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capitolo 4 definizione della tipologia e della qualità dei prodotti e dei

1. aggiornarlo o integrarlo con dati reperibili sul web ad es nel sito dell NGS http www ngs noaa gov ANTCALI Per tutti i rilievi in cui si richiede una notevole accuratezza e in particolare se si opera nel datum ITRF2005 IGS05 si raccomanda di ricorrere a parametri PCV di calibrazione assoluta Di norma tutti i software applicativi GNSS prevedono sempre tra le varie opzioni l inserimento dell offset verticale h come definito al punto a Alcuni software prevedono anche l immissione diretta dell altezza slant e la trasformano in offset verticale con i dati geometrici dell antenna ricavati da un database di antenne Qualora vi siano dubbi a questo proposito si raccomanda di misurare e utilizzare sempre l offset verticale h definito al punto a TREPPIEDE O PILASTRINO MARKE A dba Figura 8 Offset verticale dell antenna e diversi modi di misurarlo L offset planimetrico dell antenna dipende anch esso dalla elevazione e direzione azimutale di ogni satellite Esso pu essere messo in conto utilizzando gli appropriati parametri PCV in particolare quelli derivanti da calibrazione assoluta ovviamente necessario disporre verso il nord la tacca di riferimento presente sull antenna o un altro punto identificabile dell antenna stessa indicato dal manuale della stessa Nelle misure con elevate esigenze di accuratezza es monitoraggio di deformazioni opportuno adottare
2. N 4733303 238 m E 263606 003 m Coordinate geografiche Roma40 p 42 42 54 7214 0 20 20 3579 Coordinate Gauss Boaga Fuso Est N 4733315 132 m E 2283610 773 m dii Coordinate geografiche ED50 142 43 00 6 A 12 06 50 6 Coordinate UTM ED50 fuso 33 Coordinate Geografiche ITRF2000 1Gb00 epoca di riferimento 23 10 2005 42 42 57 0822 12 06 47 2605 2 h 379 57 m Quota s l m 331 19 m Caposaldo collegato stimato con geoide ITALGEO 99 Figura 2 Esempio di estratto di scheda monografica di una stazione permanente rete regione Umbria La politica di distribuzione di coordinate e monografie delle stazioni varia da una rete all altra A questo proposito mettendosi ancora una volta dalla parte dell utente si evidenziano alcune esigenze importanti e Le coordinate nel datum ITRS per la natura dinamica di tale datum devono essere rideterminate periodicamente a cadenza non troppo lunga ad es semestrale e devono riportare in modo chiaro la realizzazione ad es IGb00 o IGS05 e la data a cui fanno riferimento e La maggior parte degli utenti tecnici del nostro paese preferiscono operare nel datum ETRS89 in 86 S Gandolfi A Stoppini quanto congruente con la rete IGM95 realizzazione per l Italia di tale datum Da ETRS89 IGM95 possibile passare ad altri sistemi come Roma 40 ancora molto utilizzato in cartografia m
3. Per una efficace fruizione dei servizi e prodotti di rete anche necessario tener conto che non tutti gli utenti dispongono degli strumenti cultura geodetica mezzi e procedure di calcolo necessaria a effettua re elaborazioni o semplicemente a utilizzare correttamente dei dati di posizione Anzi spesso vero il contrario specie nell ottica di allargare la fruizione della rete ai tanti utenti potenziali che non siano necessariamente operatori del settore rilevamento Chi gestisce una rete GNSS deve pertanto prevedere una attivit di formazione dell utenza che a un livello minimo pu consistere nella fornitura di linee guida o almeno considerazioni e indicazioni operative per il trattamento e l utilizzo dei dati 2 SERVIZI IN POST PROCESSAMENTO I servizi in post processamento sono in genere i meno impegnativi da fornire sia dal punto di vista degli oneri per il gestore della rete che da quello delle infrastrutture di comunicazione Si va dalla semplice fornitura di files di osservazioni acquisiti dalle stazioni a vari intervalli di campionamento che avviene di norma mediante un sito web dedicato a servizi pi complessi e onerosi per il gestore come il processamento a distanza dei dati dell utente La relativa semplicit gestionale la limitata sollecitazione delle infrastrutture di comunicazione unitamente alla generale affidabilit delle procedure di calcolo in post processamento fanno s che con questo tipo di serviz
4. in grado di effettuare posizionamenti affidabili senza possedere software e preparazione specifica a quella tecnica che beneficia di una notevole riduzione di tempi e costi del rilievo e del poter controllare il buon esito del rilievo direttamente in campagna all atto del rilievo stesso Si pu affermare che un area coperta da una rete GNSS in grado di assicurare servizi in tempo reale DGPS e NRTK diviene per l utenza un area attrezzata un territorio privilegiato in cui si possono eseguire posizionamenti affidabili e accurati in tempi rapidissimi ovvero prestazioni irraggiungibili nelle aree non coperte dalla rete 88 S Gandolfi A Stoppini I servizi di posizionamento in tempo reale vanno distinti tra quelli che utilizzano il solo codice Network DGPS permettendo di ottenere accuratezze sub metriche e quelli che impiegando anche la fase Network RTK o NRTK raggiungono accuratezze dell ordine di pochi centimetri Entrambe le categorie hanno un vasto bacino di potenziali utenti Il DGPS che utilizza strumentazione semplice ed economica ed caratterizzato da un elevatissimo grado di successo del posizionamento copre benissimo le esigenze della maggioranza dei rilevamenti per creazione o aggiornamento di GIS L NRTK richiede strumentazione pi costosa e pu avere una qualche percentuale di insuccesso ma ha un accuratezza che risulta sufficiente per la stragrande maggioranza delle applicazioni del rilevamento e rispet
5. Una tipica stazione permanente GNSS acquisisce in genere osservazioni di codice e fase in doppia frequenza a un intervallo di campionamento fino a 1 secondo con continuit per tutte le costellazioni che il ricevitore in grado di acquisire i ricevitori GPS GLONASS sono molto diffusi nelle reti italiane e sono gi disponibili ricevitori GPS GLONASS GALILEO I files acquisiti non vengono memorizzati nella memoria del ricevitore se non allo scopo di backup temporaneo ma sono inviati a intervalli regolari ad es ogni ora o ogni 24 al centro di controllo della rete via rete telematica o via modem Alcune stazioni sono dotate anche di un server locale in cui avviene una temporanea archiviazione dei dati con una capienza ovviamente molto superiore a quella della memoria interna del ricevitore sempre a scopo di backup locale Il flusso dei dati di norma il seguente i files acquisiti vengono archiviati localmente se presente 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 83 un server nel formato raw senza alterarli e vengono spediti al centro di controllo della rete in questa forma o previa compattazione La comunicazione dalle stazioni periferiche al centro di controllo quindi di norma unidirezionale salvo il caso di interventi di manutenzione effettuati da remoto ed il flusso di dati sulla rete di modesta entit e non continuativo Il centro di controllo si occupa della trasformazione da
6. contiene una esauriente analisi di questo tipo di rilevamenti Ad esso si rimanda quindi per approfondimenti limitandoci in questa sede a una trattazione sintetica dei soli elementi essenziali Strumentazione e parametri di acquisizione In questo caso l unico parametro da stabilire l intervallo di campionamento 100 S Gandolfi A Stoppini L intervallo di campionamento nei rilievi cinematici deve essere breve Si tratta di trovare il miglior compromesso tra l esigenza di ricostruire con buona definizione il tracciato e quella di evitare un volume eccessivo dei dati che produce difficolt nell archiviazione e anche nell elaborazione Nella maggior parte dei casi si utilizza 1 secondo frequenza di campionamento 1 Hz Se la velocit del mezzo elevata e o i parametri del moto devono essere ricostruiti con maggior definizione possibile arrivare a intervalli di 0 1 s 10 Hz o 0 05 s 20 Hz ma l elaborazione con frequenze di campionamento cos elevate non sempre agevole e solo pochissime stazioni permanenti offrono campionamenti a frequenze superiori a 1 Hz Con ricevitori GNSS geodetici codice e fase a doppia frequenza si raggiungono in cinematico accuratezze plano altimetriche dell ordine di pochi centimetri per tutte le epoche in cui le ambiguit vengono fissate nell elaborazione Utilizzando il solo codice DGPS post processato la strumentazione molto pi economica l elaborazione semplice
7. la scheda da compilare per ogni stazione eseguita che riporta i dati essenziali della sessione statica eseguita sul punto I disegni monografici possono comprendere una planimetria del punto rilevato ed elementi circostanti e anche se necessario uno schema della misura dell altezza dell antenna SCHEDA STAZIONE GNSS Lavoro Disegni monografici Data Denominazione punto Ora inizio sessione Ora fine sessione Ricevitore Antenna Altezza antenna tipo misura altezza N sat inizio sessione N sat fine sessione Operatore Note e osservazioni Figura 9 Scheda per stazione GNSS statica Un secondo tipo di modulo una scheda ricevitore che deve accompagnare il ricevitore in tutte le sessioni eseguite durante una campagna indicando la sequenza dei punti occupati e i dati essenziali di ciascuna sessione di misura Se la campagna di considerevole durata le schede ricevitore possono essere raccolte in un libretto del ricevitore che deve sempre accompagnare il ricevitore stesso possibilmente inserito nella custodia o nella borsa con cui il ricevitore viene trasportato L esperienza ha mostrato che questo semplice modulo di grande utilit nel ricostruire spostamenti e sessioni effettuate 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 99 SCHEDA RICEVITORE GNSS Rice
8. 30 epoche Tale considerazione emerge anche da un analisi legata ai tempi di rilievo in gioco Le operazioni di installazione inizializzazione in sito e smontaggio del sistema nel caso di debbano rilevare punti sparsi sul territorio si aggira in 15 20 minuti circa dunque utilizzare 30 epoche pari dunque a 30 secondi per la registrazione del punto non muta la tempistica globale del rilievo Cosa differente potrebbe essere per rilievi in tempo reale di profili cinematici ma in quel caso la precisione automaticamente si riduce a seguito delle modalit operative con le quali si occupano le posizioni Ripetizione delle misure ridondanza sempre nell ottica di rilevare un numero di vertici finito Punti fiduciali Catastali vertici di reti di raffittimento Punti IGM95 etc allora la ridondanza intesa in 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 105 termini di rioccupazione potrebbe essere un valore aggiunto di grande importanza Tale ridondanza potrebbe essere eseguita a differenti livelli Pi ripetizioni ravvicinate senza reinizializzazione completa del sistema Pi ripetizioni ravvicinate ma con reinizializzazione completa del sistema Pi ripetizioni in differenti momenti della giornata Pi ripetizioni in differenti giornate La scelta su quali siano esattamente le procedure da adottarsi o quale combinazione di esse debbano essere considerate non stata al momento analizzata
