Inaugurato lo scorso 22 ottobre l’avvio del fotometro della rete ‘AERONET’, posizionato presso l'Area archeologica delle Grotte di Catullo, a Sirmione, sul lago di Garda. La giornata è stata anche occasione per ricordare la figura di Eugenio Zilioli,  uno dei primi fondatori dell'IREA del CNR, nonché primo Responsabile della sezione di Milano. Ad Eugenio, prematuramente scomparso 10 anni fa, è dedicata la Stazione Sperimentale dell'IREA di Sirmione.

Il fotometro solare Cimel è uno strumento che serve a misurare i valori dello spessore ottico dell’aerosol presente nell’atmosfera, e che quindi può essere un interessante dispositivo per valutare alcune caratteristiche delle particelle sospese in atmosfera, come la quantità, l’origine, se si tratta cioè di polvere desertica, aerosol marino, prodotti della combustione, ecc. Le misure si ripetono ogni 15 minuti durante l’arco della giornata, in otto diverse lunghezze d’onda.

I dati raccolti vengono automaticamente inviati alla rete AERONET, la rete internazionale fondata da NASA e PHOTONS che raccoglie i dati provenienti da analoghi sensori collocati in tutto il mondo (ad oggi oltre 400 attivi).

“Il fotometro di Sirmione è stato posizionato in un punto strategico sulla punta nord della penisola di Sirmione”, afferma Claudia Giardino, ricercatrice Irea-Cnr e Principal investigator del sito della rete. “In questo modo permetterà di raccogliere dati da un orizzonte visivo abbastanza ampio. Il suo contributo al monitoraggio dell’atmosfera si andrà ad assommare a quello prezioso di altri analoghi fotometri già da tempo posizionati in Pianura Padana, a Venezia, Modena e ad Ispra”.

Le misurazioni a terra del fotometro Cimel potranno, inoltre, essere assai utili per l’utilizzo dei dati derivati dalle misure satellitari riguardanti l’area, permettendo di ‘correggere’ le immagini riprese dal satellite, ‘disturbate’ proprio a causa dell’atmosfera e delle polveri in essa presenti. Il fotometro, in sintesi, permetterà di ‘leggere’ e interpretare meglio le immagini satellitari dell’area Gardesana con una migliore valutazione dei parametri ecologici di questi ambienti.

La stazione AERONET va a supportare le attività di ricerca che fanno capo alla vicina Stazione Sperimentale del CNR “Eugenio Zilioli” di Sirmione, presso Punta Staffalo. Inaugurata nel 2000, la Stazione è una sede distaccata dell’Irea-Cnr e porta il nome del primo direttore dell’Istituto, prematuramente scomparso nel 2004. In collaborazione con il Comune di Sirmione, presso la Stazione vengono condotte sia attività scientifiche legate allo studio della qualità delle acque del Garda, sia attività di divulgazione ed educazione ambientale; dal 2011 la Stazione e fa parte della Rete Italiana ed Europea per le Ricerche Ecologiche di Lungo Termine (LTER).

L’acquisto e il posizionamento della strumentazione sono stati possibili grazie ai finanziamenti della Regione Lombardia nell’ambito del Progetto SINOPIAE ('Sistema prototipale multi-sorgente Integrante tecniche di Osservazione multisPettrale da satellite, aeromobile e a terra per il monitoraggio multi-scala della variazione di Indicatori ambientali legata ai costituenti Atmosferici e dispersione Energetica'), e alla collaborazione con la Soprintendenza per i beni archeologici della Lombardia, che ha concesso l’installazione sul tetto del Museo di Sirmione  presente nell’area archeologica.

Leggi la notizia sul sito del CNR: http://www.cnr.it/cnr/news/CnrNews?IDn=3106

La gestione di prodotti mecatronici ed elettronici a fine ciclo vita rappresenta attualmente una processo di notevole complessità che genera significativi impatti ambientali ed non consente lo sfruttamento di opportunità economiche legate al valore residuo di componenti e materiali che vengono dismessi.

