Interpolazione ed estrapolazione di osservazioni o previsioni di

WORKSHOP AGROSCENARI CAMPANIA
27 - 28 giugno 2011
Lunedì 27 Giugno 2011 ‐ ore 11
(Facoltà di Agraria di Portici, Aula dei Grifoni)
Lo sviluppo del Sistema Informativo per l’analisi
dell’adattamento al clima in Agroscenari
C. De Michele1, M. Colandrea1, S. Falanga Bolognesi1, A. Staiano2
(1)Spin-off
(2)Università
Company Università Degli Studi Di Napoli Federico II - www.ariespace.com
Degli Studi Di Napoli Federico II – dipartimento di Ingegneria Agraria ed Agronomia del Territorio
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• È lo spin off del Dipartimento di Ingegneria Agraria ed
Agronomia del Territorio dell’Università degli Studi di Napoli.
• Ha messo a punto in Regione Campania il sistema per la stima
e l’invio dei consigli irrugui mediante una tecnica che utilizza
immagini satellitari multispettrali ad elevata risoluzione
temporale (PRCI)
• Partecipa al Progetto Life+ 2008 SOILCONSWEB – Sviluppo di
un sistema di supporto alle decisioni per la conservazione del
suolo e la gestione del paesaggio
• Partecipa a 2 progetti del FP7 ( Ceop AEGIS e SIRIUS)
• Effettua Consulenze e progetti nel settore agricolo e forestale
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Piano Regionale di Consulenza
all’irrigazione nella Regione
Campania - PRCI
• 1) Monitoraggio in tempo
reale dello sviluppo delle
colture mediante dati
satellitari multi-spettrali
ad alta risoluzione
• 2) Calcolo dei fabbisogni
irrigui secondo la
procedura “1-step” F.A.O.
con dati dalla rete
agrometeorologica
• 3) Distribuzione del
consiglio irriguo
personalizzato
direttamente agli
agricoltori
www.consulenzairrigua.it
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SOILCONSWEB
• Lo strumento contiene
diversi strati informativi
spaziali relativi al suolo ed
al paesaggio
• Attraverso il web
consentirà agli utenti di
utilizzare e produrre
documenti, relazioni e
mappe su importanti
tematiche relative
all'agricoltura ed
all'ambiente.
• Ampiamente utilizzabile da
privati, gruppi di interesse,
enti pubblici ed altri
soggetti interessati.
www.landconsultingweb.eu
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Sviluppo di un sistema software a supporto delle
attività del CNR ISAFOM
• Interpolazione ed estrapolazione di osservazioni o
previsioni di variabili meteorologiche.
• Progetto e sviluppo di un sistema software di
simulazione del bilancio idrico, termico e salino per
le aree di interesse.
• Progettazione, popolamento ed informatizzazione
della base di dati.
• Gestione ed analisi della base di dati.
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aree di interesse
•
•
•
•
•
•
Destra Sele
Valle Telesina
Fortore
Valpadana – Piacenza
Valpadana – Faenza
Oristano
…..ulteriori scenari climatici
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Dati meteo
Modello di
Bilancio idrico
Data-base
colture-suolo
- gestione
Database
elaborazioni
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Attività 1: spazializzazione di dati meteo
•
•
•
•
temperatura min, max e media;
precipitazione;
radiazione;
ET0
rilevate presso stazioni distribuite in modo irregolare
nel territorio da analizzare e/o ricavati da griglia
equispaziate di dimensioni variabili
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Scelta dei modello di spazializzazione
A tal fine sono stati valutati diversi criteri geo-statistici e
morfologici che, prendendo a riferimento l’area della
valle Telesina, possano trovare applicazione anche per
casi più generali.
• Inverse Distance Weighted, IDW.
• Kriging
• Regressione multiparametrica
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Scelta del motore di interpolazione
geostatistica
• L'implementazione di modelli geostatistici è stata
oggetto di diversi progetti di sviluppo software. Al fine
di utilizzare il know-how già esistente e di utilizzare le
soluzioni più moderne e testate, si è deciso di fare un’
analisi dei codici di calcolo già disponibili al fine di
utilizzare un motore di calcolo a lungo testato,
affidabile e robusto.
• Sono stati confrontati diversi codici di calcolo
geostatistici che garantivano semplicità d'uso e di
compilazione. I software che sono stati presi in
considerazione sono i seguenti:
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Confronto tra alcuni pacchetti geostatistici
S-Plus ,R+Gstat, Surfer, ISATIS, GEOEAS, GISLIB, GRASS, PCRaster, ILWIS,
IDRISI, ArcGIS, SAGAGIS
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Risultati analisi
Si è scelto di utilizzare GStat nella versione R in quanto :
• è di elevata qualità: è un prodotto non commerciale, frutto
della collaborazione internazionale fra statistici al top.
• aiuta a pensare in modo critico: stimola il pensiero critico del
problem-solving piuttosto che incoraggiare la mentalità del
click di un pulsante.
• Si tratta di un software open-source: il codice sorgente è
pubblico, in modo da vedere esattamente quali sono gli
algoritmi utilizzati, quindi l'esperto di statistica può
rassicurarsi che il codice è corretto.
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Risultati analisi (2)
Si è scelto di utilizzare GStat nella versione R in quanto :
• Consente l'automazione: procedure ripetitive possono essere
facilmente automatizzate mediante script o funzioni scritte
dall'utente.
• É in grado di gestire e generare mappe: R è ora dotato anche
di servizi più ricchi per l' interpolazione e l'analisi statistica dei
dati territoriali, compresa l'esportazione di pacchetti GIS e
Google Earth.
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Funzionamento del software di spazializzazione
• gli algoritmi di spazializzazione sono implementati tramite
Gstat, eventuali algoritmi non gestiti possono essere
implementati in C++ inoltre e' stata
• interfaccia WEB per l'inserimento dei dati meteorologici e
per le mappe ( raster ) di mascheratura e per la gestione dei
progetti di spazializzazione.
• I dati meteorologici, le mappe e le informazioni sulle stazioni
meteo (posizione, quota …) sono raccolte in catalogo gestito
tramite il sito WEB. Che provvede anche alla normalizzazione
dei dati in input
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Funzionamento del software di spazializzazione
•
Inserimento nel progetto corrente delle coordinate delle stazioni meteo
• sequenze temporali di dati meteo
riferiti ad un set di stazioni meteo
• maschera della zona d'interesse
sotto forma di raster (ed
opzionalmente come poligono
presente in uno shape)
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Funzionamento del software di spazializzazione
•
Inserimento nel
progetto corrente
della maschera di
spazializzazione
• Elaborazione, scelta dei
parametri. (eventuali parametri
di configurazione dell'algoritmo
di spazializzazione)
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Funzionamento del software di spazializzazione
Output del processo di
spazializzazione
un insieme di raster formato da
un raster per ogni step temporale
e per ogni grandezza meteo
elaborata relativo alla grandezza
in questione
Il gestore e' in grado di limitare le
elaborazioni ad un sottoinsieme
delle grandezze meteo e ad un
sottoinsieme delle stazioni meteo
disponibili.
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Sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico
e salino per le aree di interesse
Swap esegue le elaborazioni su
di un singolo “cilindro” di sezione
non determinata, un apposito
programma driver scritto in C++
permette di iterare queste
elaborazioni su di una area
arbitraria.
È stato realizzato un port non
ufficiale di SWAP in ambiente
linux
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Sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico
e salino per le aree di interesse
•
•
•
Il programma driver è in grado di iterare
l'esecuzione di swap su di un numero di celle
che possono essere sia singoli pixel di un raster
sia poligoni di uno shape (il driver è in grado di
capire in maniera automatica quale modalita'
utilizzare in base ai dati che riceve in input)
il programma driver permette di iterare
l'esecuzione di swap su differenti set di dati.
I risultati delle elaborazioni vengono poi
salvate in un catalogo per la successiva analisi
statistica e l'interrogazione della base dei dati
ottenuta.
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SWAP (Soil, Water, Atmosphere and Plant)
simulates transport of water, solutes and
heat in unsaturated/saturated soils.
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Sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico
e salino per le aree di interesse
•
E' stata implementata un’interfaccia
WEB per l'inserimento dei dati, la
gestione dei progetti si simulazione e
per la successiva interrogazione della
base dei dati dei risultati delle
elaborazioni.
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Sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico
e salino per le aree di interesse
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Stato di Avanzamento del progetto
• Interpolazione ed estrapolazione di osservazioni o
previsioni di variabili meteorologiche (realizzato)
• Progetto e sviluppo di un sistema software di
simulazione del bilancio idrico, termico e salino per
le aree di interesse. (testing)
• Progettazione, popolamento ed informatizzazione
della base di dati (progetto).
• Gestione ed analisi della base di dati (progetto).
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Grazie per l’attenzione
Lo sviluppo del Sistema Informativo per l’analisi
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