9. ASITA Bolzano Novembre 2006 Fastellini G Radicioni F Stoppini A 2006 Ottimizzazione dei servizi di posizionamento forniti da reti permanenti GNSS su scala regionale Atti della X Conferenza Nazionale ASITA Bolzano Novembre 2006 Grassi S Dominici D Radicioni F Stoppini A Molinelli G 2002 Posizionamenti di precisione in tempo reale con tecniche differenziali GNSS basate su stazioni permanenti Atti della 6a Conferenza Nazionale ASITA Perugia novembre 2002 Manzino A M 2006 L evoluzione del sistema di posizionamento GNSS Atti della X Conferenza Nazionale ASITA Bolzano Novembre 2006 Piras M Radicioni F 2005 GNSS quale scenario nel prossimo futuro Bollettino SIFET n 4 2005 Radicioni F Dominici D Stoppini A Selli S Grassi S 2002 Quality control and validation of GPS data acquired by permanent stations Rendiconto scientifico ASI Agenzia Spaziale Italiana Radicioni F Stoppini A 2004 Istituzione di una rete di stazioni permanenti GPS GNSS in Umbria Atti della 8a Conferenza Nazionale ASITA Roma dicembre 2004 Radicioni F Stoppini A 2005 Applicazioni in post processamento e in real time su reti locali di stazioni permanenti GPS GNSS Atti della 9a Conferenza Nazionale ASITA Catania novembre 2005 Radicioni F Stoppini A Fastellini G 2006 Reti di stazioni permanenti GNSS e servizi di posizionamento su scala regionale Mondo GIS CARTOgraphica n 16 Ottobre 2006
10. Tali scelte possono essere proposte sia su protocollo RTCM 3 0 che su RTCM 2 3 e l utente una volta connesso con il centro di controllo sceglie via software in quale modalit lavorare VRS FKP MAX Single station RTCM 2 3 x x i max emulazione x RTCM 3 0 x x x Tabella 1 Tabella di riepilogo delle possibili tipologie di correzione d area inviabili all utenza al variare del tipo di protocollo utilizzato 4 RIEPILOGO DEI PRODOTTI E SERVIZI EROGABILI DA UNA RETE REGIONALE GNSS A conclusione dei paragrafi precedenti si ritiene opportuno allegare una tabella di riepilogo e di sintesi dei principali prodotti e servizi che una rete permanente GNSS su scala regionale in grado di erogare La tabella tab 2 inserita tra le pagine seguenti e riporta le caratteristiche pi rilevanti dei servizi e prodotti considerate dal punto di vista dell utente nello spirito del presente capitolo S Gandolfi A Stoppini 90 SSN SSES SEO ajai vun vp ijiguSosa zais a uzoposd yedwuud ip oSojrdani 7 QUI muapaoard seo THIN auomsod ee aseq ur aa aqar ste a open wd mm ep Pp eroaa asoj EE EE pp SUONZAIIOO otaw JLLAN atado tp oyuaumtaae3 8183 step 01830dde p quad ip SUORE TIT pados rare au auomisodi onZeyap p omg Aaf anbunpenb w ua Tunope ed auoreonmuoaa a STR T tp oamsodsig ezuanbay Tp FUORZEUMOJSEI TEnquana uorze s BJOS eun Ep asti E opp ozman wo nmo viddop TOMapoaS Dohier TIRIISIIA
11. antenne tutte uguali e ben orientate al nord e utilizzare i PCV assoluti Un problema apparentemente banale ma non trascurabile la necessit di denominare i files acquisiti in modo chiaro in modo da poterli poi associare facilmente ai punti stazionati e alle sessioni eseguite data e orario di inizio e fine Questa esigenza si manifesta in modo particolarmente evidente quando si lavora su grandi reti con un numero elevato di ricevitori es 6 ricevitori effettuando molte sessioni occupando tanti punti e a volte rioccupandoli pi volte anche nella stessa giornata con altezze diverse Tenere in ordine i files acquisiti essenziale non farlo comporta un faticoso lavoro di editing a posteriori e ricostruzione del lavoro fatto di determinazione delle baselines da processare in modo che siano indipendenti e cos via 98 S Gandolfi A Stoppini Un buon metodo quello di utilizzare per ogni ricevitore un controller e di registrare direttamente nello header di ogni file acquisito tutti i dati rilevanti come denominazione del punto offset dell antenna annotazioni e quant altro Spesso per capita di utilizzare ricevitori sprovvisti di controller per vari motivi economia batterie scariche e a questo punto tenere una documentazione cartacea ordinata dell attivit svolta diventa fondamentale Si riportano di seguito alcuni esempi di modulistica adottabile per misure GNSS statiche Il primo modulo abbastanza classico
12. degli utenti e molto applicata attualmente in Italia costituita dalle Specifiche Tecniche emanate nel 2001 dall Intesa Stato Regioni Enti Locali Gruppo di lavoro sulle reti planoaltimetriche facilmente reperibili sul web presso il sito http www intesagis it specifiche tecniche asp Pur con alcune riserve che possono essere fatte sul contenuto di tale normativa essa costituisce un riferimento di fatto ed una base di partenza su cui discutere ovviamente tenendo conto che essa stata pensata per un ben preciso ambito di applicazione e non pu essere applicata a problemi di tipo diverso ad es ad applicazioni di monitoraggio Una scaletta operativa che si propone a titolo di esempio per l elaborazione di dati in post processamento in rilevamenti di tipo statico a rete con collegamento a reti di stazioni permanenti la seguente individuazione del datum in cui viene effettuato il calcolo ad es ITRS o ETRS89 scelta delle stazioni permanenti a cui collegarsi download dei relativi files e delle coordinate delle stazioni nel datum che verr utilizzato per il calcolo caricamento nel software di tutti i files di osservazione attribuzione degli stessi ai punti appropriati in funzione degli orari di misura da controllare nelle schede redatte in campagna controllo delle corrette denominazioni dei punti e del corretto accoppiamento punti files controllo o eventuale inserimento ex novo per ciascun file di
13. osservazione del tipo di antenna e dell offset verticale dell antenna individuazione delle baselines da calcolare per ciascuna sessione con il criterio di considerare solo basi indipendenti come noto ci corrisponde a non formare poligoni chiusi con le baselines di una stessa sessione caricamento dei files di effemeridi precise ove si vogliano impiegare queste in sostituzione di quelle trasmesse scelta dei parametri di elaborazione angolo di cut off modello troposferico calcolo delle baselines possibilmente a partire da un punto di coordinate note in un datum globale e poi in sequenza trasportando le coordinate via via su tutti i punti della rete controllo dei risultati delle baselines in base ai principali parametri caratterizzanti l esito del calcolo fissaggio delle ambiguit tipo di soluzione deviazioni standard delle componenti ratio eventuale esclusione dal calcolo di baselines per cui non si ottenuta una soluzione soddisfacente se necessario va prevista la ripetizione della misura compensazione in rete a minimi vincoli delle baselines accettate fissando le coordinate di un solo vertice baricentrico in alternativa compensazione a rete libera controllo dei risultati della compensazione in base ai principali parametri caratterizzanti l esito del calcolo residui sulle componenti delle baselines deviazioni standard delle coordinate compensate affidabilit rifac
14. passo standard 5 8 di montaggio Questo piano viene detto ARP antenna reference point o BAM base of antenna mount L offset h viene misurato verticalmente dal piano di base al marker b altezza inclinata o slant hs in fig 8 Viene misurata la distanza inclinata h dal centro del marker a un punto P dell antenna del quale sia nota la distanza r raggio dall asse e l offset verticale A tra il punto P e il piano di base dell antenna La relazione tra i due tipi di altezza la seguente h xh r Ah L offset verticale effettivo del centro di fase dell antenna rispetto al marker viene calcolato dal software applicativo sommando all offset del piano di base l ulteriore offset Adel centro di fase rispetto al piano di base Quest ultimo funzione della frequenza diverso per L ed Lp e dell elevazione o del satellite ed quindi diverso per ogni satellite Si ha pertanto h h h 0 h h h La legge di variazione di h con l elevazione o del satellite PCV Phase Center Variation valutata dai software di processamento mediante un file delle antenne che contiene un database di parametri di calibrazione per vari tipi di antenne predefiniti Per lavori di importanza ordinaria in genere sufficiente verificare che la propria antenna sia inclusa nel database del software che si utilizza e se necessario 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 97
15. raw a RINEX e a RINEX compatto Hatanaka di norma ulteriormente compresso per ridurne la dimensione L archiviazione definitiva spesso doppia raw e Hatanaka compresso avviene su uno o pi server centrali dotati di grande memoria di massa ottimi i sistemi NAS mentre la distribuzione agli utenti viene effettuata di norma mediante il sito web della rete spesso ubicato fisicamente su un server a parte Per motivi di sicurezza preferibile adottare per la distribuzione un server UNIX o LINUX indispensabile in ogni caso dotarlo di un efficace sistema firewall hardware o software L utente accede al sito di distribuzione a seconda dei casi liberamente o mediante password seleziona e scarica i files che gli interessano di norma quelli contemporanei alle sessioni di misura eseguite in campagna con i propri ricevitori Spesso vengono resi disponibili a scelta dell utente files a diverso intervallo di campionamento ad esempio oltre i files a 1 secondo ne possono essere forniti a 30 e 5 s generati dal software per sfoltimento di quelli acquisiti L utente decide quali prelevare a seconda del tipo di applicazione che sta svolgendo Nell esempio di cui sopra i files a 30 s sono adatti alla modalit statica applicazioni scientifiche o rilievo di reti con sessioni lunghe gt 1 ora quelli a 5 s per la determinazione di baselines pi corte con sessioni pi brevi in statico rapido quelli a 1 s per la ricostruzione di tracciati cinematic
16. si pu duplicare lo schema precedente fig 6 operando in modo indipendente con ciascun ricevitore nei confronti della rete raggiungendo un ottima produttivit Ma quando i ricevitori sono pi di uno si tende a coordinarne gli spostamenti in sincronia in modo da poter determinare anche alcune baselines che congiungono tra loro i punti incogniti fig 7 migliorando la ridondanza e la geometria dello schema a rete con benefici in termini di accuratezza 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati Figura 5 Collegamento di un solo ricevitore alla rete Figura 6 Collegamento di due ricevitori alla rete in modo indipendente Figura 7 Collegamento di due ricevitori tra loro e alla rete 96 S Gandolfi A Stoppini Operazioni preliminari Data l attuale abbondanza di satelliti e la disponibilit di ricevitori multi costellazione si un po persa l abitudine a eseguire il planning preliminare analisi della disponibilit dei satelliti e scelta degli orari ottimali Esso di fatto viene riservato alle situazioni difficili per la presenza di ostruzioni valli strette aree urbane ecc o al caso in cui la durata delle sessioni sia molto breve Prima delle misure necessario predisporre all uso i ricevitori con operazioni di routine ma comunque da effettuare con attenzione quali settaggio dell intervallo di campionamento del
