L'uso di immagini Planet nell'agricoltura di precisione: una prima sperimentazione relativa al riso

L’evoluzione dell’agricoltura ha compiuto significativi avanzamenti negli ultimi 20 anni, procedendo nella direzione della sostenibilità anche grazie ad indicazioni sovranazionali come il Green Deal Europeo e i Sustainable Development Goals delle Nazioni Unite. Questo processo ha permesso lo sviluppato di una maggiore consapevolezza verso queste tematiche e ha contribuito alla realizzazione di nuove strategie per la gestione del territorio, sia a livello ambientale che economico. L’agricoltura di precisione è quindi diventato un tema di grande interesse dato il suo duplice fine di ridurre l’inquinamento e limitare l’utilizzo di sostanze chimiche per la fertilizzazione e per il diserbo, dimostrando talvolta di poter migliorare anche la resa dei campi coinvolti. All’interno del progetto PNRR NODES (Nord Ovest Digitale e Sostenibile), in cui è coinvolto anche il Laboratorio di Geomatica dell’Università di Pavia, si stanno realizzando studi avanzati per comprendere quali siano le tecnologie attualmente più performanti per la gestione dei terreni agricoli e come esse possano essere ulteriormente migliorate. In questo ambito, le immagini satellitari sono ampiamente utilizzate soprattutto grazie alla disponibilità di dati gratuiti come quelli prodotti da Sentinel-2 (Progetto Europeo Copernicus). E’ tuttavia necessario valutare anche le potenzialità di informazioni provenienti da sistemi commerciali come Planet, che garantisce una più elevata risoluzione spaziale e temporale. Il sensore Sentinel-2 acquisisce 13 bande aventi risoluzioni spaziali tra i 10 e i 60 m. Ai fini delle analisi agronomiche, le lunghezze d’onda più interessanti sono quelle nel visibile (RGB) e nell’infrarosso vicino (NIR); in questo caso la risoluzione spaziale è di 10 m. La costellazione è formata da due satelliti, Sentinel-2A e Sentinel-2B, che presi singolarmente forniscono un’acquisizione ogni 10 giorni ma, se opportunamente gestiti, permetto di dimezzare i tempi con un periodo di rivisitazione di 5 giorni. Il sistema SuperDove di Planet è invece costituito da una costellazione di più di 200 satellite che permette una copertura globale giornaliera; la risoluzione per tutte e 8 le bande acquisite è di 3 m. In agricoltura di precisione sono spesso utilizzati indici vegetativi, tra i più noti e diffusi c’è ad esempio NDVI, ricavati dalla combinazione delle singole bande acquisite. Tali indici permettono di determinare il vigore delle coltivazioni e gestire conseguentemente la somministrazione di acqua, concimi o diserbanti. Spesso il valore ottenuto per questi indici è fortemente legato alla fonte primaria delle informazioni, ossia alle immagini utilizzate per la loro generazione. L’interrogativo non banale a cui rispondere è quindi se le curve agronomiche, tarate abitualmente su Sentinel-2, siano utilizzabili anche per i dati Planet o, al contrario, sia necessaria un’opportuna calibrazione per il loro impiego. L’obiettivo del presente articolo è quindi una valutazione sull’utilizzo dei dati Planet in agricoltura di precisione. Gli aspetti affrontati saranno tre: l’effettiva disponibilità dei dati, la loro reale consistenza interna e la congruenza con Sentinel-2. Il primo punto è valutare è l’effettivo vantaggio legato ai tempi di rivisita di Planet. Poiché Sentinel-2 acquisisce un’immagine ogni 5 giorni, il sistema è estremamente vulnerabile alle condizioni meteorologiche. Nel caso di copertura nuvolosa i tempi di rivisita si allungano significativamente, rendendo le indagini agronomiche difficili o addirittura impossibili nelle finestre temporali utili per le analisi sulle coltivazioni. Planet, avendo da progetto acquisizioni giornaliere, ha una minore suscettibilità a questo problema e garantisce, teoricamente, maggiori opportunità agli operatori di valutare le colture nei periodi di interesse. Nell’articolo sarà effettuata una quantificazione rigorosa delle disponibilità di dati, sia Sentinel-2 che Planet, in termini dell’intervallo temporale più lungo privo di acquisizioni utili per le analisi agronomiche. A tal fine sarà considerato un arco temporale di alcuni mesi nel periodo di maggior interesse per la valutazione delle colture considerate. La seconda tematica è la consistenza interna del sistema Planet. Data l’alta numerosità di satelliti è possibile disporre di acquisizioni multiple all’interno di una stessa giornata intendendo con questo termine il fatto che, alcune volte l’anno, due o più satelliti acquisiscono la stessa porzione di territorio a distanza di poche ore. Questa circostanza permette di valutare la congruenza dei dati acquisiti e la ripetibilità nel calcolo degli indici vegetativi considerati. Infine, poiché la tematica principale è il confronto tra Planet e Sentinel-2, sistema considerato punto di riferimento nell’agricoltura di precisione, saranno effettuate delle analisi comparative sull’indice NDVI ottenuto dai due sistemi al fine di capire l’adattabilità delle analisi effettuate abitualmente dagli agronomi all’uso di questi nuovi dati.