Tesi di Laurea in Tecnologie Agrarie

3. I DRONI E IL LORO UTILIZZO

3.1. Che cosa sono i droni?

Un aeromobile a pilotaggio remoto o APR, comunemente noto come drone, è un velivolo

caratterizzato dall'assenza del pilota umano a bordo. Il suo volo è controllato dal

computer a bordo del velivolo, sotto il controllo remoto di un navigatore o pilota, sul

terreno o in un altro veicolo. Il loro utilizzo è ormai consolidato per usi militari e

crescente anche per applicazioni civili, ad esempio in operazioni di prevenzione e

intervento in emergenza incendi, per usi di sicurezza non militari, per sorveglianza di

oleodotti, con finalità di telerilevamento e ricerca e, più in generale, in tutti i casi in cui

tali sistemi possano consentire l'esecuzione di missioni "noiose, sporche e pericolose"

(dull, dirty and dangerous) spesso con costi minori rispetto ai velivoli tradizionali.

Sono noti anche attraverso altri acronimi, molti dei quali di derivazione anglosassone:

oltre a RPA (Remotely piloted aircraft) possono essere indicati come UAV (Unmanned

aerial vehicle), RPV (Remotely piloted vehicle), ROA (Remotely operated aircraft) o

UVS (Unmanned vehicle system), ecc. A seguito del rapido progresso tecnologico

registrato nel corso degli anni duemila e grazie alla loro versatilità, gli APR hanno

cominciato ad essere utilizzati anche in ambito civile, dove sono impiegati nella

sorveglianza aerea delle coltivazioni, in aerofotogrammetria, per effettuare riprese aeree

cinematografiche, in operazioni di ricerca e salvataggio, nel controllo di linee elettriche e

condutture petrolifere e nel monitoraggio della fauna selvatica.

Dal punto di vista tecnologico, i droni sono, in prima analisi, classificabili in base al

carico trasportabile e alla quota raggiungibile: i dispositivi destinati all’impiego nel

contesto agricolo sono definiti Micro/Mini UAS e sono in grado di sopportare un carico

compreso tra 0,1 e 30 kg e di raggiungere una quota massima di 300 m.

3.2. Regolamenti e normative

Il panorama normativo inerente alla materia è eterogeneo ed è composto dalla normativa

internazionale, da quella comunitaria e da quella nazionale. Il rapporto tra queste fonti è

di tipo gerarchico quindi quanto disposto da una fonte normativa inferiore soccombe in

presenza di disposizioni normative di una fonte superiore. L'ICAO riconosce molte

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categorie di aeromobili con pilota a bordo (manned) o senza (unmanned), dando a tutte lo

status di “aeromobile”. Anche un APR è quindi un aeromobile e i concetti normativi non

subiscono alterazioni di principio circa il velivolo, il pilota e l'operatore (valgono le stesse

responsabilità e certificazioni, come certificato di immatricolazione, certificato di

aeronavigabilità, licenza di pilota, licenza di operatore). In particolare esiste un quadro

normativo generale applicabile, tuttavia un insieme di norme implementative adeguate è

in fase di definizione. Gli APR di peso inferiore ai 150 kg sono di pertinenza delle singole

autorità aeronautiche nazionali, l'ENAC in Italia, come stabilito nei regolamenti europei.

3.3. Applicazioni nel contesto agricolo

In una azienda, che applica i principi dell’agricoltura di precisione, è necessaria, per un

corretto utilizzo dei droni, l’interazione tra le diverse figure professionali coinvolte

(società di servizi, agronomi, agromeccanici), ricordando che il drone può essere un

eccellente vettore di dati, ma che è indispensabile la competenza tecnica dell’esperto per

analizzarli correttamente e mettere in pratica le giuste strategie per ottenere colture

sempre più sostenibili dal punto di vista qualitativo, ambientale ed economico.

In Italia, con lo scopo di esplorare le potenzialità addizionali nel campo dei servizi a

supporto all'agricoltura di precisione offerte dall'utilizzo di dati ad elevata risoluzione

ripresi da piattaforma SAPR, è stata fatta, presso un’azienda agricola del mantovano, su

una superfice di 40 ettari, tutti coltivati a mais, una sperimentazione che mirava a mettere

a confronto dati rilevati da piattaforme satellitari e da piattaforme aeree, ed in particolare

un modello di drone che ha il nome di “SwingletCAM”. Sono state realizzate le seguenti

elaborazioni: mappa di vigore, mappa dei suoli, mappa delle altezze relative del piano

campagna e mappa delle altezze relative della biomassa rispetto al piano campagna.

Queste sono state utili al fine di dimostrare la perfetta compatibilità, interscambiabilità e

congruenza tra mappe di vigore derivate da dati da satellite e mappe di vigore derivate da

drone; dimostrare la significatività delle mappe dei suoli realizzabili da dati ripresi da

drone mediante il confronto con dati di analisi chimico-fisiche dei terreni ed analisi

fogliari corrispondenti a campioni aventi specifica collocazione spaziale; dimostrare come

l'utilizzo di dati multitemporali rilevati da drone permettano di integrare in modo efficace

le più semplici analisi monotemporali (mappe dei suoli e mappe di vigore) al fine di

rendere ancor più efficaci le tecniche di agricoltura di precisione in campo. Dall'analisi

comparata di tutti i dati disponibili (mappe da drone, mappe da satellite, mappa di

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produzione, analisi dei terreni ed analisi fogliari) sono state formulate alcune

considerazioni: la produzione puntuale in campo, come visibile nella mappa di

produzione è ben rappresentata dalla mappa di vigore (rilevata dal drone); quest'ultima,

inoltre, risulta assai più idonea della mappa di produzione stessa quale input per attività di

rateo variabile in campo grazie all'assenza di disturbi ed in generale di rumore e di

distorsioni sistematiche che appaiono invece in modo evidente nella mappa di

produzione.

Figura 1 - Mappa di Vigore (sx); mappa di produzione (dx)

La significatività della mappa dei suoli e la sua capacità di discernere tra suoli con

caratteristiche radicalmente differenti risulta confermata sia dai dati delle analisi dei

terreni, sia dai dati delle analisi fogliari; anche tale mappa risulta quindi idonea quale

input per attività di rateo variabile, specialmente quelle in grado di correggere in modo

mirato le dotazioni minerali dei diversi terreni (concimazione a rateo variabile); la mappa

delle altezze relative del piano campagna, se confrontata alle altre mappe disponibili,

evidenzia in modo chiaro dove possa risultare opportuno intervenire mediante drenaggi al

fine di migliorare le potenzialità dei terreni; la mappa delle altezze relative della biomassa

rispetto al piano campagna svela - grazie al tipico andamento a fasce - vecchi reticoli

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idrici e sottili differenze pedologiche contenute anche in ambiti molto ristretti, e mostra

quindi in modo chiaro la presenza di forti differenze in termini di disponibilità idrica

strutturale tra le diverse aree; tale dato, opportunamente incrociato con la mappa dei suoli,

mostra che la medesima striscia contraddistinta da una altezza del mais sopra la media

(ove quindi l'acqua non costituisce un fattore limitante) produce alte rese e mais nelle

migliori condizioni vegetative in corrispondenza delle zone di terreno di tipo C (nessun

fattore limitante presente), mentre non si concretizza in un'alta resa né in condizioni

vegetative prive di stress in corrispondenza delle zone di terreno di tipo A (in queste

situazioni la dotazione minerale del terreno costituisce fattore limitante, pur in presenza di

una buona dotazione idrica).

Figura 2 - Mappa delle altezze relative del piano campagna; mappa delle altezze relative

della biomassa rispetto al piano campagna; mappa dei suoli.

Con questa sperimentazione si è stabilito che, nonostante i rilievi satellitari mirati alla

produzione di mappe di vigore continuino a rivestire un ruolo fondamentale nella

definizione di strategie di agricoltura di precisione mediante tecnologie a rateo variabile,

la disponibilità di piattaforme di rilievo, quali i sistemi SAPR ad ala fissa, permette di

poter integrare l'usuale metodica di monitoraggio delle superfici agricole tramite mappe di

vigore vegetativo con rilevamenti multitemporali caratterizzati da estrema flessibilità,

versatilità ed economicità. Un rilievo multitemporale (2 passaggi) una-tantum può quindi

risultare il miglior sistema per l'implementazione sin dall'inizio di corrette pratiche di

agricoltura di precisione, che possono poi essere seguite e modulate correttamente nel

corso degli anni anche mediante metodiche di rilievo più routinarie.

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Sempre nel territorio lombardo, dal 2008 si sono condotte sperimentazioni, questa

volta, nell’ambito della lotta biologica ad uno dei più temibili parassiti del mais, ovvero il

lepidottero “Ostrinia nubilalis” (in figura 3), volgarmente conosciuto con il nome di

Piralide del mais. Questo insetto, che nei paesi al di fuori dell’UE è controllato con

l’utilizzo di piante di mais transgeniche (mais BT), in Italia è il fitofago chiave della

coltura di mais e fino a qualche anno fa prevedeva una lotta obbligatoria; per essere

controllato, oltre ai classici metodi agronomici e chimici, si utilizza un antagonista

naturale, il “Trichogramma brassicae” (in figura 3), cioè un imenottero parassitoide,

oofago, che neutralizza le uova delle piralide.

Figura 3 - Piralide del mais (sx); trichogramma brassicae (dx)

Ma come funziona e come si applica questo metodo? Le uova di Trichogramma brassicae

vengono confezionate dentro sfere di cellulosa biodegradabili, facilmente distribuibili

attraverso distributore automatizzato montato su di un drone. Con un volo radente l’apice

della pianta, viene rilasciata la capsula dalla quale, nel giro di 15-20 giorni, uscirà il

parassitoide che permette il controllo del fitofago. All’inizio della sperimentazione

l’inoculazione delle capsule avveniva a mano, ma è bastato poco per capire che la cosa

non sarebbe stata attuabile su vasta scala, perciò si è passati all’utilizzo dei droni. Il drone

utilizzato ha una dimensione di 1m x 1m ed ha una velocità di crociera di 20\30 km\h;

definito “tecnologia autentica”, perché non dà emissioni di CO , è alimentato a batteria, è

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ricaricabile, ed ha una durata in grado di coprire 5 ettari. Il costo del drone si aggira

intorno ai quaranta mila euro, ma i prezzi sono in discesa rapida. I risultati, però, sono

equiparabili ai trattamenti chimici, ma a impatto zero sul versante ambientale.

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Prendendo per un attimo le distanze dall’agricoltura di precisione, è importante

ricordare un ulteriore utilizzo dei droni, in questo caso contro la deforestazione. E’ noto

che i cambiamenti climatici e l’incessante sfruttamento delle risorse terrestri hanno

portato negli anni alla riduzione delle più grandi fo