17. sito web per la distribuzione di files GNSS per postprocessamento 84 S Gandolfi A Stoppini Oltre ai files acquisiti direttamente dai ricevitori delle stazioni possibile distribuire files VIRTUAL RINEX generati dal software di rete per una posizione prossima all area in cui opera l utente in genere a 4 5 km di distanza Si tratta di un prodotto che pu essere definito a valore aggiunto in quanto viene generato e fornito su richiesta dell utente I files RINEX virtuali si comportano come se fossero stati effettivamente acquisiti in una stazione molto vicina all operatore con il vantaggio di consentire un pi agevole e rapido fissaggio delle ambiguit Le principali applicazioni sono il rilievo cinematico post processato e le reti e rilievi locali in statico rapido dove i tempi di sessione possono ridursi drasticamente Il funzionamento di una rete per servizi in post processamento relativamente semplice e poco oneroso si tratta ovviamente come sempre di assicurare il costante funzionamento e alimentazione dei ricevitori dei server e di tutte le apparecchiature connesse Sistemi di backup locali e centralizzati gruppi di continuit e altre dotazioni di sicurezza hardware o software aumentano considerevolmente l affidabilit della rete L intero sistema come gi accennato deve essere opportunamente protetto contro intrusioni e attacchi esterni pi frequenti di quanto si potrebbe pensare La respon
18. tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 87 sl Scripps Coordinate Update Tool SCOUT Windows Internet geet iai E am E 4 x Search sorge IS GO Breviario SCOUT E 47 laach sorge PE Fie EGR ew Favontes Tools Help Fie EGR ew Favontes Tools Help Google Gr cere O E W Segnalibri E 1 bloccati DS Controlo OD impostazioni Google Grsopacos zicea h g W segnalibro Gi 1 bloccati 5 Controlo gt O impostazioni amp Emz Dsp Aor x L ns E re iprint rase it Pag SS o e Ernan ss x __ Batone E reed gt brit eg svoe i Page G Tools gt Online Positioning User Service OPUS Upload What is OPUS Using OPUS Recent Solutions Faqs OPUS Policies Contact OPUS What is OPUS For those of you that have shorter data sets please try OPUS Rapid Documentation New FAD New Users Forum E Static Honce 06 DEC 2006 SCOUT now uses GAMIT version 1030 and produces xyz coordinates in the ITRF2005 reference frame Users may see differences vs earlier results i General Notes 1 SCOUT uses ulra rapid orbts to alow near reakime data processing EEEE THIR 2 SCOUT supmorts t55 GPS See fies fom otter made 3 SCOUT imts users to 10 uncompleted queued jobs ata time Average run tine is 30 minutes SCOUT n Enter you
19. PRIN 2004 I Servizi di posizionamento satellitare per l e government CAPITOLO 4 DEFINIZIONE DELLA TIPOLOGIA E DELLA QUALIT DEI PRODOTTI E DEI SERVIZI EROGATI INDICA ZIONI IN MERITO AL TRATTAMENTO DEI DATI DA PARTE DEGLI UTENTI Stefano Gandolfi 1 Aurelio Stoppini 2 1 DISTART Dipartimento di Ingegneria Delle Strutture dei Trasporti Delle Acque della Rilevazione del Territorio Viale Risorgimento 2 40136 Bologna 2 DICA Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Via G Duranti 93 06125 Perugia SOMMARIO Nel presente capitolo vengono descritti e analizzati i diversi prodotti e servizi che una rete di stazioni permanenti GNSS in grado di erogare distinguendoli in base alla modalit di fruizione post processamento o tempo reale alle osservabili utilizzate alle infrastrutture richieste ed alle prestazioni ottenibili in termini di accuratezza produttivit e affidabilit Per ciascun tipo di servizio vengono stabilite specifiche prestazionali riferite allo stato dell arte delle reti GNSS Allo scopo di definire in maniera attendibile tali specifiche con riferimento particolare alla modalit NRTK che quella maggiormente richiesta dagli utilizzatori nell ambito del presente progetto stata condotta con il concorso di varie unit operative una estesa campagna sperimentale della quale si riporta in appendice una sintesi dei risultati Per conseguire una fruizione ottimale dei servizi necessario i
20. a rete di chiare ed estese istruzioni per l uso ovvero indicazioni operative relative ai vari servizi e dati distribuiti e alle diverse modalit di posizionamento facilmente comprensibili e consultabili dall utente Le istruzioni dovranno essere il pi possibile complete riferite cio a tutte le operazioni successive che l utente deve compiere Nel caso del post processamento potranno partire ad esempio da una guida al download per terminare con l analisi e validazione dei risultati ottenuti Nel caso del tempo reale potranno limitarsi a suggerimenti sulla strumentazione e sulla maniera ottimale di effettuare il collegamento alla rete con indicazioni sulla valutazione immediata del buon esito o meno del posizionamento c In relazione alle indicazioni operative fornite al punto precedente pu essere opportuna la predisposizione di una efficiente modulistica di campagna per l annotazione dei dati essenziali alla elaborazione del rilievo nelle diverse modalit previste orari siti occupati offset verticali e orizzontali dell antenna ecc che guidi l utente a compiere correttamente e con ordine le operazioni di campagna peraltro abbastanza semplici nei rilevamenti satellitari semplificandone poi notevolmente il lavoro successivo Chi abbia affrontato ad esempio il problema di ricostruire la corrispondenza tra files acquisiti e siti occupati per una rete con alcune decine di vertici ha un idea di ci di cui si s
21. a state trovate Certamente uno dei metodi per controllare la qualit di un rilievo passa attraverso alcune possibilit ripetizione di misure ridondanza b occupazione di punti a coordinate note vertici IGM o delle reti di raffittimento a 7 chilometri poste nelle vicinanze delle zone da rilevare c controllo dei parametri di qualit che i ricevitori propongono in tempo reale su display del ricevitore numero di satelliti parametri di diluizione della precisione etc d controllabilit a posteriori in modalit post processamento anche a campione Quali tra questi e probabilmente se ne possono individuare altri o quale combinazione tra questi esempi sia la pi indicata a validare un rilievo a giudizio degli autori non ancora ben chiaro A testimonianza di ci il rilievo in tempo reale sia da stazione singola che da rete di stazioni permanenti non ancora stato normato da chi appalta lavori di rilievo topografico 74 Datum e trasformazioni di datum Per quanto riguarda il problema del Datum il passaggio tra un sistema geodetico ad un altro o da un sistema geodetico ad uno cartografico problema attualmente risolvibile mediante trasformazioni che in programmi come VERTO sono presenti Tuttavia chi gestisce reti di stazioni permanenti pu scegliere tra i vari prodotti erogabili di inviare correzioni direttamente in sistemi di riferimento differenti da quello che utilizza per la risoluzione delle ambiguit iniziali di
22. ametri accuratezza km min campionamento a b s mm p p m 0 1 1 5 5 10 10 30 30 50 50 100 gt 100 Tabella 3 Parametri di progetto indicativi per sessioni di misura statiche ricevitori a doppia frequenza 94 S Gandolfi A Stoppini L accuratezza su una singola baseline stimabile sempre in linea di massima con l espressione o ya bL O 1 5 0 dove L la lunghezza della baseline Op l accuratezza delle componenti planimetriche e Og quella della componente altimetrica I parametri a e b possono essere desunti in prima approssimazione dalla tabella precedente o ricavati da esperienze specifiche in condizioni operative simili Si sottolinea il fatto che si tratta di valori puramente indicativi e di massima in quanto l accuratezza effettiva influenzata da un grande numero di fattori non prevedibili a priori numero di satelliti bont della geometria condizioni atmosferiche livello di multipath caratteristiche di antenna e ricevitore qualit delle effemeridi utilizzate software di elaborazione La scelta dell angolo di cut off come spesso accade un compromesso tra due esigenze opposte per acquisire pi satelliti e osservazioni preferibile tenerlo basso al limite 0 ma le osservazioni su satelliti bassi risultano rumorose e affette da un errore troposferico forte e difficile da stimare La scelta oggi considerata tipica di 10 r
23. anche una formazione di base sui datum sui sistemi di coordinate e sulle problematiche della georeferenziazione in genere che come noto sono spesso oggetto di errori anche da parte di personale tecnico e del rilevamento 92 S Gandolfi A Stoppini 6 SUGGERIMENTI OPERATIVI PER GLI UTENTI POST PROCESSING Le modalit di erogazione dei servizi in post processamento presentano alcune differenze da una rete all altra in base alle scelte dei singoli gestori Tuttavia le analogie sono maggiori rispetto alle differenze per cui risulta possibile individuare dei criteri operativi di validit generale per gli utenti Di seguito si riportano alcune indicazioni generali sulle modalit di fruizione di servizi di rete GNSS in post processing seguendo il flusso cronologico delle operazioni compiute da un utente tipo 6 1 Consultazione archivio dati e download I files acquisiti dalle stazioni sono di norma distribuiti mediante un sito web dedicato I siti sono dotati di un interfaccia grafica molto intuitiva e semplice da usare in cui l utente seleziona la stazione o le stazioni che gli interessano l intervallo di campionamento desiderato e tra i files disponibili effettua il download di quelli che coprono il periodo temporale delle sessioni di misura eseguite con i propri strumenti Alcuni siti ad es quello della regione Lombardia forniscono files con un taglio temporale personalizzato completamente definibile dall utente ora
24. cati malfunzionamenti della rete non ancora risolti Le reti dispongono in genere di procedure ridondanti e sistemi di backup per cui spesso files apparentemente non presenti possono in realt essere trovati e ripristinati dal gestore Gli archivi consultabili online contengono ovviamente solo i files del periodo pi recente ad es l ultimo anno o gli ultimi 6 mesi quelli pi vecchi sono ottenibili solo a richiesta prelevandoli dagli archivi offline del gestore operazione che pu comportare un aumento di costo 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 93 6 2 Indicazioni operative per il rilevamento 6 2 1 Rilevamento statico e statico rapido La distinzione tra statico e statico rapido praticamente irrilevante ai fini della esecuzione delle misure per cui ormai poco utilizzata Nell uno e nell altro caso i ricevitori restano fissi per un certo tempo sui punti da rilevare per cui si pu parlare semplicemente di rilievi GNSS statici Strumentazione e parametri di acquisizione La tecnica statica propriamente detta la versione pi classica del metodo e richiede sessioni di durata lunga in relazione alla distanza con intervalli di campionamento di 30 o 60 secondi adatta alla determinazione di baselines lunghe gt 30 km e si utilizza nell ambito delle reti di inquadramento nell ambito di ricerche scientifiche ad es in geofisica o in rilevamenti di alta p