Proseguono, fino a settembre 2014, le attività di rilevamento in campo dei ricercatori e delle ricercatrici IREA coinvolti nel progetto regionale Space4Agri. Tra gli obiettivi progettuali dell'ambito di ricerca SPACE, che si riferiscono al WP2 del Progetto, è prevista la produzione di indicatori per misurare la crescita e lo sviluppo delle colture, il loro stato di salute e la stima degli indicatori di stress, soprattutto idrico. A questo scopo i ricercatori conducono periodiche attività di osservazione in campo, concentrate nel periodo di maggio - settembre, durante le quali raccolgono i dati utili, che verranno poi integrati, una volta in laboratorio, con quelli provenienti da fonte satellitare.

i principali dati raccolti ogni settimana su tutte le colture S4A studiate, cioè mais, riso e soia, sono relativi alla crescita geometrica e fisiologica delle piante. Nel dettaglio vengono rilevati:

• lunghezza fogliare (espressa in mm);
• larghezza fogliare (espressa in mm);
• altezza della pianta/fusto (espressa in cm);
• numero di foglie per pianta/fusto (conta diretta);
• stato di allagamento del terreno:
• fenologia, ovvero analisi dello stato di sviluppo della singola coltura;
• LAI ( Leaf Area Index, espresso m²/m²) che indica i mq di superificie fogliare presenti in un mq lineare di campo. Per rilevare il LAI, i ricercatori di S4A utilizzano tre principali strumenti: il ceptometro, il fisheye (o camera emisferica) e un'apposita app dedicata alla misurazione, in situ, di questo indicatore agronomico.

Ma cosa avviene durante le campagne? Quali sono gli strumenti e le procedure che i ricercatori utilizzano per ottenere questi parametri? Nell'ambito delle attività di comunicazione del WP7, Irene Tomasoni ha provato a seguire i colleghi durante un'uscita in campo, osservando da vicino lo svolgimento di una campagna di misura, le principali strumentazioni e procedure utilizzate. In questa pagina prova a descrivere alcune operazioni svolte periodicamente dai ricercatori per raccogliere i parametri a cui sono interessati. Le immagini si rifericono allo scorso 9 luglio 2014, la campagna è avvenuta in Lomellina, più precisamente a Rosasco (PV), in una delle aree di studio del progetto. Hanno partecipato Ramin Azar, Alberto Crema, Giacomo Fontanelli, Paolo Villa.

		Qui Giacomo misura la lunghezza e la larghezza fogliari delle piante di soia. Anche questa operazione viene effettuata a scadenza settimanale, su campi selezionati di riso, mais e soia, per monitorarne la crescita colturale.

Ed ecco una breve descrizione dei due principali strumenti utilizzati per misurare il LAI - Leaf Area Index - sui campi di riso, mais e soia: il ceptometro e la camera emisferica o fisheye.

L'importanza dei droni in agricoltura secondo il MIT

MIT Technology Review ha pubblicato la lista delle dieci tecnologie applicate che diventeranno le pietre miliari dell'innovazione per gli anni a venire. Fra queste spicca l'uso degli APR (Aeromobili a Pilotaggio Remoto), in agricoltura, anche noti come droni, e la cui denominazione è UAV secondo l'International Civil Aviation Organization (ICAO).

Secondo MIT, gli agricoltori starebbero iniziando a indirizzarsi verso le tecnologie innovative puntando sui droni per migliorare la qualità delle coltivazioni. Grazie alla grande quantità di tipologie di sensori che possono essere caricate a bordo dei droni, come videocamere, sensori multispettrali, GPS, magnetometri, le potenzialità di questi strumenti sono molteplici. I droni possono oggi essere programmati per eseguire voli e rilievi in completa autonomia, senza il supporto di un pilota a terra. Sono molto più economici delle immagini satellitari e hanno la possibilità di rilievi ad alta risoluzione. Inoltre, per il tipo di uso discontinuo, la spesa può essere condivisa fra più agricoltori. Si possono utilizzare per controllare problemi di irrigazione, infestazioni parassitarie, monitorare il raccolto, le malattie delle piante, ecc. Si possono raccogliere, per esempio, immagini all'infrarosso che consentono di vedere i livelli di clorofilla delle colture. (Fonte della notizia: rivista Geomedia, luglio 2014).

L'analisi delle potenzialità dell'impiego dei droni in agricoltura è una delle attività previste dal progetto Space4Agri nell'ambito AERO a cui è dedicato il WP3 di progetto, di cui è responsabile l'ITIA del CNR, che si propone di sviluppare interfacce utente avanzate basate su contenuti visivi 2D/3D, a supporto dell’operatività delle riprese da piattaforma APR/UAV.

Per saperne di più sulle 10 tecnologie applicate emergenti secondo il MIT

Per saperne di più sull'uso dei droni in agricoltura secondo il MIT

La presente notizia è tratta dal sito di progetto Space4agri. Puoi leggerla per intero a questo link

Agricoltura e clima: una relazione sempre attuale

I cambiamenti climatici previsti per i prossimi decenni, quali ad esempio il riscaldamento globale del pianeta, i crescenti rischi di siccità in alcune aree geografiche e una maggiore frequenza di eventi meteorici intensi, sono in maggior parte causati dal rapido aumento della concentrazione di CO₂ in atmosfera. L'ambito di ricerca del progetto Space4Agri, seppur focalizzato sul monitoraggio e sull'analisi dello sviluppo delle colture agricole, si incrocia con studi scientifici, condotti da altri gruppi di ricerca, dedicati all'impatto delle variazioni climatiche sul comparto agronomico.

