Mappe di vigore in vigneto con WebODM: RGB o multispettrale?

Una mappa NDVI di un vigneto è una delle immagini più convincenti che un drone possa produrre: filari verdi e rossi che raccontano dove la vite sta bene e dove soffre. È anche una delle più fraintese. Con una camera RGB normale non ottieni un NDVI, per quanto colorata sia la mappa che il software ti mostra. Con una camera multispettrale lo ottieni, ma senza calibrazione radiometrica confronterai mele con pere tra un volo e l'altro. Questo articolo racconta cosa puoi aspettarti davvero da WebODM in vigneto e frutteto, con un esempio concreto e un calendario di voli. Nove minuti di lettura.

L'azienda e la domanda#

Un'azienda vitivinicola collinare con 12 ettari di vigneto in sei appezzamenti e 4 ettari di frutteto a melo. L'agronomo vuole mappe di vigore per tre decisioni: dove concimare di più e dove di meno, dove intervenire con la sfogliatura, e quali zone vendemmiare separatamente. Non vuole numeri assoluti da laboratorio: vuole sapere, dentro ogni appezzamento, cosa è più vigoroso e cosa meno, e come cambia durante la stagione.

Questa precisazione conta, perché determina quale camera serve. Per differenze relative dentro un volo, una camera RGB con un indice adatto può bastare. Per confrontare stagioni diverse, per soglie assolute o per indici che leggono l'infrarosso vicino, serve una camera multispettrale.

NDVI, VARI e la differenza che conta#

L'NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) si calcola con la banda del rosso e quella del vicino infrarosso (NIR): (NIR − Rosso) / (NIR + Rosso). La vegetazione sana riflette molto nel NIR e assorbe il rosso per la fotosintesi; da qui la sensibilità dell'indice. Una camera RGB non registra il NIR, quindi non può produrre un NDVI. Se un software te ne mostra uno a partire da foto RGB, sta usando una banda sbagliata o una stima.

Dalle sole bande visibili si calcolano indici diversi, il più usato dei quali è il VARI (Visible Atmospherically Resistant Index): (Verde − Rosso) / (Verde + Rosso − Blu). Correla con il vigore in modo ragionevole e WebODM lo calcola dal plugin Plant Health insieme a NDVI, NDRE e altri indici quando le bande sono disponibili. Il limite del VARI è duplice: dipende molto dall'illuminazione e dal bilanciamento del bianco, e non ha una scala assoluta confrontabile tra voli diversi. Dentro lo stesso volo, però, ti dice bene dove il filare è più o meno vigoroso.

Il volo RGB: cosa ottieni#

Per il primo anno l'azienda ha usato la camera RGB del drone che già possedeva: sensore da 1 pollice, 20 megapixel, larghezza sensore circa 13,2 mm, focale 8,8 mm, 5.472 pixel sul lato lungo. A 80 m di quota la distanza campionata al suolo è:

GSD = (13,2 mm × 80 m) / (8,8 mm × 5.472 px) ≈ 0,022 m ≈ 2,2 cm/px

Con sovrapposizione 75 % frontale e 65 % laterale, l'appezzamento più grande, 3,5 ettari, richiede circa 60 fotografie; i 12 ettari complessivi, divisi in più voli, tra 200 e 250. Il preset "Field" di WebODM è pensato per superfici agricole uniformi, dove il matching fatica; su un vigneto con filari ben definiti funziona bene anche il Default. Il volo si fa tra le 11 e le 14 con cielo sereno o uniformemente coperto: la luce che cambia tra una foto e l'altra, con il passaggio di una nuvola, è il primo nemico di qualunque indice.

Dall'ortofoto RGB, il plugin Plant Health calcola il VARI e lo colora con una scala. La mappa mostra chiaramente due zone meno vigorose nell'appezzamento a est, che l'agronomo collega a un suolo più superficiale. È un'informazione vera e utile. Quello che la mappa non dice è quanto la vite sia stressata in valore assoluto, né se sia migliorata rispetto al mese prima.

Il problema dell'interfilare#

In vigneto c'è una trappola specifica: il VARI, come l'NDVI, misura tutto ciò che è verde, compreso l'erba tra i filari. Un interfilare inerbito e rigoglioso può fare sembrare vigorosa una zona in cui la vite è debole. Su una mappa a 2,2 cm/px il filare e l'interfilare si distinguono a occhio, ma quando riassumi l'indice per zona devi estrarre solo la chioma.

Il metodo più semplice usa il DSM che WebODM produce comunque: la vite è più alta dell'erba, quindi una maschera sulle quote sopra una soglia isola i filari. In QGIS applichi la maschera al raster dell'indice e calcoli le statistiche per zona solo sui pixel della chioma. La guida su esportare in QGIS copre i passaggi. Nel frutteto la stessa maschera separa le chiome degli alberi dal prato sottostante.

Il volo multispettrale: cosa cambia#

Al secondo anno l'azienda affianca una camera multispettrale a cinque bande (blu, verde, rosso, red edge, NIR), del tipo con sensori da 1,2 megapixel per banda, focale corta e sensore di irradianza solare in dotazione. A 100 m di quota il GSD si aggira sui 7 cm/px: più grossolano del RGB, ma per indici di vigore a livello di filare è più che sufficiente.

Ogni scatto produce cinque file, uno per banda, e WebODM li riconosce con il preset "Multispectral", che allinea le bande tra loro e genera un'ortofoto multibanda. Due opzioni fanno la differenza. --radiometric-calibration camera corregge le immagini con i dati di esposizione e del sensore, mentre camera+sun usa anche il sensore di irradianza: è questa seconda che rende confrontabili due voli fatti in giornate diverse. --primary-band indica la banda su cui costruire la ricostruzione geometrica; l'impostazione automatica funziona nella maggior parte dei casi. Prima e dopo il volo scatti il pannello di calibrazione riflettente fornito con la camera, come indicato dal produttore.

Il numero di file quintuplica e con esso il tempo di elaborazione e la RAM: 250 scatti a cinque bande sono 1.250 immagini per il motore, quindi 64 GB di RAM o l'uso di --split come descritto nella guida sui dataset grandi. A quel punto l'NDVI e l'NDRE che ottieni dal plugin Plant Health sono indici veri, confrontabili nel tempo, e la stessa zona a est mostra un NDVI più basso a luglio e in recupero a settembre dopo un intervento irriguo.

Il calendario stagionale#

Un solo volo non basta per gestire un vigneto: la mappa utile è quella che coglie il momento giusto della stagione. Nell'esempio l'agronomo ha fissato quattro finestre.

Nel frutteto le finestre si spostano su fioritura, post-diradamento e pre-raccolta, con la stessa logica. In tutti i casi le condizioni di volo vanno tenute costanti: stessa quota, stessa fascia oraria, stesse impostazioni, e un pannello di calibrazione a ogni volo multispettrale.

Cosa WebODM fa e cosa non fa#

WebODM produce l'ortofoto multibanda, calcola gli indici, li mostra su mappa e li esporta in GeoTIFF. Non interpreta: non ti dice quale sia la causa di un vigore basso, non genera mappe di prescrizione per lo spandiconcime e non conosce la tua varietà. Questi passaggi si fanno in QGIS o in un software agronomico, partendo dai raster che WebODM ti consegna. È una divisione del lavoro sana: il motore fotogrammetrico fa la geometria e la radiometria, l'agronomo fa l'agronomia.

Il limite pratico più importante resta la camera. Se hai solo l'RGB, usa il VARI per differenze relative dentro il volo, maschera l'interfilare e non promettere confronti tra date. Se investi nella multispettrale, calibra sempre e pianifica RAM e tempi per cinque volte le immagini. In entrambi i casi il software libero non è il collo di bottiglia.

Per approfondire#

• NDVI e camere multispettrali in agricoltura: calibrazione radiometrica, banda primaria e plugin Plant Health nel dettaglio.
• Preset e opzioni base: cosa fanno i preset Field e Multispectral e quando cambiarli.
• Esportare in QGIS: maschere dal DSM, statistiche per zona e layout di stampa.