25. cessario nel sistema ETRS89 IGM95 di pi comune utilizzo tecnico mediante una trasformazione a 7 parametri forniti di norma dal gestore della rete b calcolo di rete nel datum ITRS ma trasmissione all utente di correzioni NRTK convertite in ETRS89 L utente ottiene direttamente una posizione in ETRS89 coerente con la rete geodetica di inquadramento IGM95 e con buona parte delle carte italiane di attuale produzione senza necessit di eseguire trasformazioni di datum Un terzo approccio utilizzato in via temporanea in alcune reti ad es Umbria quello di eseguire il calcolo di rete nel datum ETRS89 IGM95 e trasmettere agli utenti correzioni NRTK nello stesso sistema Questo modo di operare presenta per il problema di una incoerenza tra il datum di calcolo ETRS89 e il datum delle effemeridi ITRS che porta in genere a un peggioramento delle prestazioni della rete Per lavorare in ETRS89 raccomandabile seguire uno degli approcci sopra indicati anche possibile effettuare posizionamenti e tracciamenti in un sistema locale definito dall utente come nel caso gi prospettato di rilievi catastali in Cassini Soldner o per operare in un sistema di coordinate locali rettilinee di cantiere La necessaria trasformazione di datum viene calcolata localmente dal software presente nel controller del ricevitore rover sulla base dei dati acquisiti in una procedura preliminare di calibrazione che consiste nell acquisire un certo n
26. cevitori delle differenti ditte Fatto salvo dunque che lo standard RTCM deve essere la piattaforma comune per trasferire i dati la possibilit di trasferire tali informazioni anche sul protocollo pi datato 2 3 presenta il vantaggio di poter essere interpretato in modo corretto anche da ricevitori non di ultima generazione L RTCM 3 per contro presenta una architettura tale da consentire tutte le trasmissioni nelle differenti modalit e a parit di approccio consente un traffico di informazioni pi ottimizzato e dunque almeno in linea teorica pi veloce Definita dunque come servizio la distribuzione delle correzioni in tempo reale un ulteriore servizio che pu essere fornito all utente costituito dallo stato della rete Tale aspetto al momento risulta essere non del tutto risolto anche perch i software di gestione possono fornire informazioni o via SMS o e mail sul cambiamento di stato di un satellite ma non possono essere interrogati sul reale stato della rete ivi compresa la situazione di fissaggio ambiguit sulle singole stazioni Il rischio dunque quello di non ricevere correzioni senza conoscerne le ragioni attribuibili o ad una non corretta configurazione del ricevitore Rover o a problemi di connessione telefonica o a problemi della rete GPS In tal senso vanno dunque precisati i contenuti essenziali che devono avere le pagine web che descrivono lo status della rete in tempo reale stazioni attive numero di sate
27. colari limiti e stabilit della comunicazione se per qualsiasi motivo di natura tecnica la connessione tra modem GSM del ricevitore rover e modem del centro di controllo viene meno allora si deve provvedere a ristabilire la connessione in modo manuale e difficolt consistente nel disporre di pi numeri telefonici da scegliersi a seguito della modalit di posizionamento in tempo reale desiderata Via GPRS UMTS e Ntrip Per il gestore fornire un servizio di posizionamento in tempo reale in modalit GPRS UMTS Ntrip offre molteplici vantaggi ed apparentemente nessuno svantaggio Infatti le correzioni vengono allocate in modo informatico sullo stesso indirizzo IP e tecnicamente creare molteplici modalit di accesso si concretizza in una configurazione pi o meno complessa dei servizi offerti in tempo reale Va da se che il computer che eroga servizi debba essere collegato con la rete ma di fatto esso gia in rete per acquisire le informazioni dalle stazioni permanenti a meno di architetture differenti che prevedono il trasferimento dati in modalit diverse 104 S Gandolfi A Stoppini La modalit di connessione con il centro di controllo via GPRS e Ntrip vista dal lato utente presenta anch essa molteplici vantaggi legati principalmente a e Costo del servizio dal momento che l architettura del sistema prevede che l utente utilizzi il proprio dispositivo per accedere ad internet e poi successivamente il sistema aut
28. e affidabile anche a distanze elevate dalla stazione fissa ma l accuratezza modesta dell ordine del metro o poco meno anche se pu essere sufficiente per molte applicazioni Particolare attenzione va ovviamente prestata alle modalit di montaggio dell antenna che deve essere saldamente assicurata al mezzo Per autoveicoli a velocit non troppo elevate in genere sufficiente un dispositivo di attacco magnetico Per veicoli pi veloci indispensabile un fissaggio pi stabile e la scelta dell antenna va eseguita anche in funzione del comportamento aerodinamico Schemi delle osservazioni I rilevamenti cinematici con il solo codice non pongono problemi particolari potendosi operare anche a notevole distanza dalla stazione base Nei rilievi con impiego della fase come noto per ottenere tracciati di accuratezza soddisfacente pochi cm necessario che le ambiguit vengano fissate per la quasi totalit delle epoche che costituiscono il tracciato Perch questa condizione si verifichi necessario che la distanza tra il ricevitore rover e quello fisso non superi un limite massimo individuabile in circa 20 km ma i migliori risultati si ottengono con un ricevitore base a distanza inferiore Figura 11 Tracciato cinematico in p p collegato direttamente a stazioni della rete Quando si utilizza una rete di stazioni permanenti GNSS la densit delle stazioni in genere non tale da garantire sempre una dis
29. e esse siano tutte effettivamente riferite ad un unico datum e nelle zone a confine tra una regione e un altra si rischia di avere differenze e incongruenze non trascurabili un problema che dovr essere quanto prima affrontato in maniera organica e razionale 2 3 Servizi di calcolo in post processamento Alcuni gestori di reti GNSS all estero forniscono all utenza come servizio anche il calcolo della posizione rispetto alla rete Un esempio rilevante quello realizzato dall NGS negli Stati Uniti con il sistema OPUS On line Positioning User Service http www ngs noaa gov OPUS l utente invia i files acquisiti con i propri ricevitori in formato RINEX specificando tipo e offset dell antenna allo stesso NGS che effettua con hardware e software propri un posizionamento in post processamento rispetto a tre stazioni della rete permanente nazionale CORS Continuously Operating Reference Stations I dati dell utente vengono inviati all NGS mediante un form online e i risultati coordinate ITRF e nel sistema nazionale NAD83 con le rispettive indeterminazioni e quota ortometrica stimata pervengono all utente via e mail di norma in pochi minuti Il processo completamente automatico Il servizio attualmente gratuito Recentemente gennaio 2007 stato attivato un nuovo servizio sperimentale in statico rapido OPUS RS che mediante un nuovo software e grazie alla densificazione della rete permette di trattare files di b
30. ediante parametri di trasformazione noti e controllati usufruendo delle collaudate procedure Verto IGM che comprendono anche il modello di geoide ITALGEO per l altimetria passaggio da altezze ellissoidiche a quote ortometriche e Le coordinate ETRS89 possono essere determinate da quelle ITRS mediante parametri di trasformazione di Helmert calcolati per ogni soluzione periodica ITRS I parametri vanno forniti agli utenti in modo chiaro anche a proposito delle convenzioni di segno e formule usate anche opportuno che nel sito della rete sia presente un tool ad es realizzato con Java per l effettuazione della conversione da ITRS a ETRS89 con i parametri calcolati e Le coordinate ETRS89 per come sono definite hanno una bassa variabilit nel tempo praticamente irrilevante ai fini della maggior parte delle applicazioni classiche del rilevamento quindi possibile determinarle a intervalli temporali superiori rispetto alle ITRS ed inserirne i valori nelle monografie delle stazioni mantenendoli costanti per qualche anno Questo secondo tipo di approccio risulta particolarmente gradito all utenza degli operatori del rilevamento abituati a utilizzare archivi geodetici aggiornati con frequenza minore e Infire si sottolinea particolarmente l esigenza divenuta urgente che le diverse reti regionali attualmente esistenti in Italia vengano uniformate mediante un calcolo in blocco non sufficientemente garantito allo stato attuale ch
31. erenza Nazionale ASITA Bolzano Novembre 2006 Benazzo E Biagi L Manzino A Pesenti M Roggero M 2006 Reti GPS permanenti su scala regionale in Piemonte inquadramento geodetico e strategie di analisi Bollettino SIFET n 1 2006 Biagi L Sans F Scuratti M Laffi R Novembre C 2003 H Servizio Regionale di Posizionamento per la Lombardia Atti della 7a Conferenza ASITA Verona 2003 Biagi L Caldera S Sans F Visconti M G 2005 2006 2007 vari aggiornamenti Parametri di trasformazione fra coordinate rete e coordinate utente per la Regione Lombardia http geomatica como polimi it prin Biagi L Crespi M Manzino A Sans F 2006 I servizi di posizionamento basati su reti di stazioni permanenti GNSS relazione invitata alla 9a Conferenza Nazionale ASITA Catania novembre 2005 Bollettino SIFET n 1 2006 Biagi L Sans F et al 2006 JI servizio di posizionamento in Regione Lombardia e la prima sperimentazione sui servizi di rete in tempo reale Bollettino SIFET n 2 2006 Ciarapica A Ferranti G Radicioni F Stoppini A 2005 La rete di stazioni permanenti GPS GNSS della Regione Umbria verso un servizio regionale di posizionamento Crespi M De Vendictis L Fabiani U Luzietti L Mazzoni A Reina G 2006 Applicazioni nel campo del posizionamento di precisione in tempo reale supportato da una rete di stazioni permanenti GNSS RESNAP GPS e l esperienza nel Lazio Atti della X Conferenza Nazionale
32. fase della rete Tali correzioni devono dunque 106 S Gandolfi A Stoppini essere calcolate dal gestore della rete che dovrebbe per consentire anche di conoscere in quale modo tali trasformazioni sono state calcolate In alcuni casi ad esempio per i punti fiduciali catastali ci che conta sono le componenti di base rispetto a vertici a coordinate note Percorrendo tale strada determinate e certificate le coordinate delle stazioni permanenti nei principali sistemi di riferimento la posizione del punto viene riferita in modo relativo con metodi di intersezione anche multipla e dunque l utente potrebbe continuare ad operare nel sistema geodetico pi corretto e avere un dato puro non trasformato Per questo tipo di problematiche si rimanda comunque al capitolo dedicato alle applicazioni catastali Il posizionamento in tempo reale ottenuto mediante correzione NRTK riferito a datum globali che variano a seconda delle scelte operate dal gestore della rete Facendo riferimento a quanto gi detto al punto 2 2 a proposito del datum delle coordinate delle stazioni e rimandando per approfondimenti ai primi capitoli del libro bianco tra gli approcci pi seguiti attualmente in Italia nelle reti in tempo reale si citano i seguenti a calcolo della rete nel datum ITRS coerente con le effemeridi precise ultra rapide trasmissione all utente di correzioni NRTK calcolate in ITRS L utente ottiene posizioni in ITRS e le converte se ne
33. i fotogrammetria aerea mobile mapping systems telemetria e altre applicazioni Ovviamente quanto pi breve l intervallo di campionamento tanto maggiore risulta la mole dei dati da scaricare e il costo se si tratta di servizi a pagamento Altro importante parametro dei files per post processamento la durata temporale degli stessi che praticamente coincide poi con la latenza con cui possono essere resi disponibili Le prime reti di stazioni permanenti fornivano files giornalieri dalle ore 00 00 00 alle 23 59 59 La prassi attualmente pi diffusa prevede files orari allo scopo di ridurre i tempi di latenza per gli utilizzatori anche possibile fornire files di durata diversa a scelta dell utente che pu stabilire gli orari iniziale e finale Sen S H cit della pie Stazione Permanente PERUGIA Die Castello UNPG Tipo Campionamento 5 s d Monografia Dati Gps del 21 03 2007 80 E Dati 1 secondo L Dati 5 Secondo Elenco file dati del 21 03 2007 Marz02007 gt Lun Mar J E mm VW 4 a E GA sfondo Verde gg con dati Tipo File Dalle ore hh mm ss E 00 00 00 23 59 59 CSA Fer il download dei prescelto usi dasi cliccare sui file Regione Umbria Figura 1 Esempio di schermata da
34. i della definizione delle coordinate risulta fondamentale una accurata e rigorosa definizione del datum Per le reti sinora realizzate in Italia il datum pi utilizzato ITRS nella realizzazione IGb00 e successivamente IGS05 Solo in alcuni casi ad es in Umbria in via temporanea stato adottato ETRS89 che nella sua realizzazione ETRF89 presenta una buona congruenza con la rete geodetica italiana IGM95 A proposito della pi opportuna definizione di datum da utilizzare nelle reti permanenti si rimanda comunque al capitolo dedicato a tale argomento capitolo 2 Er RETE DI STAZIONI REGIONE UMBRIA PERMANENTI GNSS DELLA l REGIONE UMBRIA Comune Orvieto Indirizzo Centro Studi Citt di Orvieto Nome UNOV Provincia Terni Piazza Duono 20 Punto N Orvieto Descrizione Pilastro in acciaio inossidabile ancorato tramite flange bullonate alla muratura 010412 Ed emergente dalla copertura a tetto Yap y dell ex ospedale di Orvieto ora Centro ei Studi Citt di Orvieto Particolari della materializzazione Ricevitore Topcon Odyssey RS x GPS GLONASS Fendi agri Antenna Topcon CR 3 GGD con distanziatore Komme 3 000 ARP ARP amenna reference poi E IGS TPSCR3_GGD CONE LI LI phase conter 12 12 phase centr Offset verticale base antenna marker 0 000 m Cooordinate geografiche WGS84 ETRF89 mr 42 42 57 0700 12 06 47 2466 h 379 72 m Fotografia Coordinate UTM WGS84 fuso 33
35. i sia in genere pi facile raggiungere una elevata stabilit di funzionamento rispetto ai servizi in tempo reale che risultano spesso pi complessi e delicati da gestire Nonostante gli aspetti positivi sopra citati i servizi in post processamento non riescono a soddisfare completamente le esigenze dell utenza Per usufruire di questi servizi a meno che non sia attivata l opzione di processamento automatico di cui al successivo paragrafo 2 3 infatti necessario che l utenza sia dotata di opportune procedure software di post processamento soluzione baselines e compensazione in rete e soprattutto che sia in grado di utilizzarle in modo corretto cosa che richiede un certo grado di preparazione sulla geodesia e sulle modalit di elaborazione e valutazione dei risultati Questi requisiti limitano notevolmente il bacino di utenza della rete restringendolo in pratica ai soli tecnici e operatori del rilevamento In ogni caso poi anche per un utenza preparata e formata i servizi in post processamento non rappresentano la soluzione ideale l elaborazione in ufficio dei dati comporta un onere non trascurabile sia in termini economici che di tempo e il buon esito del posizionamento pu essere verificato solo a posteriori dopo il calcolo Per questi motivi l utenza preferisce avvalersi ogni volta che sia possibile dei servizi in tempo reale che eliminano la maggior parte degli inconvenienti citati 2 1 Fornitura di files di osservazioni
36. imento del calcolo o eventuale esclusione dalla compensazione per le baselines che a seguito di test statistici mostrano residui eccessivi pu risultare necessaria la ripetizione di alcune misure affinamento dell inserimento del rilievo nel datum previsto mediante stima di parametri di rototraslazione Helmert sulla base delle coordinate di punti noti Di norma si considerano note 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 103 le stazioni permanenti a cui il rilievo stata collegato per alcuni tipi di lavoro si pu far riferimento a vertici di rete IGM95 o reti regionali di raffittimento controllo dell esito dell inserimento nel datum mediante analisi dei residui della trasformazione di Helmert o mediante controllo dei risultati della compensazione vincolata deviazioni standard coordinate compensate residui delle baselines nel caso si sia scelto il secondo approccio eventuale trasformazione dal datum globale a un altro datum cartografico eseguita con parametri verificati ad es quelli del software VERTO o mediante stima locale dei parametri effettuata su un congruo numero di punti noti in entrambi i sistemi 7 SUGGERIMENTI OPERATIVI PER GLI UTENTI POSIZIONAMENTO IN TEMPO REALE 7 1 Modalit di connessione e accesso al servizio Via GSM Per il gestore fornire un servizio di posizionamento in tempo reale in modalit GSM offre molteplici svantaggi principalmente di nat
37. in modo esaustivo Necessit di conoscere lo stato della rete una informazione attualmente non completamente disponibile dall utente che opera in campagna utilizzando sistemi NRTK consiste nello stato reale della rete che genera le correzioni in realt tale dato pu essere fruibile a posteriori Quando si parla di conoscenza dello stato della rete si intende quali siano in quel momento le stazioni permanenti operanti in modo continuo e quali siano i satelliti ad ambiguit fissate comuni alle stazioni che ricoprono l area in oggetto Tale conoscenza consentirebbe di comprendere la qualit delle correzioni che istante per istante stanno permettendo il posizionamento preciso Quali correzioni applicare la bibliografie e le esperienze condotte non mostrano particolari differenze nella scelta puramente tecnologica di trasferimento di correzioni d area all utilizzatore in tempo reale Si tratta in sostanza di modi diversi ma equivalenti di pervenire allo stesso risultato utilizzando gli stessi dati di partenza 7 3 Analisi e validazione dei risultati Le tecniche di analisi e validazione dei dati di posizione ottenuti in tempo reale sono argomento di grande interesse e al momento non del tutto chiaro Le analisi sulle soluzioni in tempo reale sono state ampiamente riportate in questo capitolo ma nonostante i grandi sforzi per individuare tecniche di individuazione di errori grossolani procedure per la validazione del dato non sono ancor
38. isulta in genere ottimale In situazioni particolari visibilit satellitare limitata su un lato rilievi a latitudini elevate conveniente abbassarlo fino anche a 0 Questo parametro tuttavia pu essere tranquillamente modificato in sede di elaborazione per cui in campagna si tende spesso a tenerlo basso ad es 5 aumentandolo poi nel calcolo di post processamento Schemi delle osservazioni I rilevamenti in statico appoggiati a una rete di stazioni permanenti GNSS possono essere realizzati con un ampia variet di configurazioni In ogni caso si ritiene opportuno raccomandare schemi di rilievo a rete che prevedano un numero di baselines sovrabbondante rispetto allo stretto necessario tanto pi quanto maggiore l importanza del rilievo e le esigenze di accuratezza Si descrivono di seguito a titolo di esempio tre casi tipici Lo schema pi semplice fig 5 prevede l utilizzo di un solo ricevitore che viene portato via via sui punti da determinare e mantenuto in stazione per tempi desunti ad esempio dalla tabella sopra riportata In questo modo possibile determinare per ogni sessione un certo numero di baselines di collegamento tra il punto da determinare e le stazioni della rete Il collegamento pu essere limitato anche a una sola stazione ma in questo caso la ridondanza nulla per cui consigliabile collegare il punto ad almeno due stazioni della rete in genere le pi vicine Disponendo di pi ricevitori
39. lliti tracciati da ciascuna ambiguit fissate o meno disponibilit o meno dei files per postprocessamento suddivisi per data e orario skyplot e quant altro 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 89 asi sees rene Ten e Figura 4 Esempio di visualizzazione dello stato di una rete per posizionamento in tempo reale www gpslombardia it In Figura 4 viene mostrato un esempio di pagina web www gpslombardia it che mostra in tempo reale lo stato della rete e quali siano le stazioni attive e quali siano i satelliti ad ambiguit iniziale di fase fissata Ovviamente per l utente in campagna tale dato risulta di difficile fruizione ma comunque un servizio che per alcune applicazioni pu risultare utile Ritornando alla trasmissione del dato in tempo reale vi da sottolineare che sotto l aspetto tecnico operativo l utilizzo del sistema NTRIP consente di costruire differenti prodotti e profili sullo stesso IP fruibili a molteplici utenti Tale gestione consente dunque di creare differenti possibilit di connessione con la rete utilizzando una singola stazione a scelta dall utente la stazione permanente pi vicina all utente la cella sotto cluster di stazioni permanenti ad hoc per l area di lavoro una cella definita in modo automatico dal software sulla base dello stato delle stazioni nel momento
40. locale del geoide Le versioni di ITALGEO dalla 99 in poi sono molto definite e risultano coerenti con la rete di livellazione IGM permettendo quindi di inquadrare agevolmente i rilievi nel datum altimetrico nazionale con accuratezza che si pu ritenere subdecimetrica Il modello ITALGEO99 inserito anche nei sopra citati 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 107 grigliati or dell IGM per la parte altimetrica della trasformazione Va infine riferito che alcune regioni italiane hanno realizzato o stanno realizzando raffittimenti della rete nazionale di livellazione seguiti da un affinamento locale del geoide che permette di ottenere risultati ancora migliori 8 CONCLUSIONI E SVILUPPI Nel presente capitolo sono stati descritti i principali prodotti e servizi che una rete di stazioni permanenti GNSS su scala regionale attualmente in grado di fornire Come avviene per la maggior parte delle infrastrutture tecnologiche anche in questo settore la realt estremamente dinamica e soggetta a continui aggiornamenti Quello che certo che la qualit e l affidabilit dei servizi offerti nel futuro non potranno che migliorare Alcuni fattori migliorativi di cui si potr disporre nei prossimi anni sono gi noti o prevedibili pur con qualche incertezza sulla realizzazione concreta di alcuni di essi dovuta essenzialmente a fattori economici e modernizzazione del sistema GPS con introd
41. mere i files compressi UNIX con software di impiego comune Pkunzip Winzip per necessario verificare nella documentazione di accompagnamento del software di decompressione che esso sia compatibile con i files UNIX in quanto possono verificarsi errori ad es alcune versioni di Winzip nel decomprimere files UNIX saltano i ritorni carrello Altro problema riscontrato il seguente alcune versioni di Windows rinominano le estensioni di files compressi UNIX ad es z viene modificato in tgz nel qual caso necessario ripristinare l estensione originaria rinominando manualmente i files I files compressi UNIX vanno sempre scaricati come files binari fare attenzione perch alcuni browser non recentissimi propongono di default uno scaricamento come files di testo Per la compressione Hatanaka esistono utility di pubblico dominio che effettuano sia la compattazione RNX2CRX exe che la scompattazione CRX2RNX exe facilmente reperibili con una rapida ricerca su internet e comunque di norma scaricabili o linkate negli stessi siti delle reti Scaricati e scompattati i files RINEX si consiglia di controllarne il contenuto aprendoli velocemente con un editor di testo e verificando stazione orari di inizio e fine sessione e intervallo di campionamento indicati nello header Se i files cercati dall utente non risultano presenti in archivio per il download conviene comunque contattare il gestore della rete perch potrebbero essersi verifi
42. nti utilizzati Si tratta per lo pi di pacchetti software di tutto rispetto che utilizzano algoritmi efficienti e rigorosi e permettono di ottenere buoni risultati se utilizzati correttamente L utilizzo di software di tipo scientifico come i pacchetti prodotti da alcune Universit italiane ed estere si citano ad esempio Bernese GAMIT Gipsy permette di ottenere soluzioni pi raffinate e generalmente pi accurate grazie ad una maggiore gamma di settaggi e di opzioni che per possono essere padroneggiate con sicurezza solo da utenti particolarmente esperti Per questi motivi l impiego di queste procedure software in genere ristretto ad ambiti di ricerca o ad applicazioni di grande 102 S Gandolfi A Stoppini importanza Restringendo quindi l analisi all ipotesi di impiego di software commerciale l approccio che si ritiene pi conveniente e opportuno per un utente tecnico tipo quello che prevede l esecuzione in sequenza di una serie di fasi del calcolo ciascuna delle quali va fatta seguire da una verifica di qualit dei risultati prima di passare alla fase successiva Le verifiche vengono in genere effettuate controllando la rispondenza di alcuni parametri a valori imposti da un capitolato o da una normativa tecnica In mancanza di prescrizioni specifiche ci si pu rifare a capitolati emanati per rilevamenti di tipo simile a quello che si esegue Una normativa di riferimento ben nota alla maggior parte
43. ntraprendere un attivit formativa nei confronti degli utenti che spesso non dispongono degli strumenti per l elaborazione o semplicemente per l interpretazione corretta dei risultati di un rilievo GNSS In quest ottica vengono individuate alcune indicazioni operative da seguire nel trattamento e utilizzo dei dati Il capitolo viene completato da quattro appendici Le prime due riguardano la sperimentazione dei servizi di rete attualmente operativi in Italia vengono riportati i protocolli sperimentali le problematiche incontrate e il risultati La terza e la quarta appendice riguardano esempi di applicazioni dei servizi di posizionamento in particolare la prima di esse descrive l utilizzo di rilievi GPS per l ortorettifica di immagini ad alta risoluzione la seconda l utilizzo di reti di SP per determinazioni di quote ortometriche 1 INTRODUZIONE Dopo una serie di capitoli dedicati ad approfondire tematiche fondamentali che interessano principal mente chi progetta istituisce e gestisce una rete il presente capitolo potrebbe intitolarsi la rete vista dalla parte dell utente I prodotti ed i servizi che una rete di stazioni permanenti in grado di erogare vengono analizzati mettendosi nei panni di possibili utenti tipo per comprenderne e soddisfare al meglio le esigenze in relazione a diverse modalit di posizionamento e a diverse applicazioni Una rete di stazioni permanenti GNSS anche se progettata e installata in modo
44. omaticamente si deve collegare al sito dove ricevere le correzioni allora l utente pu utilizzare proprio per accedere ad internet il provider che preferisce stipulando anche tariffe FLAT che consentono con canoni mensili modesti un utilizzo estremamente pi economico del servizio e Stabilit della connessione in realt la stabilit della connessione uguale a quella utilizzando il sistema GSM la comunicazione GPRS poggia sulle stesse celle GSM ma eventuali interruzioni della connessione vengono immediatamente ripristinate appena il segnale torna ad essere disponibile e Facile scelta dei servizi disponibili Infatti la procedura di connessione in questa modalit si concretizza in due fasi o Connessione al centro di controllo o Scelta del servizio tale scelta avviene scegliendo un mount point tra i molteplici configurati dal gestore della rete La lista dei mount point disponibili appare tipicamente con una tendina e ogni nome dovrebbe essere un acronimo o una abbreviazione del tipo di servizio erogato su quella porta Per il gestore fornire un servizio di posizionamento in tempo reale offre molteplici svantaggi principalmente di natura Hardware Ovviamente sar cura del gestore aggiornare gli utenti con la lista dei servizi erogati con associati ad essi i corrispondenti mount point equivalenti 7 2 Linee guida per il rilevamento L utilizzo di sistemi NRTK per il posizionamento in tempo reale non si disco
45. orso della vita della stazione l antenna debba essere sostituita il che a volte implica anche la sostituzione del sistema di montaggio anche per motivi banali ad es manca lo spazio per fissare il cavo antenna Per questo motivo si preferisce di norma riferire sempre le coordinate a un marker stabile in modo di svincolarsi dalle caratteristiche dell antenna e relativo adattatore Di estrema importanza ovviamente anche che sia precisato con esattezza il tipo e modello di antenna e la presenza o meno del radome I dati di calibrazione dell antenna siano essi determinati individualmente con una calibrazione specifica per l antenna in oggetto o desunti dalla documentazione 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 85 dell OS devono essere riportati rispettando le specifiche del formato di interscambio internazionale ANTEX versione attuale 1 3 informazioni in ftp epncb oma be pub station general antex13 txt In assenza di una calibrazione specifica vanno utilizzati i dati distribuiti dall IGS nel file delle calibrazioni assolute delle antenne versione attuale ftp igscb jpl nasa gov igscb station general igs0S atx Fotografie da pi angolazioni e una chiara indicazione della denominazione anche commerciale del modello di antenna aiuteranno l utente a individuarla con sicurezza nel proprio software che non sempre pienamente compatibile con le specifiche ANTEX Ai fin
46. ottimale non si realizza compiutamente se non nel momento in cui si trasforma in servizio Ci richiede oltre alle componenti primarie hardware software e infrastrutture di comunicazione il concorso fondamentale di una componente umana i gestori del servizio La definizione delle tipologie di servizi erogati essenziale per prevedere le caratteristiche e l entit di questo staff di gestione I prodotti e servizi che una rete GNSS in grado di offrire sono molteplici e articolati Le principali categorie che possono essere individuate sono ad esempio servizi in post processamento o in tempo reale servizi di accuratezza submetrica NDGPS subdecimetrica NRTK centimetrica GNSS statico servizi che non richiedono connessione dell utente al centro di controllo o che richiedono una 82 S Gandolfi A Stoppini comunicazione mono o bidirezionale Oltre alle tipologie dei servizi necessario definire per ciascuno di essi degli opportuni standard di qualit I parametri principali sono l accuratezza che un dato servizio di posizionamento in grado di ga rantire e l affidabilit dello stesso grado di successo delle procedure di posizionamento Con l intento principale di definire e verificare questi parametri stata condotta nell ambito del presente progetto una estesa campagna sperimentale test RTK1 alla quale hanno partecipato varie unit di ricerca e della quale si riportano i principali risultati in appendice
47. p Soa a ISTRUW a 297909 Tp auomanoo otaw YLA a aropaaon ayansneyemwa sp prend 1p suoreSme H apuadip vomamgns o romeu aeynsy rap am a seu TUE PUO Misc UOTZ uag OLIOSSIIIE amuan Te mady nrorzest dd jau oprgSim 3321 ezzaemay TP EIMINIISEIFU aremt 3 AUAM Lotto ASINA PUOIZETOGETA orziaTag er ote tt 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 91 5 INFORMAZIONE E FORMAZIONE DEGLI UTENTI DI UNA RETE Come si visto nei paragrafi precedenti i servizi di posizionamento e rilevamento assistito che una rete GNSS pu offrire sono molteplici e complessi Quando una nuova rete viene impiantata l utenza in molti casi ancora tutta da creare e quasi sempre non sufficientemente informata sui servizi di cui potr usufruire e sulla miglior maniera di impiegarli Per favorire il successo e la diffusione del servizio il gestore della rete deve allora assumere in qualche modo un ruolo di guida dell utenza un ruolo informativo ma anche in una certa misura formativo da espletare a vari livelli Ad esempio articolato secondo il seguente schema a A monte di tutto presenza nel sito web della rete di una o pi pagine o schede di sintesi sullo status della rete in tempo reale che informino chiaramente l utente sullo stato di efficienza o meno della rete stessa evitando un utilizzo inefficiente dei dati o addirittura uscite a vuoto b Presenza nel sito dell
48. r email address Taw launches jobs to muipie servers when availatie to reduce wsi times Receni Solutions aa SIZE 2 de hostname com 2 Browse i il 1 RAS face DATA Noci NE ad ie civ formali fle Data files may also be compressed ZIP ip Z si STEE OPUS Policies 1 URL of anonymous ftp RINEX file EE 3 NONE no antenna selestei sce FAQ 6 E OPUS RS Select the antenna type 1 Select a RINEX file from SOPAC s upload directory 1 ES Leen regen f geopub usedeu _ login scout passrord s0or geni Contact OPUS 4 0 0 meters 5 Options pp Enter the antenna height desired select from several options to modify the basic esere see 5 le Notes 1 Fies may be n obs 0 or hatanaka d format and may be compressed Z 9z Recent Developments EE bz 622 zip fles are not supported apen recommends fie ime soan 1 hour 3 Recenty usioaded fles may not appear in this puidown To update the tst hok down the Shift key Upload File and prese ee or Retresh in your browser rEnterup to four reference site codes separate with spaces usi four character codes Default nearest 3 Your data must be dual reg Celi Vasca Clear Submit Emai went Riva gl Dons jn en 1 Genre Ter y Figura 3 Esempi di due servizi di elaborazione dati via web 2 4 Altri prodotti e servizi in post processamento Il gestore di una rete GNSS pu offrire agli utenti anche ulteriori servizi rispetto a quelli gi descritti Un prodotto molto in
49. recisione a scopo di monitoraggio tutte applicazioni caratterizzate da lunghi periodi di osservazione Lo statico rapido la tecnica pi utilizzata nei rilievi correnti adatta alla determinazione di baselines di lunghezza inferiore ai 30 km e quindi si presta ai rilievi locali in cui l esigenza primaria la rapidit e la produttivit Gli intervalli di campionamento pi adatti sono in genere 5 o 10 secondi e le sessioni hanno durata inferiore a quella che richiederebbe lo statico su una pari distanza Nell uno e nell altro caso vengono ormai utilizzati quasi esclusivamente ricevitori a doppia frequenza Essi sono indispensabili per le basi lunghe per una efficace correzione ionosferica e consentono di raggiungere una ottima efficienza nello statico rapido con tempi di sessione brevi I ricevitori monofrequenza anche se pi economici di quelli in doppia sono quasi scomparsi dal mercato per le loro pesanti limitazioni non consentono di misurare baselines oltre i 20 30 km e richiedono sessioni fastidiosamente lunghe per basi di modesta lunghezza La tendenza al contrario va verso la terza frequenza che nel giro di qualche anno sar disponibile per l intera costellazione GPS Si riporta di seguito una tabella contenente durate delle sessioni e intervallo di campionamento consigliati in funzione della lunghezza della baseline Si tratta di dati di massima a scopo puramente indicativo L durata sessione intervallo par
50. reve durata a partire da 10 minuti la versione originaria richiedeva sessioni minime di 2 ore Analoghi servizi vengono offerti gratuitamente anche da altri enti come il SOPAC http sopac ucsd edu cgi bin SCOUT cgi uno dei centri di calcolo per il sistema di riferimento mondiale Si ritiene che servizi di questo tipo possano rivestire un notevole interesse anche nel nostro paese e in effetti alcuni gestori di reti regionali in Italia stanno provvedendo o hanno gi provveduto all implementazione di queste procedure I potenziali utilizzatori sono i soggetti che non dispongono di software di elaborazione o non hanno le basi culturali per poterlo utilizzare in modo sicuro o semplicemente preferiscono affidare il calcolo al gestore per praticit o per ottenere una soluzione in qualche modo ufficiale e certificata evidente che prima di poter offrire questo servizio come certificato le procedure devono essere sottoposte a controlli e collaudi estremamente approfonditi in caso contrario si pu solo offrire un servizio di tipo sperimentale o a rischio dell utente che per ha un utilit ben modesta anche possibile fornire agli utenti un servizio di calcolo differito eseguito non automaticamente ma manualmente con il controllo di operatori esperti in grado di assicurare una elevatissima affidabilit ma che per ovvi motivi ha un costo molto superiore a quello di un servizio automatico 4 Definizione della
51. ri di inizio e fine sessione Altri siti es regione Umbria forniscono files gi suddivisi per ore se l utente ha eseguito sessioni pi lunghe alcuni software di elaborazione richiedono che i diversi files orari vengano accorpati cosa possibile con opportuni tools software ve ne sono anche di pubblico dominio che operano sui RINEX Alcuni siti offrono solo i files acquisiti dalle stazioni altri forniscono a richiesta anche i RINEX virtuali in quest ultimo caso l utente deve comunicare una posizione di massima dell area del proprio rilievo e il file viene generato per una stazione virtuale a una distanza di pochi km Il download non pone particolari problemi la dimensione dei files abbastanza contenuta e conseguentemente il download risulta rapido se si ha l accortezza di selezionare solo il periodo necessario e di scegliere un intervallo di campionamento compatibile con le proprie applicazioni ma non eccessivamente breve Per lo stesso motivo consigliabile scaricare sempre files compressi ad es RINEX compatti Hatanaka ulteriormente compressi con software di compressione Alcune reti offrono solo questa opzione mentre altre permettono a chi lo desidera di scaricare anche files non compressi in alcun modo I software di compressione utilizzati dai gestori delle reti sono quasi sempre di tipo UNIX compress Non esistono quindi difficolt se si opera in ambiente UNIX o LINUX Anche in ambiente Windows possibile decompri
52. sabilit del gestore della rete limitata a garantire il funzionamento di tutte le stazioni della rete e la costante disponibilit e accessibilit dei files nel sito di distribuzione verificando l integrit e la correttezza dei files stessi con procedure di controllo quali TEQC dell UNAVCO L onere del processamento calcolo baselines compensazioni a rete eventuali trasformazioni di datum lasciato all utente che deve essere in grado di poterselo assumere e deve essere ben consapevole di tale fatto L utente tipo dei servizi in post processamento va dal ricercatore in genere all operatore di un ente cartografico alla ditta o al tecnico del settore rilevamento che utilizza i dati per soluzioni a rete o per ricostruzione in PP di tracciati cinematici Nella maggior parte dei casi purtroppo non sempre si tratta di utenti in possesso di un grado pi o meno elevato di cultura geodetica e di dimestichezza con il software di post elaborazione requisiti sicuramente necessari per un utilizzo proficuo di questo tipo di servizio 2 2 Coordinate e monografie delle stazioni L utilit per l utente in particolare per quello tecnico dei files acquisiti da una o pi stazioni permanenti molto limitata se non si pu disporre anche di coordinate attendibili per le stazioni riferite a un datum ben individuato Di norma le coordinate delle stazioni vengono calcolate dal gestore della rete avvalendosi della consulenza di sogget
53. sta di molto dall utilizzo del sistema RTK Dunque le insidie proprie di sistemi in tempo reale devono essere supportate da norme operative che devono accompagnare chi opera in tale modalit senza poter entrare nel merito di quale siano esattamente tali regole fino ad ora mai scritte si riporta comunque l attenzione su alcuni aspetti che possono cautelare l operatore Dalle esperienze sopraccitate emerge un quadro estremamente incoraggiante ma che presenta di tanto in tanto alcune instabilit nella soluzione anche dell ordine di diecine di centimetri spesso non localizzabili utilizzando gli abituali parametri che sono visibili in tempo reale e che caratterizzano le condizioni operative al contorno numero di satelliti parametri DOP o correlati etc Tale aspetto statisticamente piccolo circa il 4 di probabilit costringe comunque chi scrive ad alcune riflessioni legate alle modalit operative di rilievo nel caso si utilizzino tali sistemi Numero minimo di epoche per la registrazione del punto una volta fissata l ambiguit iniziale di fase il sistema in linea teorica presenta un accuratezza a livello centimetrico dipendente sia dalla geometria satellitare sia dalla geometria della rete che genera il modello di correzione per quell area Ci non toglie che anche potrebbe essere sufficiente registrare la posizione utilizzando poche epoche da 1 2 3 epoche risulta comunque conveniente utilizzarne un numero superiore 10 20
54. ta parlando La modulistica dovr essere ovviamente strettamente collegata alle linee guida definite al punto precedente con particolare attenzione ad impiegare una terminologia chiara e coerente Alcuni esempi di modulistica per rilevamenti GNSS vengono dati al successivo paragrafo 6 di questo capitolo d Assistenza telefonica o e mail purtroppo onerosa ma probabilmente indispensabile almeno in una prima fase Potr essere integrata e snellita da altri servizi complementari realizzati con altri strumenti web ad es forum di discussione per gli utenti nei quali intervenga personale del centro di gestione della rete ovvero predisposizione di FAQ via via aggiornate in base ai problemi riscontrati nella pratica e Iniziative di formazione periodiche a vari livelli corsi introduttivi seminari corsi di aggiornamento Un ipotesi a titolo di esempio potrebbe essere quella di tenere annualmente un corso base per i nuovi abbonati al servizio e alcuni workshop teorico pratici con esercitazioni Gli introiti incassati per i corsi contribuiranno al sostentamento della rete un corso a livello base potrebbe anche essere incluso nella quota di prima iscrizione al servizio Il livello dei corsi potr variare a seconda delle esigenze dei diversi tipi di utenza e delle tecniche di posizionamento che si vogliono utilizzare quelle in tempo reale richiedono in genere un grado di formazione inferiore rispetto a quelle in post processamento da prevedere
55. tanza soddisfacente Il collegamento diretto alle stazioni della rete realizzabile solo se il tracciato da rilevare situato in prossimit di una o pi stazioni fig 11 La soluzione pi opportuna quella che fa ricorso a un file RINEX VIRTUALE generato in una posizione prossima pochi km all area del rilievo fig 12 e 13 In questo modo il fissaggio delle ambiguit diviene molto pi probabile e interessa un maggior numero di epoche garantendo un migliore esito del rilievo 4 Definizione della tipologia e della qualit dei prodotti e dei servizi erogati 101 Figura 12 Tracciato cinematico in p p collegato a una stazione virtuale RINEX VIRTUALE Figura 13 Rilievo in stop and go collegato a una stazione virtuale RINEX VIRTUALE 6 3 Elaborazione dei dati in post processamento Una trattazione esauriente di questo argomento che contiene in pratica una gran parte dello scibile topografico moderno richiederebbe uno spazio tale da assorbire la massima parte del presente capitolo anche a voler essere sintetici Si ritiene che ci esuli dai contenuti che ci si proposti e ci si limita pertanto ad alcuni cenni rimandando per gli approfondimenti alla bibliografia fondamentale sui sistemi GPS e GNSS La maggior parte degli utenti effettua l elaborazione dei dati acquisiti dai propri ricevitori e dalle stazioni permanenti della rete con il software fornito dal produttore degli strume
56. teressante la stima dei disturbi atmosferici che pu essere effettuata dal software di rete con i dati delle stazioni fisse e fornita all utente per la propria posizione sia in tempo reale che per post processamento Ne deriva un notevole aumento della accuratezza del posizionamento in quanto come noto gli errori di stima dei bias atmosferici costituiscono tuttora il maggior elemento limitante della precisione delle misure GNSS Alcune reti di stazioni permanenti ad es quella della regione Umbria sono dotate di stazioni meteo interfacciate con le stazioni GNSS e forniscono a richiesta i dati di pressione temperatura e umidit se rilevata nel formato RINEX METEO La cadenza di 1 minuto di norma ampiamente sufficiente a descrivere la variabilit di questi parametri Un servizio potenzialmente importante potrebbe essere dato da soluzioni delle reti regionali in formato SINEX Tale prodotto potrebbe essere utilizzato da utenti esperti per inquadrare al meglio una rete locale di raffittimento utilizzando la rete di riferimento Tale formato infatti contiene oltre alle soluzioni anche le matrici di varianza covarianza complete e informazioni anche sui siti e viene importato automaticamente nei principali software scientifici di elaborazione dati 3 SERVIZI IN TEMPO REALE I servizi di posizionamento in tempo reale sono in genere quelli preferiti dall utenza Tutta l utenza da quella generica non formata da tecnici del rilievo che
