Tra le prime università del Canada, la McGill University di Montreal è sede di uno dei migliori laboratori di telerilevamento applicato (Applied Remote Sensing Labs, ARSL) del paese, all'avanguardia nelle innovative ricerche che vengono condotte in questo campo. Sotto la guida della dottoressa Margaret Kalacska, il laboratorio lavora con immagini satellitari, tecnologia LiDAR e imaging termico e multispettrale per analizzare e interpretare i dati ambientali complessi di ecosistemi acquatici, rischi naturali e infrastrutture. DJI Terra, un software completo per la mappatura dei modelli 3D, è lo strumento utilizzato dall'ARSL per migliorare significativamente le capacità di raccolta ed elaborazione dei dati di telerilevamento.
L'Applied Remote Sensing Lab della McGill University
L'attività di ricerca dell'ARSL comprende diverse aree fondamentali, tra cui la tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging), la fotogrammetria e l'analisi multispettrale. Queste metodologie consentono una mappatura topografica precisa, l'acquisizione di immagini dettagliate e lo studio di varie bande spettrali per valutare le condizioni ambientali e i cambiamenti negli ambienti naturali di tutto il mondo.
Il conributo di Dr. Margaret Kalacska
Margaret Kalacska, professoressa associata del dipartimento di geografia della McGill University, è una figura di spicco nel campo del telerilevamento. Ha contribuito in modo significativo allo sviluppo di applicazioni di telerilevamento nelle scienze ambientali. Il suo lavoro, incentrato sull'affrontare le sfide ecologiche e ambientali, è stato determinante per l'affermazione dell'ARSL come centro leader nell'applicazione di tecnologie avanzate. La competenza e le doti di leadership della dottoressa Kalacska sono fattori chiave per il successo di questo laboratorio.
Margaret Kalacska e un collega mentre esaminano i dati con DJI Terra
Ricerche sulla torbiera di Mer Bleue Peatland (Canada)
La torbiera di Mer Bleue, una palude antica di 8.000 anni nell'Ontario orientale, in Canada, è tra le aree torbose più significative al mondo. Riconosciuto per le sue caratteristiche ecologiche e geologiche, questo sito è di primaria importanza per il governo canadese e la comunità scientifica mondiale. È un componente fondamentale di Fluxnet-Canada Research Network, il cui scopo è studiare gli effetti del clima e delle perturbazioni dell'ambiente sul ciclo del carbonio negli ecosistemi delle foreste e delle torbiere. L'importanza della torbiera di Mer Bleue per il ciclo del carbonio globale è indiscutibile e la rende un'area di studio cruciale per la comunità scientifica.
La torbiera di Mer Bleue in Canada
Le dinamiche biologiche ed ecologiche uniche della torbiera di Mer Bleue richiedono una ricerca continua per monitorare in che modo l'ecosistema risponde alle variazioni di temperatura, di precipitazioni e ad altri fattori ambientali. Tuttavia, la presenza di ristagni d'acqua e di umidità in questo ambiente pone notevoli sfide agli studiosi di ecologia. I tradizionali metodi di raccolta dei dati spesso faticano a fornire letture affidabili in simili condizioni, evidenziando la necessità di tecnologie avanzate.
Per superare tali difficoltà, la dottoressa Margaret Kalacska e il suo team dell'ARSL della McGill University impiegano una tecnologia avanzata basata sui droni. Avvalendosi di droni DJI dotati di sensori per fotogrammetria e LiDAR, il team è in grado di acquisire ampie serie di dati dalla torbiera di Mer Bleue. Questi dati vengono quindi elaborati utilizzando DJI Terra, che li trasforma in nuvole di punti dettagliate, ortomosaici e mappe topografiche. Tali mappe rivelano differenze critiche e sfumate nel terreno, offrendo preziose informazioni sulla microtopografia dell'area.
Configurazione del DJI M350 RTK con Zenmuse P1 per sorvolare la torbiera di Mer Bleue
Il lavoro del laboratorio con DJI Terra va oltre la modellizzazione 3D. DJI Terra è fondamentale anche per comprendere la distribuzione delle acque sotto la superficie della torbiera, un fattore strettamente legato alla sua funzione di bacino di assorbimento del carbonio. La torbiera di Mer Bleue, profonda circa 7 metri nel centro, con livelli di acqua che variano da 10 a 50 centimetri dalla superficie, svolge, a seconda del periodo dell'anno, un ruolo cruciale per il sequestro del carbonio. L'analisi di questi dettagli consente ai ricercatori di comprendere meglio il ruolo della torbiera nel sequestro di carbonio oppure, a volte, nel rilascio dello stesso, evidenziandone l'importanza dal punto di vista ecologico.
