SLOPE I SSIng L SyStemS SuStaInabLe foreSt roductIon In ... · La produzione di legname rappresenta...
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www.slopeproject.eu This project has received funding from the European Union’s Seventh Framework Programme for research, technological development and demostration under grant agreement no 604129 La produzione di legname rappresenta un’importante risorsa economica per le aree montuose essendo, per molte regioni montane, la principale fonte di reddito. Tuttavia, in questi contesti ambientali, la catena di gestione del bo- sco, differisce significativamente dagli schemi tradizionali applicati su aree pianeggianti, a causa sia dei limiti imposti dalla morfologia del terreno, sia per quanto riguarda l’aspetto operativo logistico, sia per la tipologia di mac- chinari necessari. I “Forest Information Systems” (FIS) sono strumenti che rag- gruppano e forniscono l’insieme di informazioni necessarie alla gestione e alla pianificazione dei lavori boschivi. Il progetto SLOPE (Integrated proceSs- ing and controL systems fOr sustainable forest Production in mountain arEas) finalizzato a sviluppare un FIS per l’ottimizzazione delle operazioni di taglio e raccolta del legname in aree montuose. L’obiettivo del progetto è quello di creare strumenti di supporto alla gestione logistica della raccolta del leg- name attraverso l’utilizzo di dati geografici satellitari, modelli forestali e mod- elli previsionali e mettere, inoltre, a disposizione questi modelli attraverso un globo tridimensionale interattivo che possa visualizzare terreni, foreste e le altre informazioni presenti. Il processo standard di produzione evidenzia una serie di carenze se applica- to in ambienti montuosi: trovare la miglior metodologia di marcatura degli alberi in termini di qualità, pianificare correttamente la teleferica per mas- simizzare la raccolta e ridurre i tempi di posizionamento dei supporti, moni- torare la quantità di legname prodotto e organizzare la logistica di trasporto per l’ottimizzazione dei tempi e soddisfare i requisiti delle segherie. Il nuovo approccio, definito in SLOPE, fornisce una soluzione a queste problematiche, aumentando, potenzialmente, il ricavato finale dell’intera filiera. I nuovi mod- elli di dato forniscono uno strumento innovativo per selezionare le particlle terriere adatte a massimizzare il reddito della produzione di legname tenedo in considerazione diversi aspetti della crescita selvicolturali e forestali. Il mod- ello 3D rappresenta un nuovo modo di pianificare le attività boschive nelle zone ripide e scoscese rivelando le caratteristiche della foresta. L’adozione di un globo virtuale quale strumento GIS consente una pianificazione logistica ad ampia scala, dando la possibilità di monitorare zone poco accessibili ot- timizzando gli spostamenti del legname, grazie al tracciamento real-time de- gli alberi, dei tronchi e del legname, compresa la biomassa residua. I recenti sviluppi tecnologici nel campo degli Unmanned Aerial Vehicles (UAV), nei sistemi ottici, negli algoritmi fotogrammetrici e nei sistemi laser scan- ner terrestri (TLS), hanno permesso di abbassare il costo e aumentare la di- sponibilità di dati spaziali. Queste nuove tipologie di informazioni possono essere utilizzate per lo sviluppo di FIS, fornendo dati importanti per la gener- azione, del modello digitale del terreno, delle chiome e dei tronchi degli alberi. • Immagini UAV e osservazioni terrestri ad alta risoluzione possono migliora- re significativamente la qualità di un inventario forestale. • La fotogrammetria su immagini UAV permette di stabilire una buona relazi- one tra altezza delle chiome, specie e caratteristiche dell’albero rilevato. • I sistemi di rilevamento remoti per la creazione di inventari forestali dovreb- be sempre essere complementare all’utilizzo di rilevazioni on-the-field. • L’integrazione di dati telerilevati in inventari forestali offre: - Dati aggiornati e in real-time. - Riduzione dei costi dei rilevamenti. - Vantaggi nella gestione e nel monitoraggio delle aree forestali. La metodologia utilizzata nello sviluppo del progetto SLOPE prevede l’inte- grazione di diverse tipologie di dato geospaziale all’interno di un sistema interattivo tridimensionale. L’aggiornatmento real-time dei dati, permette al sistema di fornire informazioni dettagliate riguardanti il terreno, lo stato di crescita degli alberi, le caratteristiche delle chiome ed altri parametri fore- stali. Il FIS può inoltre usufruire di modelli matematici di previsione basati in parte sui dati rilevati e in parte sugli input degli esperti forestali. Il sistema, quindi, prevede il monitoraggio, di tutta la filiera della gestione forestale div- idendola nelle seguenti 8 fasi: 1. Acquisizione dati per mezzo di UAV, TLS e misurazioni sul campo. 2. Processamento dati e creazione modello digitale del bosco. 3. Visualizzazione dei dati e interazione utente su visualizzatore 3D. 4. Marcatura alberi per taglio selettivo sul campo tramite tag RFID. 5. Taglio ed estrazione degli alberi. 6. Primo processamento dei tronchi sul campo. 7. Accatastamento e trasporto legname per la fase di lavorazione. 8. Stima dei costi e vendita del legname lavorato. La combinazione di immagini satellitari con i rilievi UAV e laser scanner terres- tri consente una accurata ricostruzione virtuale della foresta. Il modello, arric- chito con dati in tempo reale ed accessibile attraverso un’interfaccia modulare basato su un globo virtuale in 3D, fornisce nuove modalità per la gestione della raccolta. I tecnici forestali hanno la possibilità di ispezionare le proprietà dei singoli alberi e tronchi, la morfologia del terreno e i dati geografici derivanti da catologhi Open Data. Gli specialisti di settore possono pianificare e simulare la distribuzione di specifici macchinari nell’area di interesse e gli appaltatori possono monitorare la lavorazione del legno e del trasporto in tempo reale. L’ottimizzazione del processo produttivo, in termini di analisi e monitoraggio in real-time di alberi e tronchi, è reso, inoltre, possibile dallo sviluppo di soluz- ioni innovative per le più comuni macchine finalizzate alla raccolta: una testa di abbattimento intelligente, dotata di sensori di ultima generazione, valuta in real-time la qualità del tronco, monitora le fasi di sramatura. Gli RFID tags tracceranno il legname dalla foresta alla segheria grazie all’ausilio di rugged tablets, RFID reader, computer industriali per il monitoraggio, teleferiche mo- torizzate dotate di controlli a distanze e verricelli programmabili, e camion dotati di sistemi intelligente in grado di identificare i tronchi caricati. E’ con grande tristezza che Graphitech annuncia la morte del nostro collega e amico Federico Prandi. Federico era un membro importante e stimato del nostro gruppo e di questa comunità. Noi lo ricordiamo come lui avrebbe vo- luto, con un sorriso. Ciao Federico. SLOPE INTEGRATED PROCESSING AND CONTROL SYSTEMS FOR SUSTAINABLE FOREST PRODUCTION IN MOUNTAIN AREAS UN NUOVO APPROCCIO ALLA STIMA DELL’INVENTARIO FORESTALE FEDERICO PRANDI - FEDERICO DEVIGILI - DANIELE MAGLIOCCHETTI - MICHELE ANDREOLLI INTRODUZIONE STATO DELL’ARTE OTTIMIZZAZIONE DEL PROCESSO PRODUTTIVO METODOLOGIA MODELLO VIRTUALE DEL BOSCO CONCLUSIONI MACCHINE INNOVATIVE DI RACCOLTA E TRASPORTO RICONOSCIMENTI PROCESSAMENTO ALBERI VENDITA LEGNAME PIANO DI TAGLIO E SIMULAZIONE ACCATASTAMENTO E TRASPORTO TAGLIO E ESTRAZIONE ALBERI MARCATURA ALBERI CON RFID ACQUISIZIONE DATI CREAZIONE MODELLO DIGITALE DEL BOSCO
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www.slopeproject.eu
This project has received funding from the European Union’sSeventh Framework Programme for research, technological
development and demostration under grant agreement no 604129
La produzione di legname rappresenta un’importante risorsa economica per le aree montuose essendo, per molte regioni montane, la principale fonte di reddito. Tuttavia, in questi contesti ambientali, la catena di gestione del bo-sco, differisce significativamente dagli schemi tradizionali applicati su aree pianeggianti, a causa sia dei limiti imposti dalla morfologia del terreno, sia per quanto riguarda l’aspetto operativo logistico, sia per la tipologia di mac-chinari necessari. I “Forest Information Systems” (FIS) sono strumenti che rag-gruppano e forniscono l’insieme di informazioni necessarie alla gestione e alla pianificazione dei lavori boschivi. Il progetto SLOPE (Integrated proceSs-ing and controL systems fOr sustainable forest Production in mountain arEas) finalizzato a sviluppare un FIS per l’ottimizzazione delle operazioni di taglio e raccolta del legname in aree montuose. L’obiettivo del progetto è quello di creare strumenti di supporto alla gestione logistica della raccolta del leg-name attraverso l’utilizzo di dati geografici satellitari, modelli forestali e mod-elli previsionali e mettere, inoltre, a disposizione questi modelli attraverso un globo tridimensionale interattivo che possa visualizzare terreni, foreste e le altre informazioni presenti.
Il processo standard di produzione evidenzia una serie di carenze se applica-to in ambienti montuosi: trovare la miglior metodologia di marcatura degli alberi in termini di qualità, pianificare correttamente la teleferica per mas-simizzare la raccolta e ridurre i tempi di posizionamento dei supporti, moni-torare la quantità di legname prodotto e organizzare la logistica di trasporto per l’ottimizzazione dei tempi e soddisfare i requisiti delle segherie. Il nuovo approccio, definito in SLOPE, fornisce una soluzione a queste problematiche, aumentando, potenzialmente, il ricavato finale dell’intera filiera. I nuovi mod-elli di dato forniscono uno strumento innovativo per selezionare le particlle terriere adatte a massimizzare il reddito della produzione di legname tenedo in considerazione diversi aspetti della crescita selvicolturali e forestali. Il mod-ello 3D rappresenta un nuovo modo di pianificare le attività boschive nelle zone ripide e scoscese rivelando le caratteristiche della foresta. L’adozione di un globo virtuale quale strumento GIS consente una pianificazione logistica ad ampia scala, dando la possibilità di monitorare zone poco accessibili ot-timizzando gli spostamenti del legname, grazie al tracciamento real-time de-gli alberi, dei tronchi e del legname, compresa la biomassa residua.
I recenti sviluppi tecnologici nel campo degli Unmanned Aerial Vehicles (UAV), nei sistemi ottici, negli algoritmi fotogrammetrici e nei sistemi laser scan-ner terrestri (TLS), hanno permesso di abbassare il costo e aumentare la di-sponibilità di dati spaziali. Queste nuove tipologie di informazioni possono essere utilizzate per lo sviluppo di FIS, fornendo dati importanti per la gener-azione, del modello digitale del terreno, delle chiome e dei tronchi degli alberi.
•Immagini UAV e osservazioni terrestri ad alta risoluzione possono migliora-re significativamente la qualità di un inventario forestale.
•La fotogrammetria su immagini UAV permette di stabilire una buona relazi-one tra altezza delle chiome, specie e caratteristiche dell’albero rilevato.
•I sistemi di rilevamento remoti per la creazione di inventari forestali dovreb-be sempre essere complementare all’utilizzo di rilevazioni on-the-field.
•L’integrazione di dati telerilevati in inventari forestali offre:- Dati aggiornati e in real-time.- Riduzione dei costi dei rilevamenti.- Vantaggi nella gestione e nel monitoraggio delle aree forestali.
La metodologia utilizzata nello sviluppo del progetto SLOPE prevede l’inte-grazione di diverse tipologie di dato geospaziale all’interno di un sistema interattivo tridimensionale. L’aggiornatmento real-time dei dati, permette al sistema di fornire informazioni dettagliate riguardanti il terreno, lo stato di crescita degli alberi, le caratteristiche delle chiome ed altri parametri fore-stali. Il FIS può inoltre usufruire di modelli matematici di previsione basati in parte sui dati rilevati e in parte sugli input degli esperti forestali. Il sistema, quindi, prevede il monitoraggio, di tutta la filiera della gestione forestale div-idendola nelle seguenti 8 fasi:
1. Acquisizione dati per mezzo di UAV, TLS e misurazioni sul campo.2. Processamento dati e creazione modello digitale del bosco.3. Visualizzazione dei dati e interazione utente su visualizzatore 3D.4. Marcatura alberi per taglio selettivo sul campo tramite tag RFID.5. Taglio ed estrazione degli alberi.6. Primo processamento dei tronchi sul campo. 7. Accatastamento e trasporto legname per la fase di lavorazione.8. Stima dei costi e vendita del legname lavorato.
La combinazione di immagini satellitari con i rilievi UAV e laser scanner terres-tri consente una accurata ricostruzione virtuale della foresta. Il modello, arric-chito con dati in tempo reale ed accessibile attraverso un’interfaccia modulare basato su un globo virtuale in 3D, fornisce nuove modalità per la gestione della raccolta. I tecnici forestali hanno la possibilità di ispezionare le proprietà dei singoli alberi e tronchi, la morfologia del terreno e i dati geografici derivanti da catologhi Open Data. Gli specialisti di settore possono pianificare e simulare la distribuzione di specifici macchinari nell’area di interesse e gli appaltatori possono monitorare la lavorazione del legno e del trasporto in tempo reale.
L’ottimizzazione del processo produttivo, in termini di analisi e monitoraggio in real-time di alberi e tronchi, è reso, inoltre, possibile dallo sviluppo di soluz-ioni innovative per le più comuni macchine finalizzate alla raccolta: una testa di abbattimento intelligente, dotata di sensori di ultima generazione, valuta in real-time la qualità del tronco, monitora le fasi di sramatura. Gli RFID tags tracceranno il legname dalla foresta alla segheria grazie all’ausilio di rugged tablets, RFID reader, computer industriali per il monitoraggio, teleferiche mo-torizzate dotate di controlli a distanze e verricelli programmabili, e camion dotati di sistemi intelligente in grado di identificare i tronchi caricati.
E’ con grande tristezza che Graphitech annuncia la morte del nostro collega e amico Federico Prandi. Federico era un membro importante e stimato del nostro gruppo e di questa comunità. Noi lo ricordiamo come lui avrebbe vo-luto, con un sorriso. Ciao Federico.
SLOPE Integrated proceSSIng and controL SyStemS for SuStaInabLe foreSt productIon In mountaIn areaS
un nuovo approccIo aLLa StIma deLL’InventarIo foreStaLe
federIco prandI - federIco devIgILI - danIeLe magLIocchettI - mIcheLe andreoLLI
IntroduzIone
Stato dell’arte
ottImIzzazIone del ProceSSo ProduttIvo
metodologIa
modello vIrtuale del BoSco
concluSIonI
macchIne InnovatIve dI raccolta e traSPorto
rIconoScImentI
processamentoalberi
venditalegname
piano di taglio esimulazione
accatastamento etrasporto
taglio e estrazionealberi
marcatura albericon rfid
acquisizionedati
creazione modello digitale del bosco
