Monitoraggio multispettrale da APR in alghe sommerse in acque basse nella sacca di Goro

The sudden algal bloom in shallow water may be a serious problem for sea coastal economy based on clams farming because it leads quickly to anoxia conditions with the consequent death of the mollusks. In order to detect the rise of algae, normally the satellite remote sensing is used, exploiting the higher response in the near infrared wavelengths. A recent progress in monitoring this phenomenon derives from the availability of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) equipped with lightweight multispectral cameras. Such technique makes it possible to acquire detailed spectral information with narrow bands attaining an assessment of the algal bloom at both high geometric and radiometric resolutions. In this work, we tested the MicaSense RedEdge-M multispectral camera mounted on a DJI Phantom 3 Professional aircraft to map submerged seaweeds and assess their evolution. In fact the spread of seaweeds is very rapid, therefore it is particularly important to predict it in advance, by detecting the seaweeds when they are still submerged. The case study is the lagoon of Goro (Northern Adriatic Sea, Italy), a crucial environment for the clams farming characterized by a balance particularly delicate because of both the freshwater coming from the Po River and the saltwater ingression caused by the tidal cycles of the Adriatic Sea. The digital images acquired in two subsequent flights were processed either with Agisoft PhotoScan PRO and Pix4D Mapper Pro. All the tests performed in this study confirm that the monitoring over time with a multispectral lightweight camera mounted on a UAV is possible, but the solely application of a proper radiometric calibration (using a Downwelling Light Sensor and a known reflectance panel) gives the most accurate and reliable results.

Per un territorio costiero, la fioritura algale in acque basse costituisce un serio problema sia per l’economia del turismo balneare sia per le attività economiche legate alla coltivazione di molluschi (quali le vongole). Un eccesso di fioritura può, infatti, portare rapidamente a condizioni di anossia con la conseguente morte dei molluschi. Il telerilevamento da satellite o da aeromobile è spesso utilizzato nel monitoraggio delle alghe ma, negli ultimi anni, interessanti sviluppi si sono avuti grazie alla disponibilità di Aeromobili a Pilotaggio Remoto (APR) equipaggiati con camere multispettrali leggere ed a basso costo. Tali sistemi permettono di acquisire informazioni spettrali dettagliate con bande molto strette consentendo un’analisi della fioritura algale ad elevate risoluzioni, sia geometriche che spettrali. In questo lavoro è stato testato l’uso della camera multispettrale MicaSense RedEdge-M montata su un drone DJI Phantom 3 PRO nella mappatura, quantificazione e monitoraggio delle alghe sommerse, analizzando, in particolar modo, l’importanza dei dati di calibrazione radiometrica (non utilizzati o utilizzati solo parzialmente nelle applicazioni di monitoraggio ambientale). Il caso di studio si trova nella Sacca di Goro (Emilia-Romagna, Italia) e rappresenta una zona di grande rilevanza economica per l’allevamento di vongole. Le immagini digitali acquisite in due voli successivi, a distanza di 39 giorni l’uno dall’altro e ad una quota di 70 m, sono state processate sia mediante il software Agisoft PhotoScan Professsional che attraverso Pix4D Mapper Pro. I risultati del lavoro confermano che il monitoraggio algale in un ambiente costiero e di laguna, attraverso l’impiego di una camera multispettrale montata su APR, è possibile, ma per raggiungere risultati accurati ed affidabili, risulta fondamentale l’applicazione della calibrazione radiometrica basata sui dati del sensore di irradianza ambientale acquisiti durante il volo e sulle immagini del pannello a riflettanza nota appositamente acquisite prima e dopo ogni volo con APR.