Un recente articolo, apparso sul sito Scienza in Rete durante il mese di giugno 2014, affronta la relazione tra clima e sistemi agricoli; ne riportiamo una breve sintesi.

L’aumento dell’anidride carbonica atmosferica da un lato determina importanti effetti negativi sul clima, e dall’altro si configura come un intervento fertilizzante per le piante e la produzione agricola. In ogni caso, vista l’entità dei cambiamenti attesi nei prossimi decenni, è più che mai necessario studiare come le piante coltivate si adatteranno alle nuove condizioni atmosferiche e selezionare varietà che meglio di altre siano capaci di crescere e produrre nelle nuove condizioni climatiche. 

Particolari infrastrutture sperimentali note come FACE (Free Air CO₂ Enrichment) permettono di studiare l’effetto dell’aumento della CO₂ atmosferica sulla crescita delle piante in condizioni agricole reali e consentono pertanto di avere indicazioni molto precise sull’effetto di questo componente dei cambiamenti climatici sulla produzione agricola. Presso il Centro di Ricerca per la Genomica Vegetale del CRA di Fiorenzuola d’Arda (PC) è stato installato un sistema FACE costruito in collaborazione con l’Istituto di Biometeorologia del CNR di Firenze attraverso un progetto finanziato da alcune Fondazioni bancarie tramite il programma “Progetto AGER: ricerca agroalimentare”, progetto a cui partecipano anche l’ENEA- Centro di ricerca della Casaccia ed il Centro di Ricerca per la Cerealicoltura del CRA di Foggia.

Nel corso di due anni di sperimentazione il sistema FACE ha verificato il comportamento di 12 varietà di frumento duro cresciute in condizioni di campo in un’atmosfera contenente circa 570 ppm di CO₂ (la concentrazione attesa per il 2050).

Per saperne di più e capire quali sono stati i primi risultati prodotti, trovate qui l'articolo completo dedicato all'analisi del frumento duro, apparso sul sito Scienza in Rete nel mese di giugno 2014

Nell’ambito del Progetto Space4Agri (S4A), i ricercatori di CNR-IREA hanno elaborato le prime mappe che descrivono lo stato delle aree coltivate da quattro aziende agricole lombarde, che collaborano, fin dalle fasi iniziali, con i ricercatori di S4A, ospitando nei propri campi le attività di misura in situ del progetto.

Si tratta di aziende situate in Lombardia, nell'area della Lomellina (provincia di Pavia), che coltivano principalmente mais e riso: Azienda Agricola Carlo Franchino, Società Agricola Costanzo Giovanni&Agostino, entrambe di Rosasco, Azienda Agricola Europa Agricola srl, di Mauro Maregatti presso Castello d'Agogna, infine l’Azienda Agricola di Riccardo Braggio in Zeme.

Le mappe, ad alta risoluzione, sono state elaborate dai ricercatori a partire da dati satellitari, più precisamente usando immagini della zona acquisite dal Satellite Worldview-2 in due momenti della stagione estiva del 2014,  il 16 luglio e il 17 agosto. Fotografano lo stato delle coltivazioni di ciascuna azienda, dando informazioni relative a due differenti indici di  vegetazione: l’indice EVI (Enhanced Vegetation Index), che esprime il livello di vigore e densità della vegetazione, e l’indice CHL (Chlorophyll Index), correlato al contenuto in clorofilla presente nella parte verde della vegetazione, e che ne esprime, in maniera qualitativa, lo stato nutrizionale.

In questa fase sperimentale della ricerca, le mappe sono state messe a disposizione solo delle aziende agricole coinvolte, che possono esplorarle attraverso una versione prototipale del Geoportale di S4A. Quando la fase di test sarà ultimata, sia il Geoportale sia le mappe verranno rese accessibili ad un pubblico più ampio. 

E' possibile leggere l'articolo completo sul sito di progetto di Space4Agri

Dino Ienco, ricercatore dell'IRSTEA - TETIS di Montpellier, in visita ad IREA sede di Milano per una settimana,tiene un seminario dal titolo:

Analisi di serie temporali di immagini ottiche telerilevate con tecniche di data mining: caratterizzazione dei cambiamenti e mappatura delle colture

Il seminario si svolge nell'ambito della collaborazione di IDPA nel progetto Space4Agri. Scarica la locandina.

