Non solo dal cielo. "The Winegrover" - mediaGEO
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REPORT
Non solo dal cielo.
“The Winegrover”
di Eduardo de Francesco
(Rover), ha avuto tra i suoi prin-
cipali obiettivi il tema dell’os-
servazione in orizzontale (vista
corrispondente al tradizionale
punto di vista dell’agricoltore)
la cui algoritmica non risulta al
momento trattata in modo così
esaustivo come quella verticale
da drone.
Va infatti considerato che ogni
pianta non è soltanto un puntino
dall'alto, ma ha un suo sviluppo
verticale derivato dallo stato del
terreno, dalla vegetazione alla
base della pianta, dalla parte bas-
sa del tronco, dalla parte bassa
della chioma, da quella media e
da quella alta.
Ogni parte contribuisce in modo
diverso alla salute della pianta
Fig. 1 - Il Rover nel 2018 (Agrivision). e l'osservazione delle differenti
parti può permettere un’analisi
L'
In questo articolo introduciamo a livello agricoltura di precisione più completa ed arrivare a sintesi
teorico e generico un approccio in cui, è significativamente difficilmente realizzabili con la
sfruttando la collaborazione di un drone influenzata dall’uso dei sola osservazione dall'alto.
aereo e del nostro drone, si possono droni aerei e dalla loro capacità Va inoltre considerato che men-
di interpretare lo stato della ve- tre dall'alto è possibile effettuare
aggiungere alle mappe aeree layer
getazione. Le tecniche di analisi solo osservazioni diurne, perché
che contengono informazioni rilevabili
sono adeguatamente mature, è necessaria un’illuminazione
soltanto da terra. In questo contesto il derivando dall’algoritmica svi- che non può essere altro che
Rover che proponiamo potrebbe essere luppata per le analisi da satellite, quella solare (assunzione vera se
utilizzato come carrier di sensori di modelli poi modificati ed adat- si escludono infrarosso termico e
diversa natura (georadar, nasi elettronici, tati per una visione ripresa da dati radar), dal basso si può fare
camere multispettrali, ecc…) che
una quota molto più bassa. Sono anche una osservazione notturna
significativamente cresciute le andando ad esaminare caratteri-
potrebbe registrare informazioni a terra
capacità dei sensori e dei sistemi stiche che sono vere od osserva-
e legarle alle immagini aeree. Il rover che di posizionamento, ma nella bili solo in assenza di radiazione
proponiamo, avendo capacità anfibie sostanza, tuttavia, gli algoritmi solare (ad esempio la biolumine-
potrebbe essere utilizzato anche per che sono alla base degli indici scenza).
rilevazioni in zone umide, fiumi, laghi e in vegetativi, sono rimasti legati alla In alcuni casi l'osservazione ae-
mare aperto. Chiunque sviluppi tecnologie
capacità di interpretare la visione rea non è per altro effettuabile
dall'alto. come nel caso di uve a tendone,
di rilevamento e sensori di qualsiasi natura
Il progetto Agridrone Vision nel sotto chioma boschivo, nelle
potrebbe utilizzare la nostra piattaforma conclusosi con successo a fine serre, ed in generale in tutti quei
come carrier teleguidato per mappare le 2019, basato su un veicolo casi in cui la chioma della pianta
informazioni di interesse in specifiche aree. terrestre di nuova generazione copre il terreno.
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Funzionamento cambiare assetto o di essere do-
Il funzionamento del Rover è tato di particolari dispositivi per
basato su un principio molto operare in tali ambienti.
semplice. Le proporzioni dell'intero vei-
Due grandi ruote contengono colo sono scalabili in funzione
al proprio interno dei pendoli, dell'ambiente previsto, ciò senza
che ruotano intorno ad un'asse variarne il principio di funzio-
centrale. Spostando il pendolo namento. L'attuale versione, ot-
si sposta il baricentro della ruota timizzata per operare all'interno
che di conseguenza si muove per delle vigne, ha una ruota da 120
recuperare il nuovo equilibrio. cm di diametro ed una larghezza
Elemento centrale è il pendolo di 130 cm.
che è allo stesso tempo elemento
Carichi utili Fig. 2 - Elementi principali del Rover.
motore e carico utile del veicolo.
Nel pendolo sono contenuti i Il Rover ha la possibilità di por-
motori che provvedono a farlo tare carichi utili quali sensori o
ruotare rispetto alla ruota e le merci in tre aree: il sensore è di tipo visuale o si è
batterie che alimentano i motori. in presenza di un attuatore.
In questo senso, elementi tipica- 1. Nel corpo centrale tra le due Le aree interne possono opera-
mente negativi dei veicoli quali ruote re anche come contenitori per
il peso del motore, della trasmis- 2. Lateralmente alle due ruote la raccolta di materiali esterni
sione e delle batterie, diventano 3. Nei pendoli all’interno delle come, ad esempio, macchie di
elementi positivi perché contri- ruote petrolio in mare derivanti da
buiscono alla spinta. perdite di petroliere o da disastri
Le dimensioni delle ruote sono La soluzione migliore è la terza ecologici.
tali da permettere il galleggia- (nei pendoli) poiché in questo
mento dell'intero insieme e caso il carico contribuisce alla Caratteristica anfibia
quindi il nuovo veicolo può ope- spinta e quindi al movimento. Le due grandi ruote, che for-
rare sia su terreno che in acqua, È da considerare che le grandi niscono la spinta di galleggia-
senza cambiare assetto. Inoltre, ruote sono realizzate in polimero mento, sono dotate di lame
caratteristica fondamentale, e pertanto operano come una di plastica o pseudopinne che
può operare su qualsiasi tipo di sorta di “Radome” per tutti i permettono una propulsione e
superficie mista intermedia: ac- sensori e gli apparati basati sulla quindi il movimento in acqua.
quitrino, neve, fango, offrendo radiofrequenza proteggendoli Le ruote si muovono indipen-
quindi una capacità di movi- al contempo dalle aggressioni dentemente permettendo quindi
mentazione in ambienti difficili ambientali esterne (chimiche, di far ruotare il Rover e dirigere
normalmente vietati ai veicoli, biologiche, termiche). la spinta dove richiesto. Questa
se non estremamente specializ- La prima e la seconda ipotesi si caratteristica è fondamentale per
zati. Il Rover non ha necessità di usano tipicamente nei casi in cui orientare il Rover in direzione
Fig. 3 - Il Rover con carico utile laterale.
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Fig. 4 - Il Rover con carico utile centrale. Fig. 6 - La fusione dei dati (Orizzontale/Verticale).
opposta allo scarroccio (ossia al • Ecologico in quanto non sver- Droni aerei e droni terrestri
vettore combinato composto dal sa: tutto è contenuto all’interno I droni aerei ed il Rover terrestre
vento e dalle correnti) e permet- • Elevata autonomia dovuta al condividono molti aspetti tec-
tergli di mantenere il punto in bassissimo consumo energeti- nologici. Entrambi hanno la ne-
acqua con la precisione ottenuta co richiesto per spostarsi cessità di navigare usando il GPS
dal sistema di geolocalizzazione • Elevatissima mobilità: può e quindi la georeferenziazione è
(tipicamente il GPS stesso). ruotare su se stesso sia su terra un tema comune ad entrambi.
Le ruote proteggono gli apparati che in acqua Nel caso dei Rover terrestri la
interni dall’ambiente marino. • All terrain: due grandi ruote, georeferenziazione ha proba-
entrambe motrici e sterzanti bilmente più challenging in
Principali caratteristiche combinate con il basso impat- quanto il Rover si deve muovere
• Caratteristiche anfibie senza to al suolo gli permettono di in ambienti più ristretti quale
cambiare assetto affrontare terreni complessi ad esempio il filare di una vigna
• Basso impatto al suolo: le • Ognitempo: non risente di dove l'errore di pochi decimetri
grandi ruote garantiscono fenomeni meteorologici quali può comportare l'impatto del
un largo appoggio su terreni pioggia, grandine, nebbia o Rover sulle piante. L’affidabilità
molli o cedevoli, il fattore gal- neve. Data la leggerezza e la dell'informazione GPS è pertan-
leggiamento interviene negli dimensione è però più sensi- to centrale nelle applicazioni dei
ambienti acquitrinosi ridu- bile al vento di altri veicoli. robot terrestri.
cendo l’impatto sul materiale • Protegge i suoi sensori ponen- Riprendendo il tema “non solo
biologico sottostante. doli all’interno delle ruote dal cielo”, sfruttando la collabo-
• Capacità di antiribaltamento • Sostenibile, bassa manuten- razione di un drone aereo e di
derivante dal bassissimo bari- zione rover, si possono aggiungere alle
centro • Economico rispetto a veicoli mappe aeree dei layer tematici
• Ecologico perché basato su con caratteristiche equivalenti che contengono informazioni
propulsione elettrica rilevabili soltanto da terra.
Il Rover è coperto da tre brevetti Una opportuna algoritmica per
di una società del gruppo, e per coordinare i due sistemi di geo-
la sola componente agricola è localizzazione (Drone e Rover)
oggi battezzato “Winegrover” minimizzando gli errori è in fase
(the Wine Green Rover) pa- di sviluppo in collaborazione
rafrasando la parola inglese con l’Università di Roma 3.
Winegrover che significa “col- Alcuni dei possibili layer sono:
tivatore di vino” o vignaiolo in
italiano. 1. Visione RGB orizzontale
Il nome è anche il titolo di un 2. Visione NIR orizzontale
progetto europeo LIFE2020 in 3. Infrarosso termico orizzontale
atto per la sperimentazione del 4. Visione notturna su specifici
veicolo in campo agricolo. spettri di illuminazione
Fig. 5 - Il Rover nel 2020 (Winegrover).
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5. Stimolazione in notturna di
bioluminescenza
6. Layer chimico
a. Analisi di campioni delle
piante
b. Analisi di campioni del suolo
c. Analisi delle componenti
gassose
7. Layer Fisico
a. Pendenza del terreno e sue
variazioni nel tempo
b. Consistenza del terreno
c. Rilevazioni delle temperature Fig. 7 - La capacità anfibia.
puntuali
8. Layer elettrico necessità di individuare nuovi il momento della diagnosi con
a. Conducibilità indici sintetici. Il numero di quello di una potenziale terapia.
b. Reattanza alle varie frequenze dati potenzialmente raccolti dal La terapia almeno in campo agri-
9. Analisi stratificata del terreno Rover è elevatissimo, questi dati colo, sfrutta ancora una volta la
a. Georadar strutturati per layer, si possono capacità del Rover di trasportare
b. Carotaggio assumere a valori di terabyte. risorse (tipicamente chimica allo
c. Echosounding Risulta evidente che questi dati stato liquido) capaci di realizzare
10. Analisi campi magnetici non sono trasferibili in tempo re- una prima pronta risposta alla
a. Microdevianze degli headings ale dal Rover a unità di processo causa del danno che spesso è un
b. Presenza di sostanze ferroma- poste a terra in quanto il sistema agente patogeno.
gnetiche nel suolo di comunicazioni non sostiene Questa capacità oggi potrebbe
c. Ritrovamento mine o ordigni e non può sostenere il flusso di essere anche una risposta ad
bellici dati che sarebbe richiesto per tra- eventuali nuove pandemie, re-
11. Ambienti fluviali e palustri sferire continuamente i dati dai alizzando una nuova strategia
a. Analisi chimica e delle tem- sensori ad un'area attrezzata per di sanificazione delle aree, so-
perature il calcolo. Anche le promesse del prattutto quelle critiche come
b. Analisi degli inquinanti 5G non sono sufficienti a soste- ospedali, impianti sportivi, aree
12. Ambienti costieri nere questo tipo di comunicazio- di aggregazione.
a. Acquacoltura, analisi dei pa- ne che in ogni caso risulterebbe Questa è la sfida e l’opportunità
togeni estremamente onerosa da un che il nuovo Rover pone nella
b. Acquacoltura analisi dei nu- punto di vista economico. Non sua ottica “non solo dal cielo”.
trienti è quindi possibile effettuare que-
13. Etc… sto calcolo a distanza ed occorre
PAROLE CHIAVE
sintetizzare sul posto e quindi sul Agricoltura di precisione; droni; geo
È facile intuire che il rover può Rover stesso le informazioni tra-
affrontare ed essere l’elemento mite opportuni algoritmi. ABSTRACT
abilitante per la ricerca su vari A questa sfida il Rover, differen- We present an approach in which, by exploiting the collabora-
temi dei quali e’ fatto accenno temente da un drone aereo, può
tion of an aerial drone and our autonomous amphibious Rover,
data layers containing information detectable only from the
nella figura sottostante. rispondere con la sua capacità ground can be added to the aerial maps detected by an aerial
Una volta acquisite le nuove fisica di disporre di spazio, di drone. In this context, the Rover could be used as a carrier of
informazioni si pone il proble- capacità di carico e di potenza sensors of different nature (georadar, electronic noses, multi-
ma della loro integrazione (data spectral cameras, etc ...) which could record information on the
elettrica per ospitare e sostenere ground and link them to aerial images. The rover, having am-
fusion), in una tematica che può la capacità di calcolo necessaria, phibious capabilities, could also be used for surveys in wetlands,
essere analizzata in una visione caratteristica che gli permette di rivers, lakes and in the open sea. Anyone who develops sensing
di “Big data” al crescere del nu- affrontare il calcolo “in situ” rea-
technologies and sensors could use this platform as a remote-
controlled carrier to collect and map information of amphibious
mero di layer di cui tener conto, lizzando un'analisi in realtime e or unsafe (chemical, biological, termal, nuclear, even social ….)
delle dimensioni dell’area da non solo “ex post”. areas. We call it the Horizontal/Vertical data integration.
classificare e del periodo tempo- Questa funzione è fondamen-
rale di analisi. AUTORE
tale poiché, parafrasando il Eduardo De Francesco
Si realizza una matrice mul- linguaggio del mondo medico, e.defrancesco@setelgroup.it
tidimensionale e si pone la permette di potere far coincidere Setel group
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REPORT
Il drone a supporto della pianificazione
degli scavi nella cava di sabbia della
“Montagna Bianca” in Polonia
di Topcon Positioning Group
La fotogrammetria da drone, la
soluzione scelta per il rilievo di
un’importante cava di sabbia in
Polonia che fornisce un prodotto
siliceo di altissima qualità, ha
garantito risultati di elevata
precisione e affidabilità e un
notevole risparmio dei tempi,
in uno scenario che, data la
mutevole geometria, poneva sfide
impegnative da affrontare.
T
KSM Biala Góra, co- lità della sua sabbia, impiegata con tecnologie di lavorazione
nosciuta anche come per diversi scopi importanti, moderne ed efficienti, al fine
la “cava di sabbia della come la produzione di vetro. di garantire risultati precisi
montagna bianca”, è il più La cava è di proprietà di nel modo più sostenibile pos-
grande fornitore di sabbia Quarzwerke Group, un noto sibile.
d’Europa. Situata a Biala Góra, produttore di minerali grezzi.
una località nel cuore della Questa azienda a conduzione Ispezione accurata
Polonia a circa 100 km a sud di familiare vanta la combinazione Poiché una cava è in costante
Varsavia, è famosa per la qua- di materie prime di alta qualità cambiamento ed evoluzione,
l’ispezione accurata delle
scorte è fondamentale. È
per questo che Quarzwerke
Group ha deciso di esplorare
nuovi orizzonti della tecno-
logia. Grazie al drone Intel
Falcon 8+ di Topcon per
l’ispezione delle scorte della
cava, l’azienda è in grado di
raccogliere dati precisi ed ef-
ficienti in tempo reale, che a
loro volta consentono di pro-
grammare gli scavi in modo
adeguato.
La vasta gamma di prodotti
provenienti dalla cava include
la sabbia silicea, che viene
sottoposta a un lungo proces-
Fig. 1 - La White Mountain Sand Mine è il più grande fornitore europeo di sabbia di alta qualità. so meccanico per un’ampia
serie di applicazioni. Queste
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sabbie silicee raffinate e
di alta qualità di TKSM
Biala Góra vengono fornite
principalmente all’industria
chimica, del vetro, della
fonderia e della chimica del-
le costruzioni. L’eccezionale
qualità della materia prima
assicura l’utilizzabilità uni-
versale del prodotto finale,
ma per ottenere questo
risultato di alta qualità i vo-
lumi devono essere misurati
con precisione al millime-
tro.
Ispezionare una cava così
grande non è un’impresa
facile, così nel giugno 2019 Fig. 2 - Utilizzando il drone Intel Falcon 8+ di Topcon per ispezionare le scorte nella cava, i cavato-
l’appaltatore indipendente ri sono ora in grado di raccogliere dati accurati ed efficienti in tempo reale.
Paweł Grad, che esegue ri-
lievi della cava dal 2013, ha
deciso di avvalersi dell’aiuto Massima sicurezza possesso di una licenza di pilota
di Topcon. Falcon 8+ è dotato dei migliori APR.
Paweł ha dichiarato: sensori del settore, di smorza- “Dall’ottenimento dei dati foto-
“L’ispezione della cava è mento attivo delle vibrazioni e grafici iniziali alla presentazione
un lavoro estremamente di un camera mount stabilizzato delle informazioni topografiche
impegnativo, complesso automaticamente per prestazio- all’investitore, l’intero processo
e dispendioso in termini ni affidabili su qualsiasi terreno. è ora semplice ed efficiente.
di tempo e spesso siamo Il sistema aereo a pilotaggio Questa soluzione ha completa-
soggetti a enormi vincoli remoto (SAPR) ad ala rotante è mente rivoluzionato il nostro
temporali, dal momento inoltre in grado di acquisire im- flusso di lavoro. Inoltre, Falcon
che di solito abbiamo solo magini da tutte le prospettive, 8+ è molto facile da utilizzare
pochi giorni a disposizione fornendo al contempo la flessi- ed è caratterizzato da bassa ru-
prima di presentare i dati bilità necessaria per un decollo morosità ed emissioni ridotte,
a Quarzwerke Group. Il immediato e un atterraggio per questo il nostro impatto
proprietario è impegnato morbido. sull’ambiente circostante è mi-
attivamente nell’ispezione Paweł ha aggiunto: “La sicurez- nimo”.
della cava e siamo alla con- za era una grande priorità per
tinua ricerca di soluzioni noi, dal momento che la cava è Elaborazione efficiente
dei dati
per ottimizzare il processo molto vicina a una base militare
e renderlo il più efficiente La chiave per il successo del
dove opera l’aeronautica po-
possibile. Per questo investi- flusso di lavoro topografico
lacca. Ci sono spesso elicotteri
re nel Falcon 8+ è stata una è rappresentata da Bentley
che vanno avanti e indietro, per
decisione comune”. ContextCapture. Questo sof-
questo abbandonare le tecniche
Piotr Matyjasek, manager tware è in grado di produrre
di rilevamento tradizionali in
di Topcon Positioning rapidamente anche i modelli
favore di una soluzione APR
Poland, ha commentato: “Il 3D più impegnativi delle con-
rappresentava una prospettiva
drone Falcon™ 8+ fornisce dizioni esistenti per progetti
poco praticabile per noi, ma il
immagini precise ad alta infrastrutturali di tutti i tipi,
team tecnico di Topcon è stato
risoluzione in spazi ristretti derivati da semplici fotografie
di grandissimo supporto. Ha
e ambienti difficili, il che lo o nuvole di punti. Senza dover
reso questa transizione davvero
rende lo strumento ideale ricorrere ad attrezzature costose
facile, offrendoci formazione su
per eseguire calcoli volume- e specializzate, è possibile creare
ogni aspetto, dalla piattaforma
trici e ispezioni fotografiche rapidamente e utilizzare mesh
al software, dal flusso di lavoro
della cava.” 3D di elevato dettaglio di rap-
alle normative: ora siamo in
GEOmedia n°2-2021 35
REPORT
Paweł conclude: “La combina-
zione della tecnologia Topcon
e del costante supporto del
team hanno completamente
cambiato la nostra modalità di
esecuzione dei rilievi topogra-
fici: il flusso di lavoro ora è più
efficiente e i risultati più pre-
cisi. Continueremo a utilizzare
queste soluzioni nella cava e nei
progetti in tutta Europa per gli
anni a venire”.
Per maggiori informazioni su
Topcon, visitare la pagina web
www.topconpositioning.com/it.
Fig. 3 - Il Falcon 8+ è dotato di sensori di prima classe, smorzamento attivo delle vibrazioni e camera PAROLE CHIAVE
mount stabilizzato automaticamente per prestazioni solide su qualsiasi terreno. droni; apr; survey; photogrammetry; accuracy
ABSTRACT
presentazione della realtà, for- ne integrate, dove necessario, The challenge of measuring with constant accu-
nendo così un contesto preciso dall’ulteriore precisione delle racy, a changing and constantly evolving natural
del mondo reale di supporto nuvole di punti risultanti dalla scenario, such as a sand mine can be. Quarzwerke
alla progettazione, alla costru- scansione laser. Group, the company that owns the quarry,
however, has clear ideas in this regard: rely on a
zione e alle decisioni operative, Nel complesso, Falcon 8+ e
partner, not only serious and reliable, but also
per tutta la durata del progetto. Bentley ContextCapture hanno technologically advanced, who immediately sees
Ciò comporta numerosi bene- consentito di ridurre il tempo in drone photogrammetry the fastest, most effec-
fici per Quarzwerke Group e di acquisizione e di elaborazio- tive, but above all high precision, and with the
per l’appaltatore. L’elaborazione ne dei dati provenienti dalla support of TPI, Topcon's Polish dealer for more
ibrida in ContextCapture con- cava. L’intero processo è ora than 30 years, the new inspection techniques
of the sand mine, famous for the quality of the
sente la creazione di modelli almeno due volte più rapido,
supplied product, have guaranteed the mutual
mesh della cava immediata- mentre la precisione e la quali- satisfaction of client and contractor.
mente utilizzabili in fase di tà dei dati sono notevolmente
progettazione, che combinano superiori grazie alla capacità AUTORE
il meglio di entrambi i mondi, dell’apparecchiatura di misurare Topcon Positioning Group
con la versatilità e la praticità milioni di punti di un singolo tpi-info@topcon.com
della fotografia ad alta risoluzio- oggetto.
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