SERVIZI DI POSIZIONAMENTO GNSS Geom. Mauro Onofri 24 Giugno 2010

Agenda PROGETTO VANTAGGI SERVIZI APPLICAZIONI RETE EQUIPAGGIAMENTO GNSS

Progetto I Collegi dei Geometri dell’Emilia Romagna, facendosi portavoce dei propri iscritti in merito all’esigenza di sfruttare tecnologie d’avanguardia, hanno deciso di realizzare una Rete di Stazioni Permanenti GNSS (Global Navigation Satellite System). La Rete fornisce un moderno quadro di riferimento geodetico necessario sia per la modernizzazione dell’infrastruttura dei dati satellitari ad uso catastale, sia come supporto ad applicazioni che necessitano di una maggiore precisione. La Fondazione Geometri e Geometri Laureati dell’Emilia Romagna ha avuto il compito di acquisire e gestire la Rete di Stazioni Permanenti per fornire il servizio su tutto il territorio regionale.

Vantaggi I vantaggi che l’utente trova nell’utilizzo della Rete possono essere così riassunti: - risparmio economico, è sufficiente utilizzare un solo ricevitore; - risparmio di tempo, la configurazione in campagna del ricevitore consiste semplicemente nella connessione GPRS/UMTS che permette di essere subito operativi senza il bisogno di posizionare una stazione base; - sistema di riferimento unico, è possibile continuare un lavoro senza necessariamente rilevare dei punti di coordinate note per orientarsi; - copertura uniforme, 15 stazioni permanenti sono distribuite in maniera tale da coprire tutto il territorio, affinché l’utente possa avere ovunque la stessa qualità di servizio; - Rete GNSS, la rete Regionale è accessibile a tutti, ma solo chi possiede un ricevitore GNSS può sfruttare i vantaggi della doppia costellazione GPS+GLONASS.

Servizi (1/3) POST PROCESSING Sul sito www.gpsemiliaromagna.it sono disponibili i dati in formato RINEX, con campionamento a scelta dell’utente, di tutte le Stazioni della Rete. Caratteristica fondamentale è la generazione di file RINEX VIRTUALE cioè di file RINEX che si può considerare registrato in prossimità della stazione mobile. Questo RINEX VIRTUALE è il corrispondente della VRS per il tempo reale ed è molto importante per l’operatore che in campagna, per diversi motivi (assenza di copertura GPRS/UMTS o strumentazione senza modulo RTK), non può lavorare in Real Time. Egli può comunque contare su una stazione base sempre vicina con conseguente notevole riduzione del tempo di stazionamento ed aumento della precisione.

Servizi (2/3) REAL TIME (Network RTK) Nell’area coperta dalla Rete l’utente può operare con un solo ricevitore, acquisendo la correzione RTK (codice e fase) distribuita dal Centro di Controllo che effettua il calcolo NRTK utilizzando i dati di più stazioni contemporaneamente. La diffusione dei dati in tempo reale viene effettuata via Internet attraverso il protocollo standard NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol) proponendo all’utente una scelta tra i seguenti tipi di correzione: - NEAREST il software NRTK trasmette all’utente la correzione dalla stazione più vicina; - VRS (Virtual Reference Station) il software NRTK genera una correzione calcolata in base alla posizione del Rover; emula infatti una stazione (detta per questo virtuale) posta in prossimità dell’utente; - FKP (Flachen Korrektur Parameters) il software NRTK genera una correzione calcolata in base alla posizione del Rover, con parametri di correzione medi calcolati per interpolazione tra le stazioni circostanti della rete; - MAC (Master-Auxiliary Concept) il software NRTK genera una correzione calcolata in base ai dati di una stazione assunta come master (di solito la più vicina all’utente) corretti in base ai dati di altre stazioni della rete considerate ausiliarie; - DGPS servizio di correzione di solo Codice per ricevitori portatili ad uso GIS.

Servizi (3/3)

Applicazioni (1/2) Le applicazioni dei servizi di posizionamento di precisione offerti da una Rete di Stazioni Permanenti GNSS come quella della Regione Emilia Romagna sono moltissime e si esplicano in un ampio spettro di attività legate al territorio che spaziano dal rilevamento all’ambiente e a tematiche di protezione civile. A titolo di esempio si citano le seguenti: - inquadramento plano-altimetrico di rilievi e lavori cartografici; - appoggio a terra di riprese aerofotogrammetriche, laser scanning e immagini satellitari; - fotogrammetria diretta (determinazione dei punti di presa dei fotogrammi); - rilievi di aggiornamento catastale; - tracciamento di opere e infrastrutture; - creazione e aggiornamento di sistemi informativi territoriali (GIS) su qualsiasi tematismo; - monitoraggio in tempo reale di mezzi in movimento; - rilevamenti eseguiti con veicoli attrezzati (Mobile Mapping System), unitamente a sistemi inerziali INS; - applicazioni per la Protezione Civile: posizionamenti rapidi in situazioni di emergenza, rilevamento di danni e mappatura del rischio; - monitoraggio di deformazioni del suolo o di opere e infrastrutture; analisi geofisiche e sismiche a livello locale.

Applicazioni (2/2) Tra i soggetti interessati ai servizi di posizionamento possono essere citati: - amministrazioni pubbliche (Regione, Province, Comuni, Comunità Montane, ecc.); - altri enti e istituzioni pubbliche o private che operano sul territorio; - società e liberi professionisti che operano nel settore del rilevamento; - gestori di reti di infrastrutture; - gestori di reti di trasporto; - coordinatori e operatori di Protezione Civile - Università, Scuole e altri centri di formazione (utilizzo a scopo didattico).

Rete (1/2) La Rete è costituita da 15 Stazioni Permanenti GNSS con un’interdistanza di circa 50 km distribuite in maniera tale da coprire uniformemente tutto il territorio regionale. Ogni Stazione Permanente GNSS è dotata di un ricevitore Topcon Odyssey-RS GPS+GLONASS inserito in un Rack e di un’antenna Choke Ring Topcon CR-3 monumentata su pali in acciaio. Ogni Stazione acquisisce con continuità tutti i segnali (codice e fase, tutte le frequenze) emessi dai satelliti visibili, 24 ore su 24 per tutti i giorni della settimana, e li trasmette al centro di controllo della Rete dal quale vengono resi accessibili all’utenza. Il centro di controllo della Rete è composto da 3 PC Server, dai Software MeridianaSAT e GNSMART, i quali si occupano della connessione alle Stazioni Permanenti, del calcolo della Rete e dell’erogazione dei servizi all’utenza. La Rete, completata nel 2007, è stata resa disponibile per circa 1 anno ad uso sperimentale a tutti gli iscritti. A fine 2008 la So.G.E.R ha affidato alla Geotop srl di Ancona la manutenzione e gestione della Rete. La Geotop si occuperà inoltre della commercializzazione dei servizi di correzione differenziale in Tempo Reale ed in Post Elaborazione e dei corsi di formazione sulle applicazioni della Rete GNSS.

Rete (2/2) Prodotto Modello Caratteristiche Foto Ricevitore GNSS Topcon Odyssey - RS Ricevitore Doppia Frequenza GPS+GLONASS Antenna Choke-Ring   Topcon CR-3 Antenna Doppia Frequenza GPS+GLONASS

Equipaggiamento Il servizio è fruibile da utenti che dispongano di qualsiasi ricevitore, indipendentemente dalla marca, con il solo vincolo di possedere caratteristiche adatte all’impiego dei singoli servizi offerti: - Ricevitore GNSS o GPS; - Controller; - Software NTRIP client: di solito è integrato nella maggior parte dei software di campagna; - Modem GPRS o UMTS: può essere integrato nel ricevitore o nel palmare. E’ possibile utilizzare anche un telefono cellulare (Bluetooth e GPRS/EDGE/UMTS), in questo caso va installato come modem sul controller.

GNSS (1/2) Il termine GNSS (Global Navigation Satellite System) nasce per indicare i sistemi di navigazione satellitare (GPS, GLONASS, GALILEO, ecc.) nel loro complesso. In Italia, come nel resto del mondo, sono state realizzate o sono in corso di realizzazione Reti di Stazioni Permanenti su scala regionale. Una Rete GNSS è costituita da ricevitori e antenne satellitari in grado di acquisire e decodificare i segnali di più costellazioni (es. GPS+GLONASS), collegati 24h/24h ad un Centro di Controllo che ha la funzione di rendere disponibili tali dati sotto forma di correzioni differenziali. Evidenti sono i vantaggi nel ricevere correzioni GNSS per l’utente, soprattutto nelle zone in cui la visibilità del cielo è limitata da ostacoli naturali o artificiali. GPS Il sistema è stato sviluppato dal Dipartimento della Difesa Statunitense e nel Luglio 1995 è stato dichiarato completamente operativo. Creato inizialmente per scopi militari, grazie alla capacità di determinare con elevata precisione la posizione di oggetti fissi e mobili (aereo, auto, nave), il GPS è stato successivamente impiegato anche in campo civile, in particolare nei rilievi topografici e geodetici. Basato su una rete di 27 satelliti di cui 3 di scorta, sono posizionati ad una quota di 20200 Km e distribuiti su 6 piani orbitali.

GNSS (2/2) GLONASS Costituisce il sistema di posizionamento satellitare russo, strutturalmente analogo a quello americano. Sviluppato a partire dal 1982 dal Ministero della Difesa sovietico (ex URSS), la flotta ufficiale GLONASS comprende 24 satelliti, 21 operativi e tre di scorta, disposti su tre piani orbitali. Ogni piano ospita otto satelliti identificati da un numero. I satelliti orbitano ad una quota di 19100 km, leggermente inferiore ai satelliti GPS. Attualmente sono in orbita 20 satelliti che passeranno a 24 entro il 2010. GALILEO E’ un sistema satellitare globale di navigazione civile sviluppato in Europa. La sua entrata in servizio è prevista per il 2013 e conterà su 30 satelliti orbitanti su 3 piani inclinati sull’equatore ad una quota di 24.000 km. La rete Galileo potrà essere usata in alternativa alle altre due costellazioni, ma i maggiori vantaggi si otterranno usando ricevitori rover che siano in grado di ricevere contemporaneamente tutti i segnali: GPS-GLONASS-GALILEO.