Riassunto:

Al giorno d'oggi sta diventando sempre più urgente la necessità di trovare metodi nuovi per analizzare la grande quantità di immagini satellitari ad alta risoluzione che verrà prodotta e messa a disposizione della comunità scientifica. La disponibiltà di immagini ad alta risoluzione sia spaziale sia temporale renderà possibile  ai ricercatori nel campo delle scienze ambientali di studiare l'evoluzione temporale dei diversi fenomeni naturali e agricoli a livelli di dettaglio mai visti in precedenza. 

Per effettuare l'analisi in modo efficacie di serie temporali di immagini abbiamo però bisogno di sviluppare nuove tecniche automatiche per estrarre conoscenze interessanti e utili. In questo scenario, Diro Ienco presenterà due applicazioni in cui l'uso di tecniche di data mining consentono di analizzare i grandi volumi della serie storiche di immagini satellitari, considerando le dimensioni spaziale e temporale dei dati.
La prima applicazione riguarda lo studio di modelli evolutivi di habitat naturali e semi- naturali. In questo ambito consideriamo una serie temporale di immagini telerilevate al fine di caratterizzare e sintetizzare i diversi tipi di evoluzione.

La seconda applicazione è dedicata alla classificazione automatica di uso del suolo. In questo studio, le tecniche di data mining sono impiegate  per sfruttare l'aspetto temporale di queste informazioni che i modelli di classificazione standard non considerano  nella loro analisi.

 Per informazioni contattare Gloria Bordogna 0223699295
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Workshop of Dino Ienco, researcher of IRSTEA – TETIS, Montpellier:

Title: Remote Sensing Time Series analysis under the Data Mining lens: Characterization of Changes and Cropland Mapping

Abstract:
Nowadays, a huge amount of high resolution satellite images are freely available. Such images allow researchers in environmental sciences to study  different natural and agricultural phenomena considering their evolution over time.
Recently, the upcoming technology will lead time series analysis of high resolution optical images into a new level of complexity due to the huge volume of information produced. To deal with these constraints we need to develop new automatic techniques in order to extract interesting and useful knowledge from time series images.
Considering this scenario, I will present two applications in which the use of data mining techniques help to analyze big volumes of time series satellite images considering both the spatial and temporal dimensions of the data.
The first application involves the study of evolution patterns coming from natural and semi-natural habitats. In this task we consider a time series of remote sensing images in order to characterize and summarize the different type of evolutions.
The second application is devoted to the automatic classification of land use. In this study, data mining techniques are employed to correctly exploit temporal information since standard classification models fail to consider this dimension in their analysis.

For more info, please contact Gloria Bordogna 0223699295
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Il Progetto mira a usare le tecniche di Osservazione della Terra (spazio, aereo e in situ) per migliorare le capacità del sistema regionale e dei principali attori del settore nella pianificazione e gestione del settore agricolo lombardo. L’obiettivo è di coniugare in maniera innovativa le osservazioni remote da satellite e in situ, le tecnologie aeronautiche per gli UAV (Unmanned Air Vehicles, velivoli senza equipaggio) e le tecnologie internet 2.0 per la raccolta e lo scambio smart di dati e informazioni. 

Committente: Regione Lombardia – CNR, nell'ambito dell'Accordo Quadro Regione Lombardia – CNR 

sito web: http://space4agri.irea.cnr.it/it  (leggi la News del CNR)

Periodo di attività: 2013 - 2015

Finanziamento IREA: € 351.000

Responsabile IREA:  Pietro Alessandro Brivio

Personale IREA coinvolto: Paola Carrara, Mirco Boschetti, Alba L’Astorina,Anna Basoni, Alberto Crema, Paolo Villa, Alessandro Oggioni, Monica Pepe, Anna Rampini, Daniela Stroppiana, Gloria Bordogna

Attività: 

Telerilevamento ottico

Sistemi per l'informazione geografica

Comunicazione pubblica della scienza

DESCRIZIONE DEL PROGETTO

L’agricoltura è uno degli ambiti di applicazione maggiormente studiati dalla ricercatrici e dai ricercatori dell’IREA, che da anni svolgono ricerche sui sistemi agricoli, soprattutto nei paesi in via di sviluppo, per stimare le produzioni ed individuare eventuali situazioni di criticità a supporto di politiche di intervento. Il monitoraggio delle produzioni di riso nel sud-est Asiatico è, ad esempio, uno dei temi di collaborazione con l’Istituto Internazionale di Ricerche sul Riso (IRRI), nelle Filippine, ma il telerilevamento all’IREA viene usato anche per lo studio dei sistemi di pascolo estensivo dell’Africa Sub-Sahariana dove le produzioni dipendono fortemente dalla variabilità climatica e dall’interazione tra uomo e ambiente.