L'ARSL collabora inoltre con il satellite tedesco iperspettrale EnMAP per convalidare le immagini satellitari nell'ambito di questo ecosistema unico. I modelli di elevazione superficiale ad alto dettaglio spaziale generati con DJI Terra servono da mappe di base per correggere le immagini iperspettrali acquisite da droni, sensori aerei e satelliti. Tale collaborazione è fondamentale per garantire la precisione dei dati satellitari e per approfondire la comprensione dei processi ecologici della torbiera di Mer Bleue.
Grazie all'uso combinato dei droni DJI e del software Terra e alla collaborazione con missioni satellitari internazionali, l'ARSL della McGill University continua a far progredire lo studio su questa torbiera. L'attività di ricerca contribuisce a conservare questo vitale ecosistema, ampliando la comprensione degli ambienti delle aree torbose e del loro ruolo critico nel ciclo del carbonio globale.
La dottoressa Margaret Kalacska e il dottor Pablo Arroyo-Mora presso la torbiera di Mer Bleue
Mappatura dei crateri vulcanici in Costa Rica
In Costa Rica, paese rinomato per il suo variegato paesaggio, esistono numerosi vulcani. Tra questi vi è il Poás, uno dei vulcani più grandi e più attivi. Situato a poco più di 20 km dalla capitale San José, il Poás ha eruttato 40 volte negli ultimi due secoli, più recentemente nel settembre 2019. A causa della vicinanza a un importante centro urbano, il costante monitoraggio del suo dinamico cratere è fondamentale per la pubblica sicurezza e la ricerca scientifica.
Il vulcano Poás in Costa Rica
L'ARSL ha condotto uno studio approfondito sul vulcano Poás, utilizzando la tecnologia avanzata basata sui droni per raccogliere dati vitali. Lo studio prevedeva due principali attività di raccolta dati, ciascuna delle quali incentrata su diversi aspetti del monitoraggio del vulcano.
Innanzitutto sono state acquisite le immagini termiche utilizzando un DJI Mavic 2 Enterprise Advanced. I dati raccolti sono serviti a identificare variazioni di temperatura nel cratere vulcanico, per permettere agli scienziati di distinguere tra le variazioni di temperatura causate dall'attività vulcanica e quelle influenzate da fattori esterni come il riscaldamento solare. Comprendere queste differenze di temperatura è essenziale per valutare con precisione i livelli di attività del vulcano e i potenziali pericoli.
La seconda serie di dati prevedeva l'uso della fotogrammetria, che è stata quindi elaborata con DJI Terra per creare un modello 3D ad alta risoluzione del cratere. Questa rappresentazione dettagliata consentirà agli scienziati di rilevare anche i cambiamenti più lievi, nell'ordine di un centimetro, prima e dopo un'eruzione vulcanica. Il monitoraggio di tali cambiamenti su scala fine è fondamentale per prevedere le eruzioni future e mitigare i rischi.
Una delle principali preoccupazioni della Costa Rica è essere preparata alle emergenze legate alle eruzioni vulcaniche. Nel 2017 il Poás ha registrato un'eruzione significativa, che ha reso necessario evacuare la popolazione; all'inizio di quest'anno si è poi verificata una nuova eruzione. Alla luce di questi eventi, l'OVSICORI (l'osservatorio vulcanologico e sismologico della Costa Rica) e l'ARSL intendono esplorare le possibilità di utilizzo del DJI Dock 2 per il monitoraggio continuo e le operazioni automatizzate con i droni.
L'OVSICORI considera le attività di monitoraggio del Poás come una prova di concetto. Se questa avrà successo, il ricorso alla raccolta dei dati e alla mappatura 3D verrà esteso ad altri vulcani attivi più remoti del paese. Il modello di fotogrammetria creato con DJI Terra fornisce dati di base recenti sul cratere, in particolare nelle aree collassate. Tale modello sarà un riferimento cruciale per identificare i cambiamenti nelle successive attività di monitoraggio, e contribuirà a migliorare la precisione e l'affidabilità nell'osservazione dei vulcani.
Grazie a DJI Terra, il lavoro dell'ARSL sul Poás contribuisce alla comprensione dell'attività vulcanica e svolge un ruolo importante nel migliorare il grado di preparazione alle emergenze e la sicurezza pubblica in Costa Rica. Le informazioni ottenute da tale ricerca potrebbero orientare le strategie di monitoraggio di altri vulcani, sia nella regione che a livello globale.
