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iColt

iColt - Classificazione delle cOlture in atto tramite Telerilevamento e previsione stagionale dei fabbisogni Irrigui

 
esempio serie multi temporale ed immagine classificata
Introduzione

La conoscenza della distribuzione delle colture agricole in atto riveste una notevole importanza nella pianificazione della risorsa idrica perché permette la stima del reale fabbisogno irriguo di un territorio tramite opportuni modelli matematici di simulazione. Il progetto COLT (Classificazione delle cOLture in atto tramite Telerilevamento), cofinanziato da ARPA e Assessorato Agricoltura della Regione Emilia-Romagna, è uno strumento di individuazione e quantificazione spaziale delle colture e valutazione dei consumi idrici attesi tramite il sistema modellistico per la simulazione del bilancio idrico dei suoli di pianura CRITERIA (Controllo delle Risorse Idriche Territoriali per la Riduzione dell’Impatto Ambientale). Il software CRITERIA, sviluppato presso il Servizio Idro-Meteo-Clima di ARPA Emilia-Romagna, è strutturato per applicazioni sia puntuali che territoriali, utilizza dati meteorologici, pedologici e agronomici georeferenziati per determinare il contenuto di umidità del terreno, considerando tutti gli apporti idrici e le perdite derivanti dai processi che hanno luogo nel profilo di suolo. Obbiettivo del progetto è quindi la valutazione e definizione di un protocollo operativo applicabile a livello regionale in grado di monitorare l´uso reale del suolo agricolo su scala annuale sia a fini statistici georiferiti che di gestione dell´acqua irrigua. Per questo ultimo aspetto il risultato della classificazione viene fornito entro fine giugno in modo da poter monitorare l´evoluzione dei consumi idrici durante la stagione estiva a maggior richiesta di acqua.

I principali destinatari del progetto sono i Consorzi di Bonifica del territorio emiliano-romagnolo.

L´area di studio copre la pianura emiliano-romagnola per un totale di circa 1,180,000 ha di cui 900,000 ha (uso del suolo Emilia-Romagna). A questa superficie vanno poi tolte le tare, come strade, ferrovie e idrografia.

La classificazione delle colture agricole in macro-gruppi avviene tramite l´analisi di serie multitemporali di immagini ottiche da satellite pianificate ed acquisite ad-hoc durante il periodo tra novembre e giugno. Le finestre di acquisizione sono state definite in base alle fasi fenologiche individuate nel giardino fenologico gestito dal DISTA (Università di Bologna). Nella tabella si mostra una rappresentazione dell´evoluzione delle colture durante i vari mesi dell´anno.

tabella fasi fenologiche

Al fine di ovviare eventuali problemi legati alla copertura nuvolosa che impedisce di acquisire immagini ottiche, si sta portando avanti una sperimentazione parallela basata sull´uso di dati SAR da satellite. Questi strumenti hanno passaggi frequenti, sono insensibili alla presenza di nubi e non sono legate all´illuminazione solare, per cui si possono disporre di molti dati utilizzabili nella classificazione. Allo stesso tempo, però, la loro gestione ed interpretazione risulta molto complicata con numerosi aspetti non ancora definiti. Su tale argomenti sono anche disponibili tesi di laurea.

Per maggiori informazioni riguardo al progetto ed alle sue applicazioni, si prega di contattare Andrea Spisni.

Visualizza i risultati sul portale cartografico di ARPA alla voce TEMI AMBIENTALI -> SUOLO -> COLTURE DA TELERILEVAMENTO

Campagna 2015/2016 (iCOLT2016)
Campagna 2014/2015 (iCOLT2015)
Campagna 2013/2014 (iCOLT2014)
 Campagna 2012/13 (COLT2013)

La campagna COLT 2012/2013 si è basata sulla costellazione di satelliti DMC, con risoluzione spaziale di 22. Tutti le immagini presentano 3 bande (verde-rosso-infrarosso vicino). Le immagini acquisite sono:

  1. 16/10/2012 - UK-DMC2
  2. 08/02/2013 - DEIMOS-1
  3. 18/04/2013 - UK-DMC2

La superficie classificata è stata di 795,900 ha di cui a seguito delle semplificazioni il 1% risulta non classificato per un totale di 790,550 ha di classificazione finale.

Per visualizzare la documentazione tecnica della campagna 2012/13, consulta i seguenti link:

Campagna 2011/12 (COLT2012)

La campagna COLT 2011/2012 si è basata sulla costellazione di satelliti DMC, con risoluzione spaziale di 22. Tutti le immagini presentano 3 bande (verde-rosso-infrarosso vicino). Le finestre di acquisizione del satellite sono state tre, rispettivamente novembre 2011, febbraio ed aprile 2012. Le immagini acquisite sono:

  1. 13/11/2011 - DEIMOS-1
  2. 28/02/2012 - UK-DMC2
  3. 06-09/04/2012 - UK-DMC2

La superficie classificata è stata di 767,518 ha di cui a seguito delle semplificazioni il 2% risulta non classificato per un totale di 753,518 ha di classificazione finale.

Per visualizzare la documentazione tecnica della campagna 2011/12, consulta i seguenti link:

Campagna 2010/11 (COLT2011)

La campagna COLT 2010/2011 si è basata sulla costellazione di satelliti DMC, con risoluzione spaziale di 22 e 32m. Tutti i satelliti presentano 3 bande (verde-rosso-infrarosso vicino). Le finestre di acquisizione dei satelliti sono state tre, rispettivamente dicembre 2010, febbraio ed aprile 2011. Le immagini acquisite sono:

  1. 10/12/2010 (risoluzione geometrica 32 m) - BEIJING-1
  2. 10/02/2011 (risoluzione geometrica 22 m) - UK-DMC2
  3. 02/04/2011 (risoluzione geometrica 22 m) - UK-DMC2

Le immagini sono state acquisite in un intervallo di poco più di tre mesi pertanto il periodo in esame è risultato quasi dimezzato rispetto alla campagna COLT2010. La prima finestra temporale, programmata per novembre, è slittata a causa delle condizioni di persistente maltempo a dicembre. Questo ha portato a problemi legati alle diverse fasi fenologiche delle colture agrarie oggetto della classificazione. Ad esempio il grano all’inizio di novembre appare come suolo nudo, mentre a dicembre è nella fase fenologica di sviluppo delle foglie.

L’ultima finestra di acquisizione, anticipata ad aprile, ha permesso per la prima volta di individuare molto precocemente la distribuzione delle macroclassi colturali sul territorio di pianura.
La superficie classificata è stata di 827,472 ha di cui a seguito delle semplificazioni il 4.5% risulta non classificato per un totale di 789,878 ha di classificazione finale, circa 30,000 in più rispetto alla campagna precedente anche a causa di una minore copertura nuvolosa (18,268 ha) sul territorio.

Per visualizzare la documentazione tecnica della campagna 2010/11, consulta i seguenti link:

Campagna 2009/10 (COLT2010)

La campagna 2010 è stata basata sulla costellazione UK-DMC, NIGERIASAT1 e UK-DMC2. Mentre i primi due acquisiscono a 32 m, il terzo arriva a 22 m di risoluzione geometrica. Tutti e tre i satelliti hanno 3 bande.

Le finestre temporali di acquisizione sono state fissate a: novembre, febbraio, aprile e giugno. L´aggiunta della finestra di aprile ha la funzione di testare le potenzialità di classificazione dei nuovi impianti di medica e delle orticole primaverili.

La campagna è stata caratterizzata da condizioni particolarmente sfavorevoli determinate da persistente copertura nuvolosa o nevosa che hanno reso difficile le acquisizioni da satellite.

Ai problemi legati al meteo si sono anche affiancati problemi tecnici del sensore montano su UK-DMC che hanno determinato una non corretta acquisizione della prima finestra.

La copertura nuvolosa totale è stata di 57,600 ha, mentre 1,700 ha non sono stati acquisiti nella zona ovest della provincia di Piacenza. Dopo l´applicazione delle maschere dell´uso del suolo, delle strade, delle ferrovie, dell´idrografia e delle generalizzazioni legate alla classificazione, la superficie finale classificata è circa 749,000 ha, di cui il 4% risulta non classificato.

Le immagini acquisite sono:

  1. 12/11/2009 (UK-DMC)
  2. mosaico 21-25/02/2010 (NIGERIASAT-1 e UK-DMC)
  3. 20/04/2010 (NIGERIASAT-1)
  4. mosaico 01-04/06/2010 (NIGERIASAT-1)
  5. 10/07/2010 (UK-DMC2) [immagine extra]

Per visualizzare la documentazione tecnica della campagna 2009/10, consulta i seguenti link:

Campagna 2008/9 (COLT2009)

Visto i buoni risultati ottenuti il primo anno di sperimentazione, durante l´annata 2008/9 l´area di studio è stata estesa a tutta la pianura regionale con l´intenzione di convertire la sperimentazione in servizio periodico annuale. La classificazione è stata basata sull´acquisizione in tre finestre temporali a novembre, febbraio e giugno. Come satellite è stato scelto UK-DMC a 32 m di risoluzione geometrica e 3 bande, che grazie ai frequenti passaggi e all´ampia area di ripresa permette di aumentare le probabilità di riprendere immagini senza nubi e di acquisire tutta la regione in un unico passaggio. Visto la copertura nuvolosa presente a giugno, è stata acquisita anche una scena a luglio in modo da integrare la parte precedentemente nuvolosa. Le date utilizzate sono sotto riportate.

  1. 16/11/2008
  2. 20/02/2009
  3. 12/06 e 03/07/2009

Il confronto con l´area analizzata in COLT2008 mostra la seguente dinamica colturale:

confronto risultati campagna 2007/8 e 2008/9

Per visualizzare la documentazione tecnica della campagna 2008/9, consulta i seguenti link:

Campagna 2007/8 (COLT2008)

Durante il primo anno la metodologia COLT è stata testata su un´area compresa tra Reggio-Emilia e Bologna per un totale di circa 360.000 ha, di cui 140.000 ha classificati in aree agricole irrigue. Sono state pianificate 4 acquisizioni SPOT 5 a 10 m di risoluzione geometrica e 4 bande. Le immagini sono state riprese nelle date sotto riportate.

  1. 11/11/2007
  2. 07/02/2008
  3. 05/04/2008
  4. 01/05/2008

Per visualizzare la documentazione tecnica della campagna 2007/8, consulta i seguenti link: