura | Applicazione principale |
NDVI | Vigore vegetativo | Condizioni generali della coltura |
GNDVI | Contenuto di clorofilla e azoto | Nutrizione e fertilizzazione |
Stato fisiologico nelle colture mature | Stress e produttività | |
NDWI | Contenuto idrico | Gestione dell’acqua |
NDMI | Umidità interna della vegetazione | Stress idrico precoce |
SAVI | Influenza della vegetazione sul suolo correttivo | Colture giovani e bassa copertura |
RGB | Immagine visibile reale | Ispezione visiva e validazione sul campo |
Immagini satellitari e sensori per comprendere cosa sta succedendo nel suolo
Le informazioni provenienti da immagini satellitari e sensori installati direttamente sul campo registrano variabili critiche:
– Umidità volumetrica del suolo.
– Temperatura del suolo e ambiente.
– Conducibilità elettrica.
– Radiazione solare. – Evapotraspirazione.
– Precipitazioni.
– Velocità e direzione del vento.
I dati vengono trasmessi in tempo reale a piattaforme digitali che forniscono informazioni precise sulle condizioni esatte di ogni appezzamento. L’integrazione di queste informazioni con le immagini satellitari offre una visione molto più accurata del fabbisogno idrico e agronomico delle colture.
Irrigazione intelligente e uso efficiente dell’acqua
Uno dei principali vantaggi derivanti dall’utilizzo di immagini satellitari e sensori è l’ottimizzazione dell’irrigazione. Combinando i dati dei sensori con le informazioni satellitari, Plantae può determinare con maggiore precisione quando, dove e quanto irrigare.
Questo approccio contribuisce a evitare sia deficit che eccessi idrici, migliorando lo sviluppo delle piante e riducendo il consumo di risorse. Contribuisce inoltre a ridurre i costi energetici associati al pompaggio e alla distribuzione dell’acqua.
Nelle regioni in cui la disponibilità idrica è limitata, questi strumenti rappresentano una soluzione strategica per aumentare la sostenibilità della produzione agricola.
Vantaggi per i produttori e per l’ambiente
L’applicazione delle tecnologie di agricoltura di precisione offre molteplici vantaggi:
– Monitoraggio continuo dello stato di salute delle colture.
– Individuazione precoce di anomalie e aree problematiche.
– Ottimizzazione dell’uso di acqua e fertilizzanti.
– Riduzione dei costi operativi.
– Aumento della resa e della qualità del raccolto.
– Riduzione dell’impatto ambientale legato all’attività agricola.
Gestione intelligente dell’irrigazione
– Riduzione del consumo idrico dal 20% al 40%, a seconda della coltura e delle condizioni locali.
– Miglioramento dell’uniformità della produzione.
– Minimizzazione delle perdite dovute al dilavamento dei nutrienti.
– Riduzione dei costi energetici associati al pompaggio.
– Aumento della sostenibilità dell’attività.
Fonti dell’articolo:
