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I dati per migliorare la sostenibilità della coltivazione in agricoltura

A causa del cambiamento climatico e della crescita della popolazione mondiale, il settore agricolo è più che mai sotto pressione per produrre di più con meno input. 

Infatti, secondo le statistiche delle Nazioni Unite, nei prossimi 30 anni la popolazione mondiale dovrebbe aumentare di 2 miliardi e, allo stesso tempo, acqua, terra, manodopera e altre risorse per la produzione alimentare dovrebbero diventare più scarse. Per questo ridurre le emissioni gas serra (GHG) provenienti dall’agricoltura, che secondo l’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti equivalgono al 24% del totale, è più che mai importante. Nel frattempo, il COVID-19 rimane una sfida. Per accelerare la consegna d tecnologie avanzate ai coltivatori, una soluzione che potrebbe arrivare da collaborazioni tra aziende Ag Tech è più che mai essenziale.

Per esempio, Geopard, una piattaforma indipendente per l’agricoltura di precisione, sta collaborando con Corteva, leader a livello mondiale nel settore agricolo, per migliorare la loro app Granular™ Link.

Il caso aziendale

Per affrontare sfide come il cambiamento climatico, la conservazione della biodiversità e il soddisfacimento della crescente domanda di cibo, Corteva Agriscience ha deciso di investire nell’agricoltura sostenibile e nella biodiversità, elementi integranti della visione strategica dell’azienda. In Europa, stanno investendo in soluzioni digitali che possano migliorare l’efficienza delle decisioni agronomiche attraverso un uso più intelligente degli input agricoli.

Quest’anno, Corteva Agriscience Europe ha lanciato Granular™ Link, una app con mappe VRA (Variable Rate Application ) personalizzate che permette di gestire in modo più intelligente le materie della filiera agroalimentare (dalla protezione delle sementi e alle colture) con raccomandazioni integrate. L’app comprende funzionalità di agricoltura digitale in grado di ridurre il rischio e massimizzare i rendimenti della coltura. Granular™ Link fornisce:

  • Le migliori immagini satellitari della categoria;
  • Mappe a tasso variabile e integrazione con i macchinari;
  • Previsione ottimale della data di raccolta;
  • Previsione delle malattie delle colture;
  • Raccomandazioni sul fabbisogno idrico;
  • Osservazione di foto e note sul campo;
  • Previsioni meteorologiche sul campo iper-locali;
  • Identificazione della malattia da visione artificiale;
  • La piattaforma di collaborazione a livello di campo per agricoltori e consulenti Corteva.

Sin dal primo giorno, il team di Flavio Cozzoli, Head of Digital Agronomy and Innovation di Corteva Agriscience Europe ha affrontato molteplici sfide per garantire un lancio commerciale di successo. Per gestire l’origine eterogenea e grande quantità di dati, che ha raggiunto un centinaio di terabyte, il team ha avuto bisogno di un sistema in grado di generare mappe VRA su scala per milioni di ettari, in pochi minuti. Il tutto tenendo conto della cronologia agricola, poiché saltare anche una singola stagione del raccolto causerebbe problemi di convalida delle tecnologie.

Per questo Corteva Agriscience si è affidata a GeoPard Agriculture, che ha fornito sistemi di analisi dei dati di alta qualità, potenti e scalabili. Il fondatore di GeoPard è stato uno dei primi ingegneri software/direttori tecnici di Xarvio e ha partecipato allo sviluppo di software per l’agricoltura di precisione acquisito da Bayer Crop Science nel 2015.

La soluzione Granular™ Link combina le capacità di geoanalisi di GeoPard Agriculture, la conoscenza unica dei propri prodotti e delle pratiche agronomiche più adatte, e l’infrastruttura sicura e scalabile di AWS per fornire una tecnologia all’avanguardia ai coltivatori dell’UE.

L’approccio di GeoPard Agriculture

Un terreno agricolo è un ecosistema complesso e composto da diversi fattori. Include un profilo del suolo variabile con i suoi micro e macronutrienti, proprietà fisiche e chimiche, condizioni meteorologiche, varietà di colture, profilo topografico dettagliato e operazioni agricole eseguite. Per questo un singolo livello di dati non è sufficiente a descrivere accuratamente i processi di crescita delle colture. Pertanto, GeoPard raccoglie dati su più livelli, con l’obiettivo di produrre informazioni dettagliate e scalabili per milioni di ettari in modo automatico. Ciò migliora le pratiche di produzione delle colture, integra l’agricoltura di precisione, il monitoraggio remoto delle colture e accelera la transizione verso un’agricoltura sostenibile e basata sui dati.

Le fonti di dati disponibili sono in continua crescita. Al momento, includono:

  1. Satelliti, velivoli con equipaggio e droni;
  2. Macchinari adottati per l’applicazione precisa degli input agricoli (tecnologia a tasso variabile);
  3. Scanner ad alta densità;
  4. Campioni di suolo in laboratorio.

L’armonizzazione delle fonti di dati consente l’ulteriore modellazione dell’intelligenza artificiale (AI) e un’interpretazione efficace. La comprensione dei sistemi di allevamento specifici è essenziale, per questo il team di GeoPard ha studiato le differenze dei Paesi e delle regioni in cui opera, trattandole come un’entità separate con processi di coltivazione stabiliti.

Scalabilità e maturità sono caratteristiche intrinseche delle offerte di GeoPard. Fin dal primo giorno, il team si è concentrato sull’utilizzo delle capacità di cloud computing di AWS.

Il servizio clienti, oltre ad adattare le soluzioni alle specifiche agronomiche richieste dai clienti, include anche l’inserimento nei processi regolari e l’integrazione flessibile nelle soluzioni digitali esistenti.

