Scienze 10 Marzo 2022 Riccardo Oldani

I droni nel vigneto per misurare la salute delle viti

Una sperimentazione condotta da ricercatori del Cnr su un vigneto in Toscana ha consentito di mettere a punto un sistema a basso costo, meno di mille euro, capace di prevedere con settimane di anticipo la quantità di uva prodotta da ogni singola vite. Utilizza droni e un sistema di machine learning.

Vigoria è un termine molto usato in viticoltura per indicare quanto siano in salute le singole piante di un vigneto. Si tratta di una caratteristica che indica una variabile, cioè il ritmo di crescita della vite e delle sue parti tra cui, soprattutto, la chioma. Il crescere e l’espandersi delle foglie può essere misurato a distanza con strumenti in grado di calcolare la capacità del vigneto di riflettere o di assorbire luce. Strumenti di imaging come la spettroscopia in luce visibile o a infrarossi (vedi qui per maggiori dettagli) consentono questa indagine, sia da satellite che da aereo, tanto da essere usati per questo scopo fin dagli anni Settanta. Ma con costi elevati, anche ai giorni nostri.

Analisi pianta per pianta

La ricerca da tempo sta valutando nuove strade per trovare sistemi di misurazione della vigoria meno costosi e più efficaci nel fornire informazioni dettagliate, non estese all’intero vigneto ma anche in grado di esaminarne soltanto una parte o, addirittura, singole piante. In questa direzione è indirizzata anche una ricerca condotta ormai da anni dall’Istituto di BioEconomia del Cnr di Firenze, che ha portato allo sviluppo di un sistema di valutazione alloggiato su un drone commerciale dotato di telecamera ad alta risoluzione.

Intelligenza artificiale

Un articolo pubblicato nel 2021 su Scientific Reports, e scritto da Alessandro Matese e Salvatore Filippo Di Gennaro, entrambi in forza all’Istituto di BioEconomia del Cnr, descrive un sistema che usa strumenti di intelligenza artificiale e, in particolare, di machine learning, per analizzare i dati raccolti da un drone. L’efficacia della soluzione è stata testata in un vigneto coltivato a Sangiovese in Toscana, vicino a Castellina in Chianti, in provincia di Siena.

Luce visibile e infrarossa

I ricercatori hanno utilizzato un drone multirotore equipaggiato con una telecamera multispettrale attiva nelle bande del verde, del rosso e del vicino infrarosso. I rilevamenti si sono ripetuti per tre anni consecutivi, ad agosto, a partire dal 2017. Le analisi, in particolare, si sono concentrate sul volume e sulla fittezza della chioma di 18 viti delle 54 del vigneto. I dati così raccolti sono poi stati incrociati con quelli relativi alla produzione di uva delle viti e al contenuto di zuccheri e di composti solubili.

Previsione del raccolto

Utilizzando tecniche di analisi matematica e di machine learning è stato alla fine possibile mettere a punto un sistema in grado di prevedere con precisione la produzione di uva di ogni singola vite con settimane di anticipo, basandosi sulle dimensioni e la fittezza della chioma. Informazioni, quindi, di estremo interesse per i viticoltori.
Inoltre è interessante il fatto che la strumentazione necessaria per realizzare il sistema composto da drone e telecamera costa meno di mille euro. Il lavoro da poco pubblicato dal gruppo di ricerca toscano segue un precedente articolo, pubblicato nel 2018, che descriveva il processo di sviluppo e di messa a punto del drone.

Foto di apertura: dettaglio di una telecamera multispettrale montata su un drone © J. Tardaguila et al., Smart applications and digital technologies in viticulture: A review, Smart Agricultural Technology Vol. 1 2021