applicazioni del telerilevamento in agricoltura · migliore risoluzione spaziale … landsatetm 30m...
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SeminarioSeminario:: “Applicazione“Applicazione delledelle tecnichetecniche GISGIS perper lala gestionegestione dell’ambientedell’ambiente ee deldel
territorioterritorio agricolo”agricolo”
Applicazioni del telerilevamento in agricolturaApplicazioni del telerilevamento in agricolturaProf. Simona Consoli Prof. Simona Consoli –– Università di CataniaUniversità di Catania
UNIONE EUROPEA
Progetto PROMED 2La protezione dell'ambiente nelle isole del Mediter raneo
attraverso la valorizzazione di un sistema coltural e arboreoProgetto co-finanziato dall’Unione Europea
Fondo Europeo di Sviluppo Regionale
Ragusa, 26 novembre 2015Ragusa, 26 novembre 2015
c/o CoRFiLaC, SP25 Km. 5 c/o CoRFiLaC, SP25 Km. 5 -- RagusaRagusa
Prof. Simona Consoli Prof. Simona Consoli –– Università di CataniaUniversità di Catania
[email protected]@unict.it
Con il patrocinio di:Con il patrocinio di:
Ordini IngegneriProvincia di Ragusa
Ordine dei Dr. Agronomi e Dr. ForestaliProvincia di Ragusa
Ordine Regionale dei Geologi di Sicilia
Ordine Architetti, Pianificatori, Paesaggisti e Conservatori della Provincia di Ragusa
Collegio Geometri e Geometri Laureati Provincia di Ragusa
Consiglio della Federazione Regionale degli Ordini dei Dottori Agronomi e Forestali della Sicilia
Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e AmbienteUniversità degli Studi di Catania
Centro Studi di EconomiaApplicata all’ingegneria
Regione SicilianaIstituto Regionale del Vino
e dell’Olio – IRVO
Organizzato da:Organizzato da:
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UNIONE EUROPEA
Lo sviluppo di tecniche innovative, quali i sistemi informativi
geografici ed il telerilevamento, e l’approfondimento delle
conoscenze sui fenomeni naturali che caratterizzano
l'evoluzione ambientale e del territorio, aprono nuove
prospettive nella gestione delle risorse territoriali
SIT modelli+Osservazione +SIT
RSRS
RA
RA
T0m
T0m
RX
RX T
C
TC
TS
TS θθθθ(z,t)
v(x,y,t)
( ) *
0
lnm
u zu z
k z
=
modelli+Osservazione della Terra
+
2
3
Dall’acquisizione al prodotto finale …
4
5
Landsat TM(30 m)
QuickBird(2.8 m)
6
Immagine di Londra ripresa dal satellite Ikonos, risoluzione 1 m
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Migliore risoluzione spaziale …
Landsat ETM
� 30 m
� 3 Bands VIS + NIR + 2SWIR
� 1 TIR
QUICKBIRD
� 2.8 m;
� 3 Bands VIS + NIR
ASTER TERRA
� 15 m
� 2 Bands VIS + NIR + 6SWIR
� 2 TIR
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Migliore risoluzione spettrale …
ETM+
DATI SUPER e IPER-SPETTRALI
9
target
STARTEND
Image2Image4Image5 Image1Image3
Missione CHRIS / PROBA :Multi-angolare (fino a 5 angoli),Iper-spettrale (fino a 63 bande)Alta risoluzione (fino a 18 m)
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La tipologia, lo sviluppo e la densità del manto vegetale influenzano in maniera importante i principali processi di
Tecniche di osservazione della Terra per il monitoraggio della vegetazione e delle risorse idriche
principali processi di scambio di massa e di energia fra la superficie terrestre e l’atmosfera
(infiltrazione, evaporazione, deflusso superficiale, etc.)
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12
Curva di riflettanza della vegetazione
13
Curva di riflettanza della vegetazione
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Spectral signatures of crops and soil (Kyllo, 2003)
Fattori che influenzano la riflettanza della vegetazione
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Indici di vegetazione
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Timelines of historical and planned multi- and hyperspectral optical and thermal satellite sensors relevant for remote sensing of vegetation at medium to very high spatial resolution
Sensori per lo studio della vegetazione
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Houborg, R., et al., Advances in remote sensing of vegetation function and traits. Int. J. Appl. Earth Observ. Geoinf. (2015)
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Le ricerche condotte presso il Di3A (sez. idraulica) in anni Le ricerche condotte presso il Di3A (sez. idraulica) in anni recenti hanno consentito la messa a punto di metodologie che, recenti hanno consentito la messa a punto di metodologie che,
integrando integrando osservazioni di campocon l’analisi di con l’analisi di immagini satellitari portano alla stima dei portano alla stima dei fabbisogni irrigui delle colture
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s ii r
s r
WDVI = -ρ
ρ ρρ
Indici di Vegetazione (VIS/NIR) basati sulla “linea del suolo”
1ln 1
WDVILAI = - ( - )
WDVIα ∞
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Stima del LAIattraverso l’indice WDVI
2
3
LAI predicted
Artichokes
Forages
Maize
Fruit-trees
Vegetables
R2=0.616
Validazione del modello LAI(WDVI)
0
1
0 1 2 3LAI measured
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Dalla ricerca alle applicazioni:Determinazione dei FABBISOGNI IRRIGUI
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Sviluppo e validazione di due metodologie per la determinazione del coefficiente colturale Kc
1) Relazione empirica con NDVI:
2) Definizione “analitica”:
( )c cK K NDVI=
( , , , ; , , )c a cK f K T RH U r LAI h↓=
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Mediante osservazioni di campo, viene calibrata una relazione empirica di tipo lineare fra l’indice NDVI (Normalised Differences Vegetation Index) ed il valore Kc (Heilman et al., 1982; Bausch and Neale, 1987; Bausch, 1993):
Metodo NDVI :
r r −( ) IR Rc c
IR R
r rK K NDVI a b
r r
−= = + ⋅ +
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( ) 87.52 /1
(1 / )ns nl E a
pc a
R R G D rE
r r
ρλ γ
∆ − − +=∆ + +
Definizione analitica del Kc
Procedura “1-step” della FAO per il calcolo di ETp
c a
(1 )ns tR r S= − ,min
0.5t
c
rr
LAI=
2 23 3ln ln
0.123 0.0123
0.168
U c T c
c c
a
z h z h
h hr
U
− − =
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Definizione analitica del Kc
Procedura “1-step” della FAO per il calcolo di ETp
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Vigneto irriguo, Sicilia
y = 0.56x
R2 = 0.58
0.80from doy 226 to doy 239 - Vigna
0.00
0.20
0.40
0.60
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
ET potenziale
ET
real
e
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Esempio di trasferimento dei risultati della ricerca ad applicazioni operative
ETp maps
(raster)
Pn maps (raster)
Farm characteristics:
Area, Q_outlet, Irrigation method
(vector)
GIS (cadaster-
based)
LEVEL (A)
Crop Water Requirements
calculation (CWR)
(vector map)
Irrigation Advisory Services
Multiple-users associations
LEVEL (A)
Yes/no
LEVEL (B)
SUGGESTION TO FARMERS: i.e.: maximum duration of
irrigation (h) in a given day or in a period of time (1 week)
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Schema metodologico :
36 h1) 2) 3)
1) Monitoraggio in tempo realedello sviluppo delle colture mediante dati satellitari multi-spettrali ad alta risoluzione spaziale (5-20 m; SPOT)
2) Calcolo dei fabbisogni irrigui secondo la procedura “1-step” F.A.O. con dati dalla rete agrometeorologica
3) Distribuzione del consiglio irriguo personalizzatodirettamente agli agricoltori (sito web, sms, ecc…) 34
Esempio di Mappe di Evapotraspirazione :20 luglio 2006
Mappa di K c
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Distribuzione all’utente finale in tempo reale
Parcella ID: 229870/00136
Volume irriguo consigliato, settimana 28: 213 m3
Durata applicazione: 5.5 h
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• Le tecniche di Osservazione della Terra rappresentano ormai uno strumentoinsostituibile per lo studio ed il monitoraggio dei processi idrologici e dellerisorse idriche
• I parametri caratterizzanti il manto vegetale (albedo, LAI) rappresentano il datodi maggior precisione tra le variabili d’interesse ambientale che le tecnicheO.T. possonofornireconcontinuità
Considerazioni conclusive
O.T. possonofornireconcontinuità
• La combinazione di modelli su base fisica che descrivono i processi bio-fisicied i meccanismi di trasferimento della radiazione solare rappresentano la baseper lo sviluppo di nuove metodologie per l’utilizzo di dati di Osservazionedella Terra in diverse regioni dello spettro e.m.
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SeminarioSeminario:: “Applicazione“Applicazione delledelle tecnichetecniche GISGIS perper lala gestionegestione dell’ambientedell’ambiente ee deldel
territorioterritorio agricolo”agricolo”
GRAZIEGRAZIEProf. Simona Consoli Prof. Simona Consoli –– Università di CataniaUniversità di Catania
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Progetto PROMED 2La protezione dell'ambiente nelle isole del Mediter raneo
attraverso la valorizzazione di un sistema coltural e arboreoProgetto co-finanziato dall’Unione Europea
Fondo Europeo di Sviluppo Regionale
Ragusa, 26 novembre 2015Ragusa, 26 novembre 2015
c/o CoRFiLaC, SP25 Km. 5 c/o CoRFiLaC, SP25 Km. 5 -- RagusaRagusa
Prof. Simona Consoli Prof. Simona Consoli –– Università di CataniaUniversità di Catania
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