Come condurre un'indagine forestale utilizzando un drone
Le indagini forestali sono fondamentali per comprendere le condizioni degli ecosistemi, monitorare i cambiamenti nella copertura del suolo, individuare i danni e supportare la pianificazione della conservazione e la gestione delle risorse naturali. Negli ultimi anni, l'uso dei droni (UAV) è diventato una soluzione popolare grazie alla loro capacità di raccogliere dati in modo rapido, dettagliato e relativamente sicuro rispetto alle indagini sul campo, che richiedono molto tempo e terreni impervi. I droni possono aiutare a mappare le aree forestali, identificare la vegetazione e monitorare incendi e disboscamento illegale in modo più efficace. Quindi, come si conduce un'indagine forestale utilizzando un drone? Ecco una guida completa.
1. Determinare lo scopo e le esigenze del sondaggio
Il primo passo fondamentale è definire gli obiettivi del rilevamento. Questi obiettivi influenzeranno il tipo di drone, i sensori, il metodo di volo e l'elaborazione dei dati. Alcuni obiettivi comuni per i rilevamenti forestali includono:
– Mappatura della copertura del suolo per determinare l'estensione delle foreste, delle aree aperte o le variazioni nel tempo.
– Inventario della vegetazione (densità della chioma, tipologie specifiche di piante, stato di salute della chioma).
– Monitoraggio delle attività illegali come il disboscamento illegale e la bonifica dei terreni.
– Analisi del rischio di incendio e monitoraggio post-incendio.
– Pianificazione del ripristino ambientale e valutazione del successo del reimpianto.
Se il tuo obiettivo richiede informazioni sull'altezza della chioma o sulla struttura della vegetazione, potresti aver bisogno di un sensore specializzato come il LiDAR. Tuttavia, per semplici mappature e documentazione visiva, una normale fotocamera RGB è spesso sufficiente.
2. Scegliere il drone e il sensore giusti
La scelta del drone è fortemente influenzata dalle condizioni del terreno e dall'area di copertura. In genere, si utilizzano due tipi di droni:
1. Multirotore (quad/multicottero)
Vantaggi: stabile, facile da controllare, adatto ad aree di piccole e medie dimensioni, capace di volare a bassa quota e di scattare foto dettagliate.
Svantaggi: durata del volo più breve (in media 20-40 minuti).
2. Ala fissa (fixed wing)
Vantaggi: ampio raggio d'azione, maggiore durata del volo, adatto per rilievi su larga scala.
Svantaggi: richiede un'area di decollo/atterraggio e maggiori competenze.
Oltre al drone, bisogna considerare anche i sensori utilizzati:
– Fotocamera RGB per foto ad alta risoluzione, mappatura di base e documentazione visiva.
– Analisi multispettrale per lo stato di salute della vegetazione (ad es. NDVI).
– Termocamera per l'individuazione di punti caldi, animali o incendi in fase iniziale.
– Utilizzo del LiDAR per mappare la struttura della foresta, comprese l'altezza degli alberi e i modelli della superficie del terreno al di sotto della chioma.
3. Gestire permessi e aspetti di sicurezza
Le attività di rilevamento con droni sono soggette a regolamentazione. Assicurati di conoscere le normative vigenti nella tua zona, inclusi i limiti di altezza, le aree vietate e i requisiti di registrazione. Se il rilevamento viene effettuato in aree protette o parchi nazionali, di solito sono necessari permessi speciali da parte delle autorità locali.
Inoltre, elabora un piano di sicurezza:
– Controlla le condizioni meteorologiche e la velocità del vento.
– Evitate di sorvolare zone residenziali o aree affollate.
– Preparare procedure di emergenza nel caso in cui il drone perda il segnale o subisca interferenze.
– Porta con te batterie di ricambio e dispositivi di comunicazione.
La sicurezza degli operatori, dei team e dell'ambiente è una priorità assoluta.
4. Pianificazione della missione di volo
La fase di pianificazione della missione è cruciale per la qualità dei dati. In fase di pianificazione, è necessario determinare:
– Area di Interesse (AOI): il confine dell'area di rilevamento sotto forma di poligono.
– Altitudine di volo: minore è l'altitudine, più dettagliati saranno i risultati, ma più lungo sarà il tempo di copertura.
– Sovrapposizione delle foto: generalmente 70-80% sul fronte e 60-70% sul lato per la fotogrammetria.
– Schema della traiettoria di volo: griglia o doppia griglia per garantire una copertura uniforme.
– Distanza di campionamento al suolo (GSD): la dimensione dei pixel sul terreno, è un indicatore della risoluzione della mappa.
Utilizza un'app per la pianificazione del volo come DJI Pilot, Pix4Dcapture, DroneDeploy o Mission Planner (a seconda del dispositivo). Presta inoltre attenzione alle condizioni della foresta: la fitta copertura arborea e le differenze di altitudine possono influire sulla qualità della mappatura.
5. Preparare i punti di controllo a terra (GCP) per garantire la precisione
Se il rilievo richiede un'elevata precisione (ad esempio, per la mappatura dei confini fondiari o la pianificazione ingegneristica), è preferibile utilizzare punti di controllo a terra (GCP). I GCP sono punti di riferimento sul terreno le cui coordinate vengono misurate utilizzando il GPS/RTK geodetico.
I passaggi:
– Distribuire i punti di controllo a terra (GCP) in diversi punti strategici dell'area di rilevamento (angoli e centro).
– Utilizzare marcatori ben visibili dall'alto.
– Registra le coordinate con attenzione e in un formato compatibile con il software di elaborazione.
Se si utilizza un drone con tecnologia RTK/PPK, il numero di punti di controllo a terra (GCP) può essere ridotto, ma questi rimangono comunque utili come checkpoint.
6. Attuazione delle indagini sul campo
Il giorno dell'evento, prima di volare, compilate la seguente lista di controllo:
– Se necessario, calibrare la bussola e l'IMU.
– Assicurarsi che la batteria sia carica e che la scheda di memoria abbia spazio sufficiente.
– Verificare le condizioni delle eliche e della scocca del drone.
– Assicurati che le impostazioni della fotocamera siano corrette: velocità dell'otturatore, ISO, messa a fuoco e formato del file.
Effettuate il volo come previsto. Per i rilievi forestali, prestate attenzione ad alcuni aspetti importanti:
– Evitate di volare troppo bassi sopra le chiome degli alberi a causa del rischio di collisione.
– Mantenere la stabilità del volo in modo che l'immagine non risulti sfocata.
– Registrare i dati di volo e le condizioni del campo (meteo, orario, problemi tecnici).
Se l'area è molto estesa, effettuate diverse sortite di volo e assicuratevi che la gestione della batteria venga eseguita con disciplina.
7. Elaborazione dei dati (fotogrammetria e analisi)
Una volta raccolti i dati, il passo successivo consiste nell'elaborare le foto o i dati dei sensori per ottenere un prodotto cartografico. Per le immagini RGB/multispettrali, un metodo comune è la fotogrammetria, utilizzando software come Agisoft Metashape, Pix4Dmapper o WebODM.
I risultati tipici includono:
– Ortomosaico: una fotomappa geometricamente corretta.
– Modello digitale di superficie (DSM): modello di superficie comprendente le chiome degli alberi.
– Modello digitale del terreno (DTM): modello della superficie terrestre (più difficile da ottenere nelle foreste senza LiDAR).
– Nuvola di punti: dati puntuali 3D per l'analisi strutturale.
Per l'analisi dello stato di salute della vegetazione, è possibile calcolare indici come l'NDVI a partire da dati multispettrali. Per l'individuazione dei cambiamenti, è possibile confrontare ortomosaici relativi a periodi diversi ed eseguire la classificazione della copertura del suolo.
8. Interpretazione dei risultati e presentazione dei risultati
I dati finali devono essere trasformati in informazioni facilmente comprensibili. In questa fase, è possibile:
– Misurazione dell'area di copertura forestale e delle aree aperte.
– Individuare percorsi di accesso illegali o siti di disboscamento.
– Individuare le aree prioritarie per la riqualificazione.
– Creare mappe tematiche e relazioni tecniche.
Un buon rapporto di solito include:
– Obiettivi e luogo del sondaggio.
– Specifiche del drone, sensori e parametri di volo.
– Metodi di elaborazione dei dati e livelli di accuratezza.
– Principali risultati, corredati da mappe e documentazione visiva.
– Raccomandazioni di follow-up.
9. Sfide comuni e consigli pratici
Le indagini forestali presentano sfide specifiche, tra cui:
– I segnali GPS e le comunicazioni possono essere disturbati dalla topografia e dalla copertura vegetale.
– Illuminazione non uniforme a causa delle ombre degli alberi, soprattutto quando il sole è basso.
– Le differenze di altitudine creano sovrapposizioni incoerenti se l'altitudine di volo non viene regolata.
Consigli per un sondaggio di maggior successo:
– Volare con tempo sereno e vento debole.
– Cercate di effettuare il rilevamento verso mezzogiorno, in modo che le ombre siano più corte.
– Utilizzare la modalità automatica per mantenere la coerenza del percorso e la sovrapposizione.
– Salvare regolarmente i dati e creare copie di backup sul campo.
– Se possibile, combinare i dati dei droni con i dati raccolti sul campo (verità a terra) per aumentarne la validità.
Chiusura
Condurre rilievi forestali con i droni è un approccio moderno che offre velocità, precisione ed elevata flessibilità. Con un'attenta pianificazione – dalla definizione degli obiettivi alla selezione di droni e sensori, dall'ottenimento dei permessi alla pianificazione delle missioni, fino all'elaborazione e all'analisi dei dati – i droni possono rivelarsi uno strumento estremamente efficace per la mappatura e il monitoraggio delle foreste. Di fronte alle crescenti sfide della deforestazione e del degrado del suolo, la tecnologia dei droni aiuta diverse parti interessate a prendere decisioni basate sui dati e ad accelerare gli sforzi di conservazione e la gestione forestale sostenibile.
Se lo desideri, posso anche aiutarti a creare un piano di volo di esempio completo di parametri di altitudine, sovrapposizione e durata stimata della batteria per una determinata area.
