Droni e satelliti: quali scegliere in agricoltura?

Vista campo agricolo da drone
Sara AntognelliAgronoma, PhD

Quando si parla di telerilevamento, o remote sensing, i tecnici del settore agricolo ci pongono spesso una domanda: “è meglio utilizzare il satellite o il drone per monitorare il mio campo?”

La risposta non è così netta e semplice da dare: per questo mettiamo a confronto le caratteristiche dei due mezzi.

Il confronto

I dati ottenuti da drone e satellite sono molto variabili e si caratterizzano in particolare per la diversa frequenza della disponibilità del dato nel tempo e per la diversa risoluzione spaziale (la dimensione del pixel a terra). Ad esempio, un dato con una risoluzione spaziale di 10m significa che ciascun pixel rappresenta un’area di 10m x 10m a terra.

Le differenze non dipendono ovviamente solo dal mezzo di acquisizione, ma anche dal sensore che viene utilizzato.

I droni

I droni volano ad altezze di decine di metri. Le immagini ottenute sono comunemente ad alta risoluzione spaziale (qualche cm): permettono quindi di visualizzare in modo nitido l’interfila delle piante, di identificare la chioma degli alberi o la presenza di un pozzo o di un edificio in un campo.

Volo drone in campo agricolo

Volo di un drone su campo agricolo

Il volo da drone viene effettuato su richiesta dell’agricoltore, e nelle condizioni metereologiche e in orari adeguati. Tali voli hanno di conseguenza una risoluzione temporale irregolare.

I sensori multispettrali più comuni installati sul drone rilevano la riflettanza nelle bande del visibile, del red-edge e del vicino infrarosso. Raramente includono bande nella lunghezza d’onda dello SWIR.

Tradotto, è possibile calcolare gli indici di vigoria da drone, così come visualizzare una mappa RGB del proprio appezzamento, mentre è raro che si possano calcolare indici multispettrali di clorofilla e di stress idrico. È possibile invece valutare lo stress idrico mediante rilievi con termocamera.

I satelliti

Esistono numerosi satelliti che acquisiscono immagini multispettrali dallo spazio. Tra i più comuni troviamo Sentinel-2, Landsat 8, Planetscope, Sky Sat.

Immagine satellitare di un campo

Immagine satellitare di un campo con indici di vegetazione

Le immagini ottenute da satellite hanno una risoluzione spaziale di qualche metro: Landsat 8 fornisce dati con risoluzione spaziale di 30m, mentre Sentinel-2 di 10, 20 o 60 m (a seconda della banda), Planetscope di 3m e SkySat di 1m.

La risoluzione temporale invece è nella maggior parte dei casi regolare. Ad esempio, Landsat 8 è disponibile ogni 16 giorni, mentre Sentinel-2 ogni 3/5 giorni (a seconda delle zone). Planetscope e Skysat hanno una risoluzione giornaliera.

La risoluzione temporale regolare determina una disponibilità del dato in più fasi della stagione colturale; ma bisogna anche ricordare che nei giorni di transito del satellite, in cui l’area in esame è coperta da nuvole, il dato non è utilizzabile.

Alcuni satelliti hanno la possibilità di acquisire molte bande spettrali. Sentinel-2 acquisisce 12 bande spettrali che permettono di calcolare non solo gli indici di vigoria ma anche quelli di stress idrico e di clorofilla. In modo simile, anche Landsat 8 consente il calcolo di indici di vigoria e di clorofilla. Planetscope, invece, al momento permette solo il calcolo degli indici di vigoria.

Conclusioni

Drone o satellite? Tutto dipende dal rapporto costi/benefici che ogni agricoltore può calcolare in base alle proprie esigenze.

Dal punto di vista organizzativo, bisogna considerare che il volo da drone è un servizio on-demand che può essere fornito in fasi fenologiche specifiche della coltura, in accordo con l’agricoltore. Per contro, è poco frequente che l’azienda riesca ad eseguire voli da drone con regolarità lungo la stagione colturale.

In stagioni non particolarmente nuvolose, il dato satellitare fornisce immagini in modo continuativo, anche se non per forza sincrono con le fasi più delicate della coltura.

Tra gli altri fattori da valutare vanno considerate le caratteristiche specifiche delle colture: quelle con interfilare molto stretto, come i cereali o la soia, non hanno particolari vantaggi nell’utilizzare indici ad alta risoluzione spaziale, specialmente su campi grandi e regolari.

È invece molto utile verificare l’andamento nel tempo dell’indice. Studi scientifici come (Benincasa et al., 2018) hanno confrontato l’NDVI da drone con quello calcolato da satellite su frumento tenero, ed hanno concluso che i risultati sono sostanzialmente equivalenti.

La necessità di un dato con risoluzione spaziale migliore si ha invece con interfilare ampio, gestione del terreno variabile (ad esempio con sfalci alternati a lavorazioni), campi piccoli. L’azienda può anche valutare l’utilizzo del dato da satellite integrato con uno o più voli da drone.

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