Telerilevamento (Remote sensing) Per telerilevamento (Remote sensing) si intende l'insieme di tecniche, strumenti e metodi interpretativi che permettono.

Presentazione sul tema: "Telerilevamento (Remote sensing) Per telerilevamento (Remote sensing) si intende l'insieme di tecniche, strumenti e metodi interpretativi che permettono."— Transcript della presentazione:

1 Telerilevamento (Remote sensing) Per telerilevamento (Remote sensing) si intende l'insieme di tecniche, strumenti e metodi interpretativi che permettono di estendere la capacità percettiva dell'occhio umano, fornendo informazioni qualitative e quantitative di oggetti posti a distanza dal luogo di osservazione. Controllo dei fenomeni di deformazione della superficie terrestre Sensori SAR (Synthetic Aperture Radar) GPS (Global Positioning System) Fotogrammetria Laser Scanner

2 La classificazione sismica del territorio Italiano si è evoluta in maniera lenta e discontinua nel tempo. Se si esamina quanto è successo nel secolo appena concluso ci si rende conto come i provvedimenti di classificazione fino al 1980 abbiano inseguito gli eventi, piuttosto che prevenirli. In effetti, il terremoto è un evento raro, che si manifesta in maniera statisticamente periodica, generalmente i periodi di ritorno medi degli eventi più violenti sono dell'ordine di qualche secolo. Appare, quindi, quanto mai irrazionale, sebbene comprensibile dal punto di vista emozionale, classificare come sismiche solo le zone appena colpite da un terremoto, non curandosi di valutare l'effettiva pericolosità di altre zone con una storia sismica importante, ma non recente. Purtroppo, solo alla fine degli anni '70, dopo che il Progetto Finalizzato Geodinamica del CNR attivato a seguito del terremoto del Friuli del 1976 aveva dato grande impulso a studi specifici, si è arrivati a definire mappe di pericolosità basate su dati e procedure scientificamente validi. Sulla base di tali mappe si è proceduto, tra il 1981 e il 1984, a classificare una cospicua porzione del territorio precedentemente ritenuto non sismico, estendendo dal 25 per cento al 45 per cento circa la parte di territorio italiano classificato in una delle tre categorie previste. In realtà, c'era piena consapevolezza che tali provvedimenti, pur se indispensabili all'indomani di un terremoto catastrofico quale quello Irpino-Lucano del 23.11.80, erano ancora imperfetti, tanto da rinviare la decisione di classificare nuovi territori in prima categoria, in attesa di studi per l' approfondimento della conoscenza della storia sismica dell'intero territorio e il miglioramento delle ipotesi e degli strumenti di elaborazione. GPS GENERALITA’ E UTILIZZO NEL MONITORAGGIO GENERALITA’ E UTILIZZO NEL MONITORAGGIO

3 STRUTTURA DEL SISTEMA IL MODELLO TEORICO STRUTTURA DEL SEGNALE ERRORI VALUTAZIONE DEL POSIZIONAMENTO GPS DIFFERENZIALE IL GPS NEL MONITORAGGIO DEI PENDII

4 STRUTTURA DEL SISTEMA le tre componenti hanno compiti specifici e sono in relazione tra loro

5 LA COMPONENTE SPAZIALE 28 satelliti + 4 di scorta a 20200 km di altezza 6 orbite inclinate di 55° sull’equatore e distanziate di 60° Ogni satellite passa 2 volte al giorno sullo stesso punto con 5 ore di visibilita’ La copertura è TOTALE

6 LA COMPONENTE SPAZIALE COMPITI DEI SATELLITI: trasmettono informazioni all’utenza mediante segnali radio ricevono e memorizzano informazioni dalla componente di controllo mantengono un segnale di tempo accurato eseguono piccole manovre di correzione d’orbita

7 LA COMPONENTE DI CONTROLLO 5 STAZIONI con funzioni di: MCS (master control station) MSs (monitor station) GCS (ground control station) Inghilterra, Argentina, Ecuador, Bahrain, Australia e Washington DC.

8 LA COMPONENTE DI CONTROLLO COMPITI DELLE STAZIONI DI CONTROLLO: controllo del tempo mediante orologi ad alta precisione ricevono ed elaborano dati dai veicoli spaziali trasmettono dati ai satelliti (effemeridi predette) impongono piccole manovre di correzione d’orbita

9 LA COMPONENTE DI UTILIZZO E’ UNA COMPONENTE PASSIVA: RICEVE MA NON TRASMETTE MILITARI O CIVILI MUNITI DI: antenna ricevitore

10 LA COMPONENTE DI UTILIZZO STRUTTURA DEL RICEVITORE: tastiera e display per I/O registratore di dati sezione di radio frequenza: canali e decodificatore Orologio-oscillatore al quarzo Software di gestione acquisizione e memorizzazione eventuale radio modem

11 IMPIEGO DEL GPS POSIZIONAMENTO: statico cinematico assoluto relativo ELABORAZIONE: real time post processing

12 IL MODELLO TEORICO Noto il vettore R J basta ricavare il vettore d per ottenere il vettore posizione r

13 IL MODELLO TEORICO il vettore R J è noto attraverso le effemeridi trasmesse dal satellite al ricevitore. il modulo del vettore d corrisponde alla distanza tra satellite e ricevitore: allora noto il tempo che il segnale impiega per coprire tale distanza e nota la velocità di propagazione del segnale (velocità della luce c = 3X10 5 km/sec) si ricava: d = T x c

14 IL MODELLO TEORICO La misura del tempo viene eseguita confrontando il segnale ricevuto dal satellite e quello replica, identico e generato al suo interno. Tutto ciò nell’ipotesi di sincronismo perfetto fra satellite e ricevitore

15 IL MODELLO TEORICO Il modulo di d non basta poiché dobbiamo conoscere le componenti del vettore. Allo scopo si esegue una trilaterzione: si misurano simultaneamente le