MonSTEr GOLF

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Monitoraggio Satellitare dei Tappeti
Erbosi dei campi da GOLF
MonSTEr GOLF
È un progetto di Ricerca e Sviluppo finanziato
dalla Agenzia Spaziale Italiana nell’ambito del
Secondo Bando per l’Osservazione della Terra
destinato alle PMI italiane
(graduatoria pubblicata il 6 maggio 2011)
Il Progetto
MonSTEr GOLF mira allo sviluppo pre-operativo di un apposito servizio di
monitoraggio e diagnosi dello stato di stress (o condizione di salute) dei
tappeti erbosi dei campi da Golf partendo dai rilievi satellitari effettuati dai
satelliti attualmente in orbita per l’osservazione della Terra.
Le immagini satellitari acquisite sia nella
banda del visibile che dell’infrarosso saranno
processate da opportuni algoritmi; sarà così
possibile estrarre tutte le informazioni necessarie alla determinazione di
appositi indicatori capaci di descrivere quantitativamente tutte le
caratteristiche che risultino essere significative ai fini della determinazione
della condizione di salute del tappeto erboso del sito esaminato.
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Tappeti Erbosi dei campi da Golf
Cosa sara’ realizzato
Per giungere allo erogazione del servizio ipotizzato sarà necessario
condurre una serie di attività di RI e SS che portino allo sviluppo di
un apposito prototipo software integrato in una piattaforma web in
grado di processare le immagini satellitari e restituire al
cliente/utente finale le informazioni elaborate
sotto forma di report analitici e diagnostici
della condizione di stress del campo da golf
e delle azioni da intraprendere al fine di
ristabilire le condizioni ottimali al mantenimento
del tappeto erboso nonché ottimizzarne i costi
di manutenzione.
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Tappeti Erbosi dei campi da Golf
La tematica
Storicamente, il colore , la tessitura, la qualità, l’uniformità, il grado
di infestazione, lo stato nutrizionale del tappeto erboso sono
determinate mediante valutazioni soggettive, in genere con
attribuzione di punteggi.
Questo approccio è stato accettato ed usato per molti anni per
valutare gli effetti visivi dell’applicazione di un fertilizzante e/o di un
prodotto fitosanitario oppure per distinguere le caratteristiche
fenotipiche di una cultivars.
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Tappeti Erbosi dei campi da Golf
La tematica
Recentemente non solo i ricercatori ma anche i professionisti
richiedono tecnologie da impiegare nella valutazione dello stato di
salute del tappeto erboso allo scopo di adottare politiche di gestione
più rispondenti a criteri di risparmio economico e riduzione
dell’impatto ambientale.
Nell’ultimo decennio sono state condotte numerose ricerche di
“remote sensing” su tappeto erboso per valutare, dall’analisi dello
spettro di riflettanza, le caratteristiche del tappeto erboso.
La riflettanza spettrale è la percentuale di radiazione riflessa dalla
“canopy”.
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La tematica
L'aspetto particolare della riflettenza risiede nel fatto che la
radiazione incidente, essendo solo parzialmente riflessa dalla
superficie esterna della pianta, interagisce profondamente con la
copertura vegetale riflettente, ed è in parte assorbita, trasmessa e
riflessa dopo che una moltitudine di fenomeni di riflessione,
rifrazione e diffusione avvengono all’interno delle singole foglie e
dell’intera copertura vegetale.
La radiazione emessa nella direzione opposta a quella incidente è
convenzionalmente definita come “radiazione riflessa" e
rappresenta, la "firma" della copertura che l'ha generata.
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La riflettenza della foglia nelle lunghezze d'onda visibili è altamente
correlata con la concentrazione di pigmenti della foglia, ed in
particolare della clorofilla. La riflettenza nella banda del PAR (400700 nm) è spesso relativamente bassa a causa della elevata
assorbanza dovuta alla clorofilla, per contro nell’infrarosso vicino
(NIR) la radiazione è scarsamente assorbita dalle piante e la maggior
parte viene riflessa.
La riflettanza spettrale di una singola foglia, e quindi dell’intera
copertura vegetale, è influenzata da molti parametri come il
contenuto idrico, la disponibilità di elementi nutritivi, l’età
metabolica, l’anatomia e il suo stato fisiologico.
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La tematica
Dallo studio del comportamento spettrale del tappeto erboso del
campo da Golf possono essere definite una serie di relazioni
quantitative fra dati telerilevati e parametri della vegetazione
mediante indici che si basano sul rapporto tra le bande tipiche di
assorbimento e riflessione.
Tali relazioni algebriche
vengono indicate come
indici di vegetazione e
si basano soprattutto
sulle lunghezze d’onda del Rosso e dell’IR vicino.
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Tali indici di vegetazione possono essere correlati alla quantità di
biomassa vegetale, alla concentrazione di clorofilla, etc. e danno
indicazioni sullo stato di salute, sulla produttività delle colture, sulla
densità e copertura e sullo stato nutrizionale ecc.
L’utilizzo di sensori a bordo di satelliti che agiscono al di fuori dello
spettro visibile dall’occhio umano permettono l’individuazione e la
mappatura sul territorio di problemi ancora prima che essi siano
visibili a terra.
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La tematica
I dati rilevati da tali sensori, permettono al gestore del tappeto
erboso di ottimizzare l’uso dei fertilizzanti, antiparassitari, acqua,
sementi e altri interventi.
Grazie all’uso delle analisi multi-temporali, è possibile identificare i
cambiamenti nel tappeto erboso anche su periodi molto ravvicinati
(i.e. giorni).
Basandosi su queste informazioni un osservatore a terra può
investigare che cosa sta accadendo nel punto sotto esame.
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La tematica
Nell’osservazione della terra per applicazioni sui tappeti erbosi si
usano sensori che acquisiscono dati in 4 bande: blu, verde, rosso e
“near-infrared: NIR” (i.e. infrarosso vicino).
Grazie alla misurazione spettrale di queste bande si possono
elaborare statisticamente gli indici vegetativi.
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I Servizi per l’utente
I servizi che saranno sviluppati e proposti ai potenziali clienti sono:
- Servizi di Assesment del campo: si svolgeranno in modalità One
Shot, ovvero attraverso l’acquisizione ed il processamento di una
singola immagine.
- Servizi di Monitoraggio del campo: potranno essere di 2 tipi in
base alla completezza ed alla precisione dei rapporti forniti al cliente:
- Standard
- Premium
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Tappeti Erbosi dei campi da Golf
I Servizi per l’utente
Ciascun tipo di servizio potrà essere erogato in tre diverse modalità
in base alla quantità di immagini da acquisire nel periodo di
osservazione che generalmente andrà dalla ripresa vegetativa del
tappeto erboso (i.e primavera), fino a momento del ritorno
dell’autunno. Le tre modalità sono:
- Lite, prevede l’acquisizione di 2 immagini: inizio fase ripresa
vegetativa e Periodo di Massimo Stress Idrico
- Base, prevede l’acquisizione di 3 immagini: inizio fase ripresa
vegetativa; Periodo di Massimo Stress Idrico; Fine Stagione
- Full, prevede l’acquisizione di 5 immagini: inizio fase ripresa
vegetativa; 3 immagini nel periodo estivo ; Fine Stagione
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I Benefici per l’utente
Per valutare i benefici per l’utente finale (Gestore del Campo da
Golf) bisogna considerare che il costo annuo medio per la
manutenzione di un campo da Golf è di circa 400.000 euro.
Tale costo è composto da :
- Personale per manutenzione
- Consumo d’acqua
- Consumo di pesticidi e fertilizzanti
- Manutenzione dei macchinari quali trattori, pompe, irrigatori, ecc.
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I Benefici per l’utente
E’ stato stimato che grazie all’uso dei servizi di Precision Turf
Management che saranno offerti al Gestore sarà possibile ridurre i
costi di manutenzione almeno del 10% (i.e. 40.000 euro/anno).
Tale ipotesi riguarda principalmente:
- la riduzione delle ore uomo necessarie alla manutenzione grazie sia
agli interventi mirati che di prevenzione sul tappeto erboso.
- la riduzione dell’irrigazione grazie ad interventi mirati soltanto nelle
zone in cui è effettivamente necessario.
- la riduzione nell’uso di fertilizzanti, diserbanti e pesticidi, con una
conseguente diminuzione anche dell’impatto ambientale.
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Il mercato di riferimento
Le statistiche ufficiali della
Federazione Italiana Golf
parlano di un numero
crescente di praticanti e di
campi che nel 2009 hanno
rispettivamente raggiunto la
cifra di totale di 100.317
iscritti e 378 campi di cui
239 con un percorso di 9 o
più buche.
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Le attivita’ di RI e SS
Per giungere allo sviluppo di tali servizi verranno condotte una serie
di attività di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale che portino:
- ad acquisire una maggiore conoscenza in merito agli aspetti
caratteristici della tecnologia di “remote sensing” impiegabile per le
finalità del servizio;
- ad acquisire una maggiore conoscenza in merito alle peculiarità dei
tappeti erbosi dei campi da Golf ed alla ricerca di efficaci e
rappresentativi indicatori dello stato di salute di tali campi;
- alla definizione di appositi algoritmi di processing delle immagini
satellitari, estrazione delle informazioni e determinazione degli
indicatori di stress;
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Le attivita’ di RI e SS
- alla definizione di procedure di controllo statistico della risposta e di
validazione dei risultati su siti campione scelti in funzione delle tre
massime aree geografiche del Paese (Nord, Centro e Sud Italia);
- allo sviluppo di un apposito prototipo software integrato in una
piattaforma web in grado di processare le immagini satellitari e
restituire al cliente/utente finale le informazioni elaborate sotto
forma di report analitici e diagnostici della condizione di stress del
campo da golf e delle eventuali azioni da intraprendere al fine di
ristabilire le condizioni ottimali al mantenimento del tappeto erboso
nonché ottimizzarne i costi di manutenzione.
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Le attivita’ di RI e SS
WP
FASE
CONTRACTOR
DESCRIZIONE WP
MESE
INIZIO
MESE
FINE
DURATA
1001
RI
XSERIA
PROJECT MANAGEMENT E QUALITY ASSURANCE RICERCA INDUSTRIALE
1
9
9
1002
RI
TURF EUROPE
ANALISI DELLE ESIGENZE DEGLI UTENTI FINALI
1
3
3
1003
RI
PACINI
ANALISI E STUDIO DEI PARAMETRI RAPPRESENTATIVI DELLO STATO DI STRESS DEI
TAPPETI ERBOSI E DEFINIZIONE DI UN SET DI INDICATORI SIGNIFICATIVI
1
3
3
1004
RI
XSERIA
1
3
3
1005
RI
XSERIA
4
6
3
1006
RI
PACINI
4
6
3
1007
RI
XSERIA
7
9
3
1008
RI
TURF EUROPE
MONITORAGGIO DELLE SUPERFICI SPERIMENTALI A TAPPETO ERBOSO CON
RIFERIMENTO A COPERTURA, COLORE, STATO FITOSANITARIO
7
18
12
1009
RI
PACINI
STIMA DELLA RISPOSTA DEGLI ALGORITMI E CONFRONTO CON RILIEVI EFFETTUATI
A TERRA DELLO STATO DI STRESS DEI MANTI ERBOSI
7
18
12
2001
SS
XSERIA
PROJECT MANAGEMENT E QUALITY ASSURANCE SVILUPPO SPERIMENTALE
10
24
15
2002
SS
XSERIA
SVILUPPO DI UN PROTOTIPO SOFTWARE PER IL PROCESSING DELLE IMMAGINI,
L'ESTRAZIONE DELLE INFORMAZIONI E LA DETERMINAZIONE DEGLI INDICATORI DI
STRESS DEI TAPPETI ERBOSI DEI CAMPI DA GOLF
10
18
9
2003
SS
SERVIZI
SPECIALI
SVILUPPO DI UNA SOLUZIONE WEB PER L'EROGAZIONE DEI SERVIZI DI
MONITORAGGIO SATELLITARE DELLO STATO DI STRESS DEI TAPPETI ERBOSI DEI
CAMPI DA GOLF
10
18
9
2004
SS
SERVIZI
SPECIALI
