Open-source per le foreste del futuro 

Il CREA, Ingegneria e Trasformazioni agroalimentari ha creato due dispositivi per misurare il diametro degli alberi, informazione utile a capire la quantità di biomassa disponibile in un bosco. Si tratta di un cavalletto digitale open-source basato sulla lettura del diametro tramite un impulso laser, che rende la misura in bosco – e, quindi, la sua gestione – più dettagliata, precisa, rapida ed economicamente sostenibile e di un ceduometro open-source (in fase di brevettazione) che si basa sempre su tecnologia laser e si interfaccia con la stessa app per la comunicazione dei dati.  

Più semplice, preciso e sostenibile misurare i diametri degli alberi 

La gestione sostenibile delle foreste parte dalla loro conoscenza. Uno dei dati più importanti per capire quanta biomassa è presente in un bosco è proprio la misurazione del diametro degli alberi in piedi. Ognuno di noi almeno una volta nella vita ha provato stupore di fronte al diametro delle piante più grandi.

Fino ad oggi, la misurazione dei diametri delle piante è stata svolta quasi sempre con strumenti manuali e, in particolare, con il calibro dendrometrico, chiamato più comunemente cavalletto, richiedendo tempo, attenzione e in genere molto personale per svolgere il rilievo. Oggi, grazie all’innovazione digitale al CREA, è nata una nuova soluzione tecnologica: un cavalletto digitale open-source basato sulla lettura del diametro tramite un impulso laser, che rende la misura in bosco – e, quindi, la sua gestione – più dettagliata, precisa, rapida ed economicamente sostenibile. 

La rivoluzione della “foresta di precisione” 

Negli ultimi anni si è parlato sempre più di “precision forestry”, ovvero l’uso di tecnologie digitali per migliorare la pianificazione e la gestione dei boschi. Questo approccio sfrutta sensori, droni, intelligenza artificiale ed App per raccogliere dati precisi sul campo e prendere decisioni più informate. Proprio in questo contesto si inserisce questo nuovo progetto, che ha realizzato un cavalletto digitale integrato con una connessione Bluetooth che invia i dati dei fusti misurati direttamente ad uno smartphone. E’ stata inoltre sviluppata un’apposita App per registrare i dati rilevati. Precisione, quindi, non è solamente prendere con quanta più esattezza possibile la misura, ma anche registrarla, controllando gli eventuali errori in tempo reale, conservarla, comunicarla ed elaborarla senza errori o perdite dati. 

Come funziona il nuovo cavalletto digitale? 

Il dispositivo è stato realizzato modificando un normale cavalletto forestale, integrandolo con un piccolo sensore laser (tecnologia Time of Flight ToF) che misura la sua apertura quando si inforca il tronco da misurare. In aggiunta, all’interno del dispositivo, si trovano un microcontrollore, un modulo Bluetooth a basso consumo e un display OLED, una pulsantiera semplice – che consente di scorrere la lista specie alberi preimpostata – e tre pulsanti per la selezione rapida delle specie più presenti nel soprassuolo da misurare. Il tutto è stato assemblato con componenti progettati direttamente al CREA, rendendo il dispositivo economico e facilmente replicabile da chiunque con una stampante 3D.

Quando un operatore misura il diametro di un albero, legge la misura sul display e il cavalletto invia automaticamente il diametro alla App, appositamente sviluppata, che può funzionare anche senza connessione Internet. L’App registra il diametro, la specie dell’albero e associa ogni misura ad una posizione GPS. In tempo reale, calcola anche altezza, volume e biomassa stimati, grazie a modelli forestali standard o personalizzabili. Non appena la connessione ad Internet è disponibile, l’App sincronizza tutti i dati rilevati e le elaborazioni su di un database accessibile dal web e permette, di vederli in tempo reale su altri smartphone o pc, previa autorizzazione all’accesso. 

I vantaggi sul campo 

Per valutare l’efficacia dello strumento, i ricercatori hanno condotto test in due aree forestali presso l’Azienda sperimentale “Ovile” del CREA Foreste e Legno, ubicata nel Comune di Roma in zona Casalotti, confrontando tre metodi: metodo classico basato su cavalletto dendrometrico manuale e annotazione su carta; cavalletto manuale e inserimento dei dati su app; cavalletto digitale con trasmissione automatica dei dati via app. 

I risultati sono stati incoraggianti: anche se il tempo di lettura del dato (in secondi) era leggermente più alto nel sistema digitale, il tempo complessivo per operatore è risultato inferiore, perché si elimina la fase di trascrizione manuale grazie alla trasmissione automatica alla App. Inoltre, si possono raccogliere dati più velocemente rispetto al sistema tradizionale che richiede minimo due persone, una addetta alla misura e una che scriva su carta il dato. 

Un risparmio anche economico e un passo avanti per la tracciabilità e la certificazione 

Lo studio ha calcolato i costi per ogni tecnologia, considerando materiali, ore di lavoro ed ammortamenti. È emerso che l’utilizzo del sistema digitale porta ad un risparmio economico, soprattutto quando l’operatore è esperto e quindi più remunerato. In tal caso, il costo per ettaro può ridursi fino al 16%, ma anche con gli operatori meno esperti si beneficia della semplificazione del lavoro e della riduzione e del controllo degli errori. 

Un secondo aspetto particolarmente interessante è che i dati raccolti con la posizione GPS possono essere utilizzati per creare mappe digitali della foresta, utili per la gestione dei tagli, il posizionamento di macchine da esbosco o per attivare processi di certificazione e tracciabilità del legno. Questo è fondamentale, ad esempio, per garantire la provenienza sostenibile di specie legnose pregiate e sostenere l’economia di questo settore. 

E nel futuro? 

Il CREA ha già realizzato un prototipo e depositato la richiesta brevettuale di un nuovo strumento per misurare il diametro di piccole piante: un ceduometro open-source che si basa sempre su tecnologia laser e si interfaccia con la stessa app per la comunicazione dei dati. Si tratta di un dispositivo che si caratterizza per la sua maggiore portabilità e meglio si adatta ai boschi cedui, caratterizzati da molti fusti con diametro piccolo, che costituiscono in termini di superficie, larga parte delle foreste italiane. Storicamente il suo utilizzo non è stato molto diffuso, preferendogli di solito il cavalletto dendrometrico, a causa di alcune limitazioni intrinseche, che però nella sua versione digitale vengono totalmente superate.

Con nuovi progetti oggi il CREA sta percorrendo la fase di ingegnerizzazione dei prototipi, del cavalletto e del ceduometro, di disseminazione dei risultati e di formazione in modo da trasferire i risultati della ricerca alla comunità forestale. 

Nella sua attività di ricerca si occupa di sistemi informativi territoriali, applicazioni web e tecnologie mobile, contribuendo allo sviluppo di soluzioni digitali innovative per il monitoraggio e la gestione delle risorse forestali, agricole e ambientali. Laureato in informatica con specializzazione in machine learning e fondatore del primo spin-off di ricerca del CREA incentrato sulla smart forestry, ha maturato esperienza nel trasferimento dei risultati della ricerca verso il settore pubblico e privato.  

#lafrase Computers Are Useless. They Can Only Give You Answers (P. Picasso 1964)

Biologo appassionato di numeri, esperto di Intelligenza Artificiale, Analisi d’Immagine e Tracciabilità nei settori Agricolo, Forestale e della Pesca/Acquacoltura 

#lafrase Se sei un uomo libero, allora sei pronto a metterti in cammino (Henry David Thoreau) 

Ingegnere Informatico iscritto al corso di dottorato di ricerca in Computer Science, Control and Geoinformation presso l’ Università degli studi di Roma “Tor Vergata”. Si occupa di progettazione hardware e software per attività di ricerca in agricoltura, rivolta all’Agricoltura 4.0, IoT, modellistica e sensoristica avanzata open source. E’ ideatore e responsabile del Laboratorio Open-Hardware, laboratorio elettronico, informatico, robotico e prototipale. 

#lafrase Se non sapete il perché, osservate i fenomeni della natura, vi forniranno idee chiare e anche l’ispirazione. (Nikola Tesla)

Le sue competenze e campi di ricerca riguardano applicazioni di tecnologie di ingegneria digitale e metodologie numeriche nei biosistemi, nel settore agroalimentare e agroindustriale (ICT, imaging, RFiD, spettrometria, rilevamento prossimale, termografia, modellazione multivariata inferenziale o predittiva, elettronica e open-source software), anche in relazione alle applicazioni digitali e di agricoltura di precisione.

#lafrase Da qualche parte, qualcosa di incredibile è in attesa di essere scoperto (Carl Sagan)

Dottore forestale esperto in pianificazione e gestione forestale in aree protette

#lafrase Le foreste precedono i popoli, i deserti li seguono (François-René de Chateaubriand)

Si occupa di analisi tecniche, economiche ed energetiche della filiera foresta-legno, delle filiere agricole, dei processi produttivi. Analizza le performance delle macchine e i costi di esercizio, i modelli di ottimizzazione dei cantieri meccanizzati e dei processi produttivi dei sistemi agricoli, forestali e del verde urbano. Valuta la sostenibilità dell’applicazione di tecnologia digitale nei sistemi d’irrigazione di precisione e nella tracciabilità dei prodotti di filiere agricole e forestali. 

#lafrase Misurate ciò che è misurabile e rendete misurabile ciò che non lo è (Galileo Galilei) 

Si occupa principalmente di progettazione CAD 3D e realizzazione di prototipi strumentali per applicazioni in campo e da laboratorio. Sviluppo di software embedded per microcontrollori di vario tipo e web based come dashboard di controllo HMI per la gestione di sistemi. 

#lafrase Non reagire è una reazione: siamo altrettanto responsabili di ciò che non facciamo. (Jonathan Safran Foer)

Diplomato in Elettronica, con esperienza nel campo della robotica, si occupa principalmente della progettazione e dello sviluppo hardware, tramite l’utilizzo di software CAD (Computer-Aided Design) per la realizzazione di PCB (Printed Circuit Board) e prototipi 3D. Si dedica allo sviluppo di soluzioni tecnologiche per l’innovazione in agricoltura, con particolare attenzione all’Agricoltura 4.0, all’Internet of Things (IoT), alla robotica e alla sensoristica avanzata open source. Collabora attivamente con il Laboratorio Open-Hardware, laboratorio elettronico, informatico, robotico e prototipale. 

#lafrase You can’t put a limit on anything. The more you dream, the farther you get (Micheal Phelps)