Si tratta di un argomento di importanza mondiale e su cui a livello europeo si sta investendo molto, facendo affidamento anche sulle tecnologie aerospaziali. Ma l’agricoltura è un tema che interessa fortemente anche l’Italia, e in particolare la Regione Lombardia, la prima regione agricola italiana, che produce  il 42% del latte, il 42% del riso e il 39% dei prodotti suinicoli, con una percentuale di agricoltori del 2% di tutta la popolazione lombarda ma che si prende cura dell’80% del territorio nazionale. Qui le esigenze sono varie e vanno dalla necessità di sviluppare un sistema di conoscenze condiviso a livello regionale in grado di monitorare efficacemente i sistemi agricoli alla necessità di fronteggiare lo stress idrico delle colture, anche a fronte degli impatti dovuti ai cambiamenti cimatici che colpiscono sempre più frequentemente il territorio.

In questo quadro l’IREA ha appena avviato un progetto di ricerca dal titolo significativo, Space4Agri - Sviluppo di Metodologie Aerospaziali Innovative di Osservazione della Terra a Supporto del Settore Agricolo in Lombardia, finanziato da Regione Lombardia nell’ambito dall’Accordo Quadro Regione Lombardia – CNR. 

In particolare, il Progetto mira a usare le tecniche di Osservazione della Terra (spazio, aereo e in situ) per migliorare le capacità del sistema regionale e dei principali attori del settore nella pianificazione e gestione del settore agricolo lombardo. Tre gli istituti di ricerca del CNR coinvolti, tra cui l’IREA, che coordina il progetto, l’ITIA e l’IDPA, e decine i ricercatori impegnati in questo progetto per 2 anni (2013-2015) intorno all’obiettivo di coniugare in maniera innovativa le osservazioni remote da satellite e in situ, le tecnologie aeronautiche per gli UAV (Unmanned Air Vehicles, velivoli senza equipaggio) e le tecnologie internet 2.0 per la raccolta e lo scambio smart di dati e informazioni.

L’area di studio dove verranno sperimentate e sviluppate le metodologie di Space4Agri è naturalmente individuata nella pianura padana lombarda, dove sono attive 54.333 aziende agricole che rappresentano il 3,3% del totale nazionale ma con una Superficie Agricola Utilizzata (SAU) pari a 986.853 ettari, il 7,7 % di quella nazionale (dati ISTAT).

Ricercatori e ricercatrici CNR coinvolti nel progetto e loro ruoli nei diversi WP (Workpackage):

Pietro Alessandro Brivio, IREA CNR, coordinatore Progetto Space4Agri, responsabile WP0 Gestione e controllo qualità del progetto

Paola Carrara, IREA CNR, responsabile WP1 Analisi dello stato dell’arte, dei bisogni degli utenti e definizione dei requisiti

Mirco Boschetti, IREA CNR, responsabile WP2 SPACE: estrazione di informazioni sullo stato delle colture da dati satellitari

Marco Sacco, ITIA CNR, responsabile WP3 AERO: progettazione e sviluppo di ambienti a supporto delle riprese da piattaforme UAV

Gloria Bordogna, Simone Sterlacchini, IDPA CNR, responsabile WP4 IN SITU: sviluppo di sistemi 2.0 per acquisizione dati e interscambio informazioni

Mirco Boschetti, IREA CNR, responsabile WP5, Test delle metodologie sviluppate per il monitoraggio agricolo lombardo

Paola Carrara, IREA CNR, responsabile WP6 Valutazione dell'impatto delle tecnologie sviluppate sul territorio lombardo

Alba L’Astorina, IREA CNR, Gruppo di ricerca CNR Comunicazione della Scienza ed Educazione, responsabile WP 7, Diffusione dei risultati ed azioni di capacity building

altro personale coinvolto: Anna Basoni, Alberto Crema, Alessandro Oggioni, Monica Pepe, Anna Rampini, Daniela Stroppiana, IREA CNR; Mauro Todeschini, Giampaolo Viganò, Enrica Romano, ITIA CNR

supporto amministrativo e gestionale: Elena Recchia, Enrica Viscardi, IREA CNR

il logo di Space4Agri è stato ideato da Nicola Colosio, ITIA CNR