Università degli Studi di Palermo Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Civile Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Aerospaziale ANNO ACCADEMICO 2010/2011 L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK Relatori: Prof. Ing. Vincenzo Franco Dott. Ing. Gino Dardanelli Tesi di Laurea di: Carlo Ruggirello

INTRODUZIONE OBIETTIVI SPERIMENTAZIONE CONCLUSIONI L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK OBIETTIVI SPERIMENTAZIONE CONCLUSIONI

Rilievo NRTK INTRODUZIONE Il rilievo Network-RTK impiega le correzioni differenziali dalle stazioni permanenti e permette di: • realizzare rilievi con un solo ricevitore e un solo operatore; • poter operare senza avere il problema della distanza dalla stazione di riferimento e sempre con la stessa precisione nel posizionamento; • raggiungere precisioni maggiori rispetto alla modalità tradizionale e una maggiore affidabilità dovuta alla presenza della rete; • fissare l’ambiguità di fase in maniera più veloce rispetto al rilievo RTK tradizionale. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Vantaggi nell’uso delle reti NRTK •diradamento delle SP GPS (interdistanza fino a 70-100 km); •possibilità di operare in maniera precisa e affidabile in RTK con precisione centimetrica; •fornitura di servizi GPS su scala regionale. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

LA RETE DI STAZIONI PERMANENTI TRIMBLE L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK - Anno 2007; - Numero di SP: 18; - Datum ETRF 89; - Software: GPSNET; - Stream disponibili: VRS, NEAR

LA RETE DI STAZIONI PERMANENTI TOPCON L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK - Anno 2008 - Numero di SP: 20 - Datum RDN - Software: TOPCONET - Stream disponibili: VRS, NEAR

LA RETE DI STAZIONI PERMANENTI INGV - Anno 2009 - Numero di SP: 26 - Datum RDN - Software: GPS Spider Net - Stream disponibili: VRS, NEAR, FKP, IMAX,MAX L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

GLONASS Il GLONASS è un sistema di radio navigazione satellitare di posizionamento globale realizzato dall’Ex Unione Sovietica più o meno in concomitanza con quello americano e gestito dal governo della Federazione Russa attraverso il Russian Space Forces fin dal 1982. Il primo lancio di satelliti risale al 12 ottobre 1982 e la costellazione si è completata con 24 satelliti nel 1997. Negli anni successivi la Federazione Russa non ha avuto la disponibilità economica per mantenere attiva l'intera costellazione. Ma nel 2002 è stato dato il via al programma di rilancio del sistema satellitare. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

LA RETE REGIONALE STATICA DEI PUNTI VTR La rete di raffittimento è una densificazione dei punti plano-altimetrici della maglia di inquadramento IGM95. I vertici della rete di raffittimento sono materializzati in luoghi facilmente accessibili da una normale autovettura e facilmente stazionabili in centro, su manufatti già presenti in situ aventi dimensioni, consistenza e destinazioni d’uso tali da garantire una adeguata stabilità nel tempo. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

I contrassegni costituenti le materializzazioni hanno una struttura geometrica semplice atta ad individuare in maniera inequivocabile sia un asse verticale che un piano orizzontale al fine di definire un riferimento tridimensionale completo. I contrassegni sono stati realizzati in materiale metallico non deteriorabile con forma di centrino terminante con una superficie curva sulla quale il centro è individuato da un piccolo foro. Una corona coassiale con il centrino riporta incisi la dicitura “Regione Sicilia” ed il numero del vertice. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

OBIETTIVI In questo lavoro è stata effettuata una sperimentazione con diverse reti e differenti streams, e l’obiettivo è stato quello di valutare l'apporto che la costellazione GLONASS può dare al rilievo NRTK di alcuni punti di coordinate note dislocati nella provincia di Palermo e nella provincia di Messina e che, per i due schemi satellitari GPS e GPS+GLONASS, ha riguardato : L’AFFIDABILITÀ DEL SISTEMA ; LA DETERMINAZIONE DELLA PRECISIONE; LA RIPETIBILITÀ DELLE MISURE NEL TEMPO. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

SPERIMENTAZIONE FASI DI LAVORO Dislocazione area test e scelta dei punti da rilevare; Sopralluogo di verifica; L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK Operazioni di rilievo in modalità statica; Operazioni di rilievo in modalità NRTK (3 sessioni e per i due schemi satellitari); Elaborazione dati; Affidabilità; Precisione ; Ripetibilità.

Dislocazione area test e scelta dei punti da rilevare Sperimentazione FASI DI LAVORO Dislocazione area test e scelta dei punti da rilevare L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK 30 VERTICI RILEVABILI INDIVIDUATI DURANTE I SOPRALLUOGHI EFFETTUATI NEL MESE DI OTTOBRE 2011

STRUMENTAZIONE UTILIZZATA: Sperimentazione Operazioni di rilievo in modalità statica STRUMENTAZIONE UTILIZZATA: ANTENNA E RICEVITORE TRIMBLE MODELLO R8; TREPPIEDI GEODETICO TRIMBLE. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK INTERVALLO DI CAMPIONAMENTO 15” TEMPO DI ACQUISIZIONE 1 ORA

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK COORDINATE PIANE UTM-WGS84-ETRS89 VERTICE WGS84 N WGS84 E Qelli VTR044 4211407,905 351653,63 631,363 VTR047 4204778,243 352576,457 660,861 VTR051 4217338,613 363098,28 52,944 VTR050 4212513,643 360252,913 364,942 VTR055 4210434,734 367198,855 266,632 VTR058 4198155,117 370408,406 539,892 VTR063 4197594,959 376646,585 472,931 VTR059 4211513,832 373780,259 47,368 VTR061 4205206,482 374049,624 492,803 VTR69 4203992,906 386996,945 47,926 VTR066 4198566,037 382575,221 533,575 VTR070 4196676,738 387853,098 469 VTR073 4197068,601 394793,197 236,599 VTR083 4188733,24 407541,389 528,904 VTR087 4190900,486 413148,579 1431,041 VTR082 4197591,506 409295,321 763,479 VTR077 4198732,76 402305,686 401,426 VTR076 4205849,287 402290,588 56,546 VTR080 4209214,855 409180,67 76,699 VTR081 4202912,915 409636,668 728,226 VTR085 4200583,095 413176,406 494,408 VTR006 4197790,719 419889,665 524,909 VTR086 4210179,07 414956,743 78,911 VTR069 4208569,592 424594,235 86,79 IGM251701 4206951,973 435302,068 56,331 4207555,741 444021,7 76,344 VTR009 4197541,008 437471,887 444,361 VTR007 4196442,092 427045,249 504,398 L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Dislocazione area test e scelta dei punti da rilevare Sperimentazione FASI DI LAVORO Dislocazione area test e scelta dei punti da rilevare 30 vertici rilevati; Operazioni di rilievo in modalità NRTK (3 sessioni) L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK 13 campagne di acquisizione (DICEMBRE 2010 e GENNAIO 2011); Esecuzione per ciascun punto di 3 sessioni separate di osservazione in differenti giorni; Esecuzione, per ogni sessione di misura, di 18 prove indipendenti, 9 per lo schema satellitare GPS+GLONASS e 9 per lo schema GPS; Un intervallo di campionamento dei dati pari a 1 secondo; Tempo massimo per fissaggio ambiguità di fase 60 secondi.

OPERAZIONI DI RILIEVO IN CAMPAGNA IN MODALITA’ NRTK (3 SESSIONI) Sperimentazione OPERAZIONI DI RILIEVO IN CAMPAGNA IN MODALITA’ NRTK (3 SESSIONI) L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Analisi dell’affidabilità del rilievo in NRTK Sperimentazione Analisi dell’affidabilità del rilievo in NRTK Nel caso di rilievi in modalità NRTK, il termine affidabilità fa semplicemente riferimento alla probabilità che l’operatore possa determinare correttamente la sua posizione all’interno della rete di stazioni permanenti, in funzione della modalità di calcolo adoperata. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Analisi dell’affdabilità del rilievo in NRTK Sperimentazione Analisi dell’affdabilità del rilievo in NRTK 1620 ACQUISIZIONI EFFETTUATE, DI CUI: 1051 SONO RISULTATE POSITIVE (FIXED) di cui: 525 (50%) in GPS+GLONASS; 526 (50%) in GPS. 570 NON VALIDE . L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK GPS+GLONASS 50%

Analisi dell’affdabilità del rilievo in NRTK Sperimentazione Analisi dell’affdabilità del rilievo in NRTK L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK Lo studio è stato condotto separatamente per le singole reti di stazioni permanenti particolarizzato per i diversi schemi.

Analisi dell’affdabilità del rilievo in NRTK Sperimentazione Analisi dell’affdabilità del rilievo in NRTK L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Analisi della precisione delle misure in NRTK Sperimentazione Analisi della precisione delle misure in NRTK Lo studio dell’accuratezza è stato condotto confrontando le coordinate rilevate in NRTK con quelle rilevate in modalità statica per le tre sessioni e per i due schemi satellitari e ancora confrontando le coordinate rilevate in NRTK utilizzando lo schema satellitare GPS+GLONASS con quelle rilevate in NRTK utilizzando lo schema GPS, per le tre sessioni di misura. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Analisi della precisione delle misure in NRTK Sperimentazione Analisi della precisione delle misure in NRTK Confronto STATICO-NRTK dei due schemi satellitari GPS+GLONASS GPS Dati Nord (m) Est (m) Quota (m) min. -0,180 -0,192 -0,194 min -0,197 -0,189 -0,193 max 0,169 0,172 0,203 0,185 0,192 0,191 media 0,019 0,000 0,053 0,016 0,001 0,052 dev.stan. 0,035 0,066 de.stand. 0,042 0,059 0,069 L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

GPS+GLONASS L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

GPS L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Analisi della precisione delle misure in NRTK Sperimentazione Analisi della precisione delle misure in NRTK L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK Tale tipo di studio è stato particolarizzato per i diversi schemi.

NEAR L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

VRS L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

VRS+FKP+IMAX+MAX L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Analisi della precisione delle misure in NRTK Sperimentazione Analisi della precisione delle misure in NRTK Nord (m) Est (m) Quota (m) Min. -0,135 -0,182 -0,194 max 0,092 0,114 0,193 media -0,001 0,000 dev.sta. 0,020 0,024 0,039 Si riportano i parametri statistici e i grafici, ottenuti considerando tutti gli schemi, dell’andamento degli scarti derivati dal confronto tra le coordinate rilevate in modalità NRTK utilizzando lo schema GPS+GLONASS e le coordinate rilevate in modalità NRTK utilizzando lo schema GPS. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Tale tipo di studio è stato particolarizzato per i diversi schemi. Sperimentazione Analisi della precisione delle misure in NRTK Tale tipo di studio è stato particolarizzato per i diversi schemi. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

NEAR L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

VRS L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

VRS+FKP+IMAX+MAX L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Analisi della ripetibilità delle misure in NRTK Sperimentazione Analisi della ripetibilità delle misure in NRTK La ripetibilità è definita come grado di concordanza tra una serie di misure di uno stesso misurando, quando le singole misurazioni sono effettuate lasciando immutate le condizioni di misura. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK Per valutare quantitativamente l’errore di ripetibilità è stato necessario effettuare una serie significativa di misure nelle quali sono state mantenute le stesse condizioni al contorno.

Analisi della ripetibilità delle misure in NRTK Sperimentazione Analisi della ripetibilità delle misure in NRTK Per lo schema satellitare GPS+GLONASS, dall’ analisi accurata dei dati si desume che : in 80 acquisizioni (38%) su un totale di soluzioni pari a 211 si sono effettuate 3 ripetizioni; in 71 acquisizioni (34%) si sono effettuate 2 ripetizioni; in 60 acquisizioni (28%) si è ottenuta una sola ripetizione. Per lo schema satellitare GPS, dall’ analisi accurata dei dati si desume che : in 82 acquisizioni (39%) su un totale di soluzioni pari a 209 si sono effettuate 3 ripetizioni; in 60 acquisizioni (29%) si sono effettuate 2 ripetizioni; in 67 acqusizioni (32%) si è effettuata una sola ripetizione. In merito alle coordinate rilevate, si sono confrontati gli scarti NRTK-STATICO di ogni singolo vertice acquisito per le correzioni VRS e NEAR per ciascuna rete. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

RETE TRIMBLE SCHEMA VRS L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK RETE TRIMBLE SCHEMA VRS

RETE TRIMBLE SCHEMA NEAR L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK RETE TRIMBLE SCHEMA NEAR

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK RETE INGV SCHEMA VRS

RETE INGV SCHEMA NEAR

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK RETE TOPCON SCHEMA VRS

RETE TOPCON SCHEMA NEAR L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK RETE TOPCON SCHEMA NEAR

Analisi della ripetibilità delle misure in NRTK Sperimentazione Analisi della ripetibilità delle misure in NRTK L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK Lo studio è stato particolarizzato evidenziando la ripetibilità su singolo vertice per i due schemi satellitari e selezionando le acquisizioni per stream.

GPS+GLONASS SCARTO NORD L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK GPS+GLONASS SCARTO NORD

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK GPS SCARTO NORD

GPS+GLONASS SCARTO EST L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK GPS+GLONASS SCARTO EST

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK GPS SCARTO EST

GPS+GLONASS SCARTO QUOTA L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK GPS+GLONASS SCARTO QUOTA

L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK GPS SCARTO QUOTA

CONCLUSIONI L’attività di sperimentazione condotta ha permesso di verificare: Affidabilità: stessa disponibilità per i due schemi satellitari; L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK Accuratezza: residui centimetrici. Migliore precisione dello schema GPS+GLONASS rispetto allo schema GPS; Ripetibilità: le percentuali del numero di acquisizioni effettuate in 3 ripetizioni sono dello stesso ordine di grandezza per i due schemi satellitari.

Quindi, a conclusione di questo lungo lavoro sperimentale si può affermare che il sistema GLONASS, considerato fino a qualche anno fa come secondario al GPS, esprime risultati dello stesso ordine di grandezza e può rappresentare un valido contributo ai tecnici che conducono rilievi satellitari in condizioni operative. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Desidero ringraziare Tutto il Collegio dei Docenti del Corso di laurea di Ingegneria Civile. I miei relatori Prof. Ing. Vincenzo Franco e il Dott.Ing. Gino Dardanelli per avermi seguito durante tutte le fasi di questo lavoro. Alessandro e mio padre per avermi accompagnato nelle fasi di rilievo. Il geometra Michele Gagliano, il geometra Leonardo Alestra e l’Ing. Alessio Gennaro per il supporto tecnico. L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK

Grazie per la cortese attenzione! L’INFLUENZA DEI SATELLITI GLONASS NEI RILIEVI NRTK