57. ti qualificati Universit IGM e distribuite agli utenti sotto forma di files di coordinate o di schede monografiche simili a quelle dei classici vertici geodetici consultabili e stampabili nel sito web di distribuzione dei dati Gli utenti del settore rilevamento preferiscono di solito che le coordinate e gli altri dati della stazione siano presentati nella classica e abituale forma della monografia Le schede monografiche oltre alle coordinate devono contenere una chiara definizione della materializzazione in genere riportata nel log file La forma pi raccomandabile e opportuna del log file quella adottata internazionalmente per le reti IGS e EUREF Al log file si possono affiancare anche ulteriori informazioni sotto forma di disegni o fotografie In ogni caso ci che conta che sia ben chiaro quale sia il punto marker a cui le coordinate si riferiscono in particolare fondamentale che sia precisato se l utente deve mettere in conto o meno un offset verticale dell antenna Una scelta che almeno a livello teorico appare particolarmente comoda per l utente quella di assumere il punto a cui fanno riferimento le coordinate della stazione coincidente con il centro del punto di montaggio base dell antenna detto anche ARP antenna reference point o BAM bottom of antenna mount in modo che l offset verticale dell antenna da mettere in conto sia zero In realt per va messa in conto la possibilit che nel c
58. tipo di costellazione dell angolo di cut off caricamento delle batterie di ricevitori controller computer portatili e quanto altro Ovviamente anche opportuno controllare lo stato della rete di stazioni permanenti che verr utilizzata anche se va detto che le reti GNSS hanno attualmente una affidabilit molto elevata che per i servizi in post processamento si avvicina al 100 Operazioni di campagna Le operazioni di campagna nei rilievi in statico sono molto semplici si tratta di porre in stazione l antenna GNSS sul treppiede o pilastrino o altro dispositivo misurarne correttamente l altezza effettuare i necessari collegamenti accendere il ricevitore e avviare la registrazione del raw file Al termine della sessione si interrompe la registrazione e si spegne il ricevitore Una serie di operazioni apparentemente banali ma che vanno eseguite con ordine e attenzione in quanto nascondono piccole insidie che possono compromettere il buon esito del rilievo Si ritiene pertanto opportuno fornire alcune indicazioni pi dettagliate La misura dell altezza offset verticale dell antenna pu essere effettuata in diversi modi tra i quali i pi comuni sono i seguenti a offset verticale del piano di base h in fig 8 Va individuato innanzitutto il piano di base dell antenna ovvero il piano su cui l antenna poggia sul portantenna o pilastrino su cui viene posta in stazione su questo piano si trova la filettatura femmina
59. to alla concorrenziale tecnica RTK che utilizza due ricevitori uno dei quali collocato su un punto noto offre un affidabilit molto pi elevata grazie alla ridondanza garantita dalla rete e un costo generalmente minore il canone del servizio compensato dal minor utilizzo di personale e strumentazione I servizi in tempo reale devono consentire all utente da un lato il posizionamento con l accuratezza attesa e dall altra un servizio di informazione sull eventuale stato di funzionamento della rete Attualmente i maggiori produttori di software che gestiscono reti di stazioni permanenti per posizionamento in tempo reale di precisione possono offrire differenti tipologie di correzioni da fornire all utenza VRS FKP MAC costituiscono i sistemi pi utilizzati per definire correzioni di rete NRTK da trasferire all utenza Per quanto attiene il primo sistema VRS tale trasmissione pu avvenire sia con il protocollo RTCM 2 3 che con RTCM 3 0 per quanto riguarda il secondo FKP tale trasmissione prevista solo in RTCM2 3 ed infine il terzo MAC sistema pu essere trasferito all utenza solo mediante il protocollo RTCM 3 0 anche se alcuni software di gestione delle reti propongono una emulazione di MAC per consentire la trasmissione anche in RTCM2 3 Esistono altri protocolli di trasmissione tipicamente quelli proprietari CMR Trimble e Leica che per risultano non essere standard e dunque non utilizzabili da tutti i ri
60. umero di punti noti opportunamente dislocati rispetto all area del rilievo Calcolata tale trasformazione il posizionamento o tracciamento viene eseguito poi in coordinate locali Si tratta indubbiamente di procedure approssimate a livello subdecimetrico o decimetrico che possono risultare pratiche ed efficaci per zone di estensione non troppo grande quando l approssimazione sopra riferita accettabile Se i risultati del posizionamento devono essere georiferiti al datum Roma 1940 ancora utilizzato in gran parte della cartografia italiana carte IGM precedenti alla serie 25DB carte tecniche regionali anteriori alle specifiche DB dell Intesa Stato Regioni la soluzione preferibile come gi accennato quella di utilizzare i grigliati in formato or calcolati dall IGM utilizzabili con il gi citato software VERTO dell IGM e con alcuni applicativi commerciali per la trasformazione da ETRS89 a Roma 1940 nei due sensi la maggior parte degli utenti utilizzano tali grigliati ufficiali con il beneficio di ottenere risultati univoci e coerenti con quelli ottenuti da altri Se la rete GNSS NRTK segue gli approcci b o c sopra descritti sufficiente operare la trasformazione di datum ETRS89 Roma 1940 come appena detto Se invece la rete permanente segue l approccio a si richiede un duplice passaggio ITRS ETRS89 seguito da ETRS89 Roma 1940 Ai fini del posizionamento altimetrico necessario utilizzare un buon modello
61. ura hardware Il gestore infatti deve prevedere una centrale telefonica possibilmente con pochi numeri di ingresso uno per ogni tipologia di prodotto offerto capace di ricevere contemporaneamente un numero di utenze proporzionale al numero di utenti abilitati al servizio Presupponendo che possano essere erogabili diverse tipologie di correzione eventualmente in differenti tipi di formato allora evidente che tale architettura potrebbe essere complicata ed onerosa Le variabili che potrebbero essere combinabili sono il formato di trasmissione del dato RTCM2 3 RTCM3 0 e il tipo di prodotto erogabile RTK da singola stazione RTK da rete con metodo VRS RTK da rete con metodo FKP RTK da rete con approccio MAS anche se disponibile solo con trasmissione RTCM3 0 etc Dunque tutti i prodotti erogabili dovranno essere indirizzati alle porte delle centrali telefoniche che dovranno poi essere aperte per ciascun prodotto ad un certo numero di utenze La modalit di connessione con il centro di controllo GSM vista dal lato utente presenta alcuni limiti legati principalmente a e costo del servizio pari ad una telefonata ad un cellulare se il centro di controllo dotato di modem GSM o ad un telefono fisso se il centro di controllo abilita solo connessioni tramite modem che utilizzano la rete fissa e velocit di connessione in realt tale parametro attualmente consente il trasferimento delle informazioni necessarie senza parti
62. uzione della terza frequenza completamento e modernizzazione della costellazione GLONASS realizzazione della costellazione GALILEO miglioramento delle telecomunicazioni sia per le reti sia per la telefonia mobile miglioramento dell hardware del software degli algoritmi ulteriore affinamento dei modelli geoidici locali disponibilit di cartografia di tipo DB e GIS georeferenziati nei datum globali ETRS ITRS Pur ricorrendo a una certa dose di ottimismo nell arco di un decennio ipotizzabile che si realizzi uno scenario operativo in cui saranno sempre disponibili 20 o pi satelliti permettendo di aumentare notevolmente la accuratezza e l affidabilit delle soluzioni in tempo reale Queste saranno probabilmente utilizzate per la quasi totalit delle applicazioni topografiche a carattere tecnico riducendo il ricorso alle elaborazioni in post processamento ad ambiti pi limitati applicazioni scientifiche e applicazioni tecniche particolari con forti requisiti di accuratezza quale il monitoraggio I risultati dei rilievi saranno immediatamente confrontabili con i prodotti cartografici di nuova concezione limitando la necessit di trasformazioni di datum L elevato grado di affidabilit raggiunto potr portare a una certificazione dei posizionamenti ottenuti mediante le reti Per arrivare a questo risultato importantissimo per gli utenti ma tutt altro che facile da conseguire indispensabile tra le altre cose che si realiz
63. vitore Lavoro Data Punti occupati Ora inizio sessione Ora fine sessione Altezza antenna tipo misura Osservazioni altezza Figura 10 Scheda ricevitore per campagne GNSS statiche 6 2 2 Rilevamento cinematico in post processamento Le tecniche di rilevamento cinematico post processato vengono utilizzate principalmente per due categorie di applicazioni Ricostruzione di tracciati di mezzi in movimento Applicazioni particolarmente rilevanti in questa categoria sono la fotogrammetria aerea diretta determinazione dei centri di presa e il Mobile Mapping System che trova in Italia un notevole utilizzo per il Catasto Strade in entrambi i casi i risultati migliori si ottengono con sistemi integrati di sensori satellitari e inerziali GNSS IMU Rilevamenti di dettaglio in stop and go Questa tecnica viene utilizzata attualmente molto meno che in passato in quanto soppiantata dal cinematico in tempo reale RTK e NRTK che fornisce risultati immediatamente controllabili Pu essere considerata un alternativa economica alle tecniche in real time come tutte le tecniche in p p non richiede collegamento in tempo reale n abbonamento ai servizi real time ma il rischio di dover ripetere parti del rilievo nelle quali non si ottenuto il fissaggio dell ambiguit annulla praticamente il vantaggio della minor spesa Il capitolo dedicato al Catasto Stradale n 8
64. zi un coordinamento tra i diversi enti cartografici dello stato e locali Oltre che dal versante rete ovvero dal punto di vista della tecnologia e delle prestazioni sono prevedibili miglioramenti anche sul versante utenza Miglioramenti quantitativi un incremento del numero di utenti nel tempo gi evidente nelle reti regionali italiane in funzione da un paio d anni Ma anche qualitativi molte applicazioni delle reti permanenti sono gi in atto ma tante altre applicazioni prodotti e possibili servizi sono ancora da inventare soprattutto nei settori delle attivit umane non strettamente topografici BIBLIOGRAFIA Barbarella M Bedin A Gandolfi S 2006 The transmission of GNSS Data in the DISTART Network for Real Time Kinematic Positioning Report on Geodesy Wrocklav Poland No 2 77 2006 241 247 Barbarella M Gandolfi S Ronci E 2006 The Use of a GNSS Test Network for Real Time Application in Italy First Results Based on Regional Field Test ION GNSS 19th International Technical Meeting of the Satellite Division 26 29 September 2006 Fort Worth TX USA 1226 1232 108 S Gandolfi A Stoppini Barbarella M Gandolfi S Ronci E 2006 Precisione e accuratezza raggiunta in rilievi Nrtk ripetuti Sottomesso alla rivista SIFET Belluomini P Biagi L Grimaldi L Laffi R Novembre C Sans F Scuratti M 2006 GPS Lombardia rete GNSS per un servizio di posizionamento Atti della X Conf

capitolo 4 definizione della tipologia e della qualità dei prodotti e dei

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