INTEGRAZIONE E TESTING DEL PROTOTIPO SOFTWARE/PIATTAFORMA WEB
18
21
4
2005
SS
TURF EUROPE
VALIDAZIONE END-TO-END DEL SERVIZIO
22
23
2
2006
SS
XSERIA
EROGAZIONE PRE-OPERATIVA DEL SERVIZIO
23
24
2
ANALISI E STUDIO DEI PRODOTTI SATELLITARI DISPONIBILI PER L'OSSERVAZIONE
DELLA TERRA
STUDIO E DEFINIZIONE DI UN ALGORITMO/METODOLOGIA DI PROCESSING DELLE
IMMAGINI SATELLITARI E DI ESTRAZIONE DELLE INFORMAZIONI
STUDIO E DEFINIZIONE DI UN ALGORITMO PER IL CALCOLO DEGLI INDICATORI DI
STRESS
INTEGRAZIONE E TESTING DEGLI ALGORITMI DI PROCESSING DELLE IMMAGINI,
ESTRAZIONE DELLE INFORMAZIONI E CALCOLO DEGLI INDICATORI DI STRESS
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Durata del progetto
Le attività progettuali si svolgeranno in un arco temporale massimo
di 24 mesi dalla data di avvio prevista per Settembre 2011.
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Adesioni al progetto
Il progetto ha già registrato l’adesione di:
- F.I.G. (Federazione Italiana Golf)
- Golf Club della Montecchia, Selvazzano D. Padova (sito di test)
- Golf Club Verona, Sommacampagna Verona (sito di test)
- Cosmopolitan Golf & Country Club, Tirrenia Pisa (sito di test)
- Altri in corso di formalizzazione
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Contatti
Per info:
Ing. Claudio Rizzo
Cell: 3473419510
email: [email protected]
c/o XSERIA S.r.l.
Via A. Scarlatti 12 – 90134 PALERMO
Tel. 091586620
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I partners del progetto
XSERIA Srl (Palermo), fondata nel 2001, eroga servizi di ricerca, sviluppo, innovazione e project management; lo staff
di XSERIA si compone di professionisti con specifiche competenze in ingegneria, economia, legge, gestione ed
organizzazione aziendale. XSERIA Srl sostiene le aziende nel loro sviluppo gestionale ed organizzativo migliorandone
l’efficienza ed innalzandone la competitività.
Turf Europe Srl (Pisa), Spin off dell’Università di Pisa, nasce da un connubio unico di competenze ed esperienze di
tecnici, ricercatori, aziende del settore dei tappeti erbosi e Università di Pisa. I servizi del Turf sono rivolti ad
Amministrazioni pubbliche, studi professionali, Federazioni e società sportive, aziende del settore che si occupano
della realizzazione e gestione dei tappeti erbosi.
L'Azienda Agricola Pacini Maurizio (Pisa) nasce nel 1983 su iniziativa di Maurizio Pacini introducendo il sistema della
piantina precoltivata nella pratica delle colture ortive, dopo alcuni viaggi intrapresi negli Stati Uniti ove questa tecnica
era in auge da tempo.
Da una collaborazione iniziata negli anni '90 con CeRTES, Centro di Ricerche Tappeti Erbosi Sportivi, nel 2005 nasce
Erbavoglio®, un nuovo sistema brevettato per la realizzazione di tappeti erbosi a uso sportivo, ricreativo e
ornamentale a basso impatto ambientale in termini di consumo di acqua e fitofarmaci e dai costi molto ridotti.
Servizi speciali Srl (Palermo) nasce nel 1993 dalla sinergia tra professionisti nel campo delle telecomunicazioni, come
spontanea integrazione ed evoluzione del mondo dell’Information Technology e delle Telecomunicazioni. Servizi
Speciali svolge attività di ricerca e progettazione, realizzazione, gestione, manutenzione e commercializzazione di
software, sistemi, impianti, reti, archivi, applicazioni.
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Grazie per l’attenzione
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