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Monitoring of SoIl moiSture and wateR-flooded Areas for agricuLture and Environment

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Usare la riflettometria GNSS per mappare l’umidità del terreno

Ricercatori finanziati dall’UE hanno progettato un sistema aereo leggero che usa segnali satellitari per misurare l’umidità del terreno. Potrebbe permettere agli agricoltori di risparmiare acqua per mezzo dell’irrigazione intelligente e di aiutare chi si occupa di gestire le risorse idriche a far fronte a eventi meteorologici estremi come le inondazioni.

Alimenti e Risorse naturali
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I ricercatori del progetto MISTRALE, finanziato dall’UE, hanno progettato un sistema in grado di misurare l’umidità del terreno con un drone che vola a bassa quota usando la riflettometria GNSS. Questo sistema, ancora prototipo, può produrre mappe ad alta risoluzione dell’umidità del terreno sfruttando segnali dei sistemi satellitari globali Galileo o GPS. Potrebbe aiutare gli agricoltori a prendere decisioni migliori su quando e dove irrigare e aiutare i gestori delle risorse idriche a capire eventi meteorologici come inondazioni o imbibizione. La riflettometria GNSS, o R-GNSS, è una tecnica di telerilevazione che usa segnali satellitari che rimbalzano dalla superficie della terra per avere informazioni sui fenomeni naturali. In questo caso, il team di MISTRALE ha progettato un sistema che misura segnali GNSS diretti provenienti dai satelliti sovrastanti e segnali indiretti riflessi dal terreno sottostante e confrontando i due ottiene informazioni sull’umidità del terreno. Il team ha progettato anche un sensore e antenne R-GNSS in grado di seguire i segnali del satellite in movimento e li ha montati su un piccolo aeromobile senza equipaggio o drone. Sviluppare qualcosa di compatto e leggero è stato difficile. “Tutto il sistema – sensore, antenne, CPU – doveva pesare meno di 2 kg ed essere il più piccolo possibile,” dice César Roda, project manager di MISTRALE presso M3 Systems in Belgio. Dispositivo a prova di futuro I ricercatori hanno scelto di fare il sensore multi-frequenza – può gestire segnali sulle bande L1 di GPS e E1 di Galileo e anche E5 di Galileo ‒ per rendere il dispositivo a prova di futuro. “Avere un ricevitore multi-frequenza e multi–costellazione è molto all’avanguardia,” dice il dott. Roda. “Applicare questo alla R-GNSS aprirà molte possibilità e permetterà ai ricercatori di usarlo per nuove applicazioni.” Il primo test di volo, che è stato fatto sulla riserva naturale di Camargue nella Francia del sud ad agosto 2015, ha raccolto 22 gigabyte di dati. Questi sono stati usati per regolare gli algoritmi di elaborazione. Altri voli su campi di patate nei Paesi Bassi, su vigneti in Francia e su una cava in Spagna sono in programma per l’estate e l’autunno. I ricercatori di MISTRALE stanno attualmente perfezionando il sistema e prevedono di completare un prototipo funzionante, in grado di produrre mappe dell’umidità del terreno con una risoluzione di 50m x 50m, entro la conclusione del progetto alla fine del 2017. Il drone, un velivolo senza equipaggio a lunga distanza progettato ai fini della ricerca, può volare per 1 000 km in linea retta o per otto ore senza fermarsi a velocità e quota basse. Agricoltura intelligente e prevenzione delle inondazioni I principali beneficiari di MISTRALE dovrebbero essere gli agricoltori che potranno usare le informazioni per fare un’irrigazione intelligente e risparmiare acqua. Potrebbe essere usato anche per mappare le zone inondate in caso di calamità naturale. A differenza dei sistemi di monitoraggio della terra, “possiamo misurare la superficie coperta dall’acqua anche attraverso la vegetazione, quindi possiamo vedere attraverso gli alberi fino al terreno sottostante,” commenta il dott. Roda. I gestori dell’acqua che si occupano della prevenzione delle inondazioni potrebbero anche usare la tecnica di MISTRALE perché “sapere quanto è bagnato il terreno, può condizionare le decisioni riguardo le misure di prevenzione delle inondazioni,” conclude il dott. Roda.

Parole chiave

MISTRALE, umidità del terreno, Riflettometro GNSS, mappe ad alta risoluzione, agricoltura intelligente, inondazioni, prevenzione delle inondazioni

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