Gli agronomi possono utilizzare gli smartphone come dispositivi analitici, risparmiando tempo e denaro

Un gruppo di studenti dell'Università del Nuovo Messico, dotati di adeguate competenze informatiche sui Sistemi Android, ha sviluppato, come approfondimento dello spunto di un docente, una procedura economica per la misurazione della densità del suolo, che si serve, semplicemente, di uno smartphone.

La densità del suolo è un parametro utilizzato, tra le varie funzioni, per quantificare il contenuto complessivo di elementi nutritivi, o di carbonio organico, presenti in un campione di terreno; essa viene ricavata dal rapporto tra la massa di un aggregato di suolo e il volume ad essa corrispondente. La massa è agevolmente ricavabile con una bilancia, mentre la determinazione del volume degli aggregati di suolo è più complessa e si avvale ultimamente di sistemi tanto precisi, quanto costosi (scanner-laser tridimensionale), o in alternativa di vecchie e complesse metodologie da laboratorio, comunque altrettanto precise.

Le esigenze operative in cui si viene a trovare il consulente agronomo in campo rendono però sempre più necessaria la disponibilità di metodologie semplici, per arrivare a una rapida definizione di parametri di volta in volta essenziali. Per il calcolo della porosità del suolo, lo smartphone è quindi lo strumento necessario e sufficiente, essendo un dispositivo tecnologico ormai molto utilizzato, che si presta a risolvere problematiche molto complesse. La conferma di ciò è nei molti programmi applicativi (app), utili per i tecnici agricoli, che possono essere scaricati dal “Google Playstore”: esistono app di topografia, app per la classificazione dei suoli, app di supporto nella definizione delle costanti idriche del terreno; molte di esse sono create da organizzazioni internazionali e sono quindi prive di annunci pubblicitari.

Dato che alcuni applicativi, nel loro uso, rendono necessaria la disponibilità di altre app che svolgano funzioni complementari, esse si completano vicendevolmente; pertanto la decisione dei ricercatori dell'università del Nuovo Messico di creare un app per il calcolo della porosità del terreno è stata una scelta strategica, per garantire che tale programma di calcolo fosse poi effettivamente utilizzato in contesti operativi.

Ciò che ha reso essenziale lo smartphone è stata la contemporanea necessità di una fotocamera, che in questo caso svolge la funzione di rilevatore del campione di terreno da analizzare.
Come riferisce Colby Brungard, ricercatore all'università statale del Nuovo Messico: “Il nuovo approccio potrebbe permettere a scienziati di tutto il mondo, di accelerare il loro lavoro con strumenti che già hanno, o possono agevolmente acquisire”.

Il progetto, come già accennato, è nato nell'aula universitaria, quando il professor Brungard spiegò ai suoi alunni la sua idea e chiese agli studenti se qualcuno di loro fosse stato disponibile a portare avanti il progetto. “Michael Whiting”, come egli ha riferito “studente nella classe e autore principale dell'articolo, si è presentato come volontario e fece la ricerca”.

Il gruppo di lavoro si è quindi indirizzato verso gli smartphone, poiché sono dotati di fotocamere abbastanza buone per effettuare fotografie ad alta risoluzione di aggregati di suolo. Per ottenere una visione coerente del loro campione si sono poi serviti di una stampante 3D per creare un sottile modello tridimensionale della grandezza trasversale di solo alcuni pollici (1 pollice = 2,5 cm). Il modello aveva uno spazio per il cellulare, per poterlo tenere fermo e una manovella che permetteva di attivare a mano il modello, mentre il telefono cellulare scattava molteplici fotografie.

Gli scienziati hanno quindi caricato le fotografie su un programma che le cuciva insieme in un'immagine tridimensionale, che rendeva l'idea del volume dell'aggregato di suolo. Il criterio di calcolo della densità del suolo, in questo caso, analizza le fotografie realizzate con la telecamera dello smartphone.

Alla fine i ricercatori hanno confrontato il risultato del sistema basato sulla valutazione fotogrammetrica tramite lo smartphone, con quelli già noti che si basano sul metodo al laser-scanning e quello tradizionale, che utilizza l'immersione in cera e il risultato è stato esattamente lo stesso per accuratezza, che è stata confermata anche per cinque differenti tipi di aggregati di suolo.
Per quanto riguarda il tempo richiesto, esso è stato di circa un quarto d'ora per ogni campione analizzato che, come viene evidenziato, per quanto possa sembrare tanto a chi è abituato a veloci programmi informatici, si tratta comunque di un'attesa molto inferiore a quella richiesta dal sistema laser (che impiega un'ora e mezza). Durante il calcolo della porosità si verificano infatti delle fasi di rallentamento che, come in casi analoghi, sono riconducibili alla ridotta quantità di RAM, mediamente disponibile sulla maggior parte dei dispositivi attualmente in commercio.

Brungard fornisce alla fine un quadro complessivo di questa nuova procedura di calcolo: “Il metodo fotogrammetrico non coinvolge alcun dispositivo complicato o costoso, come i tradizionali scanner 3D laser e i telefoni cellulari di basso costo hanno probabilmente telecamere adeguate.

Altre persone possono agevolmente replicare questo risultato a causa delle elevate funzionalità dei telefoni cellulari”.
Da questa semplice scoperta parte quindi l'augurio dei ricercatori dell'università del Nuovo Messico affinché altre persone interessate possano iniziare, in modo simile, ad analizzare con lo smartphone dei campioni di suolo, per determinarne agevolmente la densità.

Fonte/i: American Society of Agronomy, 5 agosto 2020

Autore dell'articolo: , 18 agosto 2020

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