AVT Airborne Sensing Italia srl (AVT-ASI) partecipa al progetto ICAERUS, promosso e finanziato dall'Unione Europea nell'ambito del bando HORIZON-CL6-2021-GOVERNANCE-01-2, focalizzandosi in particolare sul Cluster 6 (Food, Bioeconomy, Natural Resources and Agriculture). Il progetto mira a promuovere modelli di governance innovativi a sostegno dei sistemi alimentari sostenibili, del monitoraggio ambientale e delle soluzioni digitali per l'attuazione del Green Deal europeo.

La visione di ICAERUS è quella di esplorare le possibilità dei droni e di fornire un resoconto completo e interconnesso del loro potenziale e del loro impatto come veicoli multiuso nell'agricoltura, nella silvicoltura e nelle aree rurali dell'UE. ICAERUS mira ad applicare, dimostrare e sostenere l'uso efficace, efficiente e sicuro dei droni e a identificare i rischi e il valore aggiunto associati al loro utilizzo.

Nell'ambito del 2° bando aperto ICAERUS PULL, AVT Airborne Sensing Italia srl ha proposto HYGRI (UAV-based HYperspectral Monitoring of Agriculture). L'obiettivo del progetto è quello di acquisire e utilizzare immagini iperspettrali da droni per monitorare e rilevare i patogeni vegetali negli alberi da frutto e visualizzare le informazioni in un sistema di supporto decisionale di facile utilizzo.

Grazie alla capacità di calcolare indici spettrali accurati combinando bande strette nella gamma del visibile e del vicino infrarosso e utilizzando algoritmi di apprendimento automatico e di deep learning, HYGRI riconoscerà queste piante e supporterà gli agricoltori nel loro lavoro quotidiano, riducendo la diffusione delle malattie e la necessità di potature. Ne beneficeranno anche l'ambiente e il cibo, poiché i trattamenti potranno essere mirati a colture specifiche.

L'area pilota si trova in Trentino-Alto Adige ed è suddivisa in tre diverse località:

Un vigneto in cui vengono monitorati i risultati di quattro diversi sistemi di irrigazione sia per l'ottimizzazione dell'irrigazione sia per la comparsa di patogeni associati;
In un meleto, vengono testati e monitorati vari scenari con diverse disponibilità idriche su piante con diversi tipi di innesto, al fine di valutarne la resistenza, la produttività e lo stato vegetativo.
In un giardino di fragole, le condizioni fisiologiche e produttive delle piante vengono monitorate su terreni già utilizzati da precedenti cicli di coltivazione, al fine di sviluppare misure mirate per ridurre la lisciviazione del suolo.
L'esperienza di AVT-ASI costituisce la base per il funzionamento del sistema UAV e per il rilevamento di piante affette da varie malattie, come la decolorazione dorata nei vigneti, nonché per l'analisi delle condizioni delle piante. Tuttavia, è necessario fare progressi per superare le sfide nell'acquisizione e nell'elaborazione dei dati e nella selezione del metodo di apprendimento automatico appropriato.

Le sfide di HYGRI e il modo in cui vengono superate.

Negli ultimi due anni, AVT-ASI ha investito nell'acquisto della telecamera iperspettrale AFX10 di Specim e nello sviluppo della sua applicazione per il flusso di lavoro, che consente un'ampia gamma di analisi in ambienti diversi. I progetti pilota dell'AVT-ASI hanno dimostrato che l'imaging iperspettrale fornisce dati tecnologicamente avanzati, precisi e affidabili e consente di ottenere risultati che non possono essere raggiunti con le tecnologie convenzionali. Tuttavia, sono emerse alcune sfide che HYGRI intende affrontare:

- La qualità delle immagini iperspettrali UAV dipende fortemente da fattori che di solito sono insignificanti con i sensori multispettrali, come la radiazione solare, l'orientamento delle file di piante rispetto all'azimut del sole, l'influenza delle ombre e le differenze temporali tra le strisce;

- La correzione geometrica delle immagini iperspettrali è soggetta a incertezze, poiché i software commerciali non seguono un approccio così rigoroso (ad esempio, la triangolazione dell'immagine) come nella fotogrammetria aerea tradizionale;

- L'elaborazione dei dati è frammentata in vari pacchetti software o script e richiede un elevato livello di intervento manuale;

- La convalida dei risultati ottenuti con gli UAV per il rilevamento precoce delle malattie delle piante o dello stress idrico deve essere approfondita con ulteriori confronti con le misurazioni a terra e multitemporali.

- La metodologia di addestramento degli algoritmi di apprendimento automatico non consente attualmente di trasferire l'approccio ad altre malattie o fenomeni.

- Gli strumenti di visualizzazione dei dati per i voli iperspettrali non soddisfano le esigenze degli utenti senza conoscenze specialistiche.

In questo contesto, l'obiettivo principale di HYGRI è quello di rendere i voli UAV più efficienti e di ottenere dati di immagine migliori, di continuare la convalida degli algoritmi di apprendimento automatico utilizzando le osservazioni dei sensori a terra e di commercializzare i servizi. Questo obiettivo sarà raggiunto attraverso i seguenti obiettivi specifici (SO):

SO 1: Ottimizzazione della pianificazione del volo e dell'acquisizione di immagini iperspettrali con i droni, tenendo conto di impostazioni, parametri e condizioni di illuminazione estese.

Obiettivo 2: Migliorare la qualità delle immagini iperspettrali basate su UAV dopo la pre-elaborazione e l'automazione del flusso di lavoro.

Obiettivo 3: migliorare le prestazioni degli algoritmi interni di apprendimento automatico per il rilevamento precoce delle piante colpite dalla malattia attraverso una rigorosa convalida mediante misurazioni sul campo.

Obiettivo 4: valutare l'uso della soluzione per altre applicazioni di analisi degli spazi verdi (verde urbano, silvicoltura, altre malattie delle piante).

Obiettivo 5: commercializzazione internazionale dei servizi di monitoraggio e del sistema di supporto alle decisioni (DSS).

Ulteriori informazioni: https://icaerus.eu/open-calls-trials/hygri/

In dettaglio: Che cos'è ICAERUS?

I droni sono una tecnologia digitale efficiente e flessibile, in grado di svolgere compiti sempre più complessi nel rispetto dell'ambiente. Tuttavia, il loro uso diffuso nel settore agricolo e alimentare è limitato da costi, lacune di conoscenza e restrizioni normative e di sicurezza.

ICAERUS intende affrontare queste sfide sostenendo e dimostrando l'uso efficace, efficiente e sicuro dei droni in contesti rilevanti e identificando i rischi e il valore aggiunto associati al loro utilizzo. Questo obiettivo sarà raggiunto attraverso cinque applicazioni concrete di droni che rappresentano i principali scopi settoriali e sociali dell'uso dei droni in Europa. ICAERUS produrrà anche diversi risultati utilizzabili con un impatto positivo significativo, tra cui la piattaforma ICAERUS.

Per saperne di più: https://icaerus.eu/