Origine dei dati

L’origine dei dati è il punto di partenza per la costruzione di qualsiasi piattaforma, e possono essere di diversa natura, includere immagini satellitari, topografia, scanner ad alta densità e dati operativi registrati dai macchinari.

Il primo passo è integrare la pipeline automatizzata di immagini satellitari di Geopard, in particolare quelle multispettrali delle missioni Landsat4-8 e Sentinel2 con gli archivi storici, attivi dal 1988. Analizzare lo sviluppo della vegetazione e correlarla a clima e suolo fornisce uno strumento eccellente per comprendere la variabilità del campo e prevederne la resa futura. L’estensione della suite con Planet , la più grande rete satellitare per l’osservazione della Terra, è stata fondamentale per fornire un set di dati globale quasi quotidiano con immagini ad alta risoluzione. Ora, la suite è in costante crescita e si sta espandendo con le immagini del radar ad apertura sintetica (SAR) della missione Sentinel1.

Il profilo completo della composizione del campo, ottenibile grazie al telerilevamento o i dati GPS registrati dai macchinari, può aiutare a spiegare i modelli di vegetazione delle colture.  Tra le sorgenti di telerilevamento, sono presenti i modelli Aster e SRTM e LIDAR ad alta risoluzione.

I dati raccolti dai sensori sui macchinari riportano con accuratezza i consumi delle materie prime utilizzate e le informazioni riguardo le operazioni di raccolta, irrorazione, semina/semina e concimazione eseguite sul campo. Anche la gamma di scanner del suolo ad alta densità è in espansione. Infatti, i sensori del suolo, oltre a misurarne conduttività elettrica e dell’umidità, possono raccogliere dati su micro e macronutrienti. Per questo stanno diventando una valida alternativa alle classiche sonde di campionamento del suolo. I principali vantaggi sono la copertura continua del campo (rispetto a località selezionate) e la frequenza di scansione (è più facile avere condizioni del suolo aggiornate).

GeoPard rileva dati ogni giorno, garantendo un aggiornamento continuo. Tuttavia, i dati grezzi non sono sufficienti per prendere decisioni, rendendo necessaria un’ulteriore elaborazione per produrre risultati utili e significativi. Ottenere conoscenze e approfondimenti dai dati acquisiti su larga scala è una sfida importante per il settore agricolo.

Una centrale elettrica per i dati agricoli

La centrale elettrica GeoPard è composta da tre componenti principali: la pipeline di elaborazione dati, il data lake e le interfacce protette. Grazie a questi elementi, elabora i dati grezzi per produrre set armonizzati, permettendo agli addetti ai lavori un’analisi efficiente.

I dati vengono processati automaticamente dalla pipeline in modo scalabile. Tutte le risorse di elaborazione necessarie vengono noleggiate da AWS durante i picchi di carico e restituite al termine del processo. Gli algoritmi di Intelligenza Artificiale (AI) e Machine Learning (ML) sono incorporati nell’esecuzione delle pipeline di dati.

Lo storage dei dati si basa sull’approccio AWS Data Lake che archivia i dati e consente un accesso scalabile. Non ci sono limitazioni legate alla dimensione e alla capacità di lettura/scrittura: lo storage supporta facilmente terabyte di dati per operazioni simultanee di salvataggio (scrittura) ed estrazione (lettura). Inoltre, è disponibile trasformare i dati in vari formati per semplificare l’integrazione con qualsiasi soluzione.

Le interfacce protette per l’interazione con GeoPard sono basate su Amazon API Gateway , AWS AppSync e Amazon Cognito, che consentono una comunicazione senza interruzioni con applicazioni e piattaforme interne ed esterne.

End Products 

Gli End Products di GeoPards sono parte di una più grande rivoluzione basata sui dati nel settore e consentono un’integrazione più facile e rapida con le tecnologie di agricoltura di precisione. A sua volta, l’AG di precisione accelera la transizione verso l’agricoltura sostenibile.

L’agricoltura di precisione è un concetto di gestione dell’azienda agricola basato sull’osservazione, la misurazione e la risposta alla variabilità dei campi inter e intra agricoli nelle colture. In particolare, il benchmarking sul campo permette di tenere traccia delle prestazioni stagionali, misurare l’eterogeneità storica e la produttività, oltre a dare priorità alle attività stagionali come la raccolta o l’irrorazione di sostanze chimiche. 

Lo scouting e il campionamento intelligente aiutano a rilevare correttamente i luoghi in cui eseguire le misurazioni necessarie e raccogliere campioni. Le mappe a tasso variabile consentono d’utilizzo della quantità corretta di materie prime, solo dove sono richieste.

La ricca biodiversità e l’equilibrio dell’ecosistema possono essere raggiunti tramite l’uso di rotazioni ottimizzate, con un aumento della cattura di carbonio e una diminuzione delle emissioni di gas serra.

Tutte queste caratteristiche sono disponibili su larga scala e valide per milioni di ettari. Fin dal primo giorno, GeoPard ha riconosciuto l’importanza dei dati, che continuerà a crescere nel prossimo decennio. Per questo sono state scelte 
le soluzioni cloud di AWS che offrono un’eccellente scalabilità (come Data Lake e State Machine).

Conclusione

Entro il 2050 il mondo dovrà sfamare altri 2 miliardi di persone utilizzando meno input rispetto ad oggi. Il cambiamento climatico sta facendo aumentare le pressioni sull’industria agricola affinché agisca immediatamente. Per realizzare una trasformazione di successo, la collaborazione tra le aziende è fondamentale. La creazione e il mantenimento di sinergie tra fornitori di dati e cloud computing come AWS, società di software per l’agricoltura di precisione, società di input agricolo, insieme a servizi basati su soluzioni e consulenza, è la strada più promettente per una rapida trasformazione.

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