Mappa 3D del vulcano Poás generata con DJI Terra
Monitoraggio della salute delle foreste alle Maldive
La Repubblica delle Maldive, una piccola nazione insulare dell'Oceano Indiano a sud-ovest dell'India, è formata da 26 atolli e oltre 1.000 isole coralline, che si estendono su una superficie paragonabile a quella della Grecia. Queste isole vantano fitte foreste tropicali, fondamentali per la fiorente industria del turismo, perché la copertura arborea fornisce l'ombra tanto necessaria contro l'intenso calore tropicale. Tra gli alberi delle Maldive più comuni ed ecologicamente significativi vi è il mandorlo indiano. Purtroppo questa pianta è seriamente minacciata dall'Euproctis Fraterna, insetto noto per il suo vorace appetito. Nei casi gravi, le larve di questi insetti possono defogliare e addirittura uccidere gli alberi, con conseguenti rischi significativi per l'ambiente locale.
Per rispondere a questa minaccia, l'ARSL, insieme con un'altra agenzia canadese, ha deciso di collaborare con il Soneva Fushi Resort per avviare un importante progetto di conservazione. Lo scopo è mappare i mandorli indiani di Kunfunadhoo, un'isola turistica delle Maldive e riserva della biosfera mondiale dell'UNESCO. Dal momento che Kunfunadhoo, su cui sorge uno dei resort più grandi del paese, è parte integrante dell'economia turistica delle Maldive, conservare le sue foreste è una priorità assoluta.
Isola di Kunfunadhoo, Maldives
Il primo obiettivo dell'ARSL era mettere a punto una diagnostica rapida a distanza per identificare gli alberi colpiti dall'insetto. Per riuscirvi, è stata utilizzata la tecnologia LiDAR per raccogliere dati dettagliati sulle nuvole di punti dell'intera isola. I dati sono stati elaborati utilizzando DJI Terra per creare un modello 3D accurato e ad alta risoluzione della copertura forestale dell'isola.
La mappa 3D generata con DJI Terra ha svolto un ruolo fondamentale per questo sforzo di conservazione. La mappa ha fornito una visualizzazione dettagliata della foresta, che ha permesso ai ricercatori di geolocalizzare con precisione ogni mandorlo indiano su Kunfunadhoo. Il modello 3D è stato quindi utilizzato come riferimento per confrontare la salute dei singoli alberi, permettendo agli scienziati di distinguere gli alberi sani da quelli che mostrano i primi segni dell'infestazione.
Ottenere informazioni in tempo reale sulla salute di un'area boschiva è uno dei vantaggi più significativi dell'uso di DJI Terra. Questi modelli consentono ai ricercatori di monitorare nel tempo i cambiamenti della copertura forestale con incredibile precisione. Confrontando i dati più recenti con le linee di base storiche, gli scienziati possono identificare lievi cambiamenti nello stato di salute degli alberi, come una ridotta densità del fogliame o variazioni del colore delle foglie, che sono i primi indicatori di un'infestazione da parassiti. Questo rilevamento precoce è fondamentale, perché consente un intervento tempestivo che potrebbe salvare gli alberi prima che l'infestazione diventi troppo grave.
Alle Maldive, dove l'economia dipende in larga misura dalla salute e bellezza dell'ambiente naturale, queste informazioni in tempo reale hanno un valore inestimabile. I modelli 3D facilitano l'immediata identificazione di pericoli quali l'infestazione da Euproctis Fraterna e contribuiscono alle strategie di gestione forestale a lungo termine. Aggiornando continuamente i modelli 3D, l'ARSL può monitorare l'efficacia delle misure di controllo degli organismi infestanti, adeguare il piano d'azione in base alle necessità e far sì che le foreste continuino a essere una parte vitale dell'ecosistema dell'isola. Questa tecnologia contribuisce a salvaguardare i mandorli indiani di Kunfunadhoo e anche, in ultima analisi, l'essenziale industria del turismo legata alla bellezza naturale delle Maldive.
Mappa 3D della parte meridionale dell'isola
L'ARSL e DJI Terra
Le mappe dei modelli 3D ad alta precisione di DJI Terra segnano un progresso significativo per i centri di ricerca come l'ARSL della McGill University. Grazie a DJI Terra, al LiDAR e alla fotogrammetria, è possibile elaborare rapidamente i dati 2D e 3D consentendo ai team di fornire rapidamente ai propri partner approfondimenti fruibili. Il loro utilizzo da parte dell'ARSL è fondamentale per definire una strategia ambientale proattiva ed efficace e ottenere così una comprensione e una protezione maggiori di diverse biosfere in tutto il mondo.
Fare clic qui sotto per guardare il caso di studio completo dell'Applied Remote Sensing Lab presso la McGill University e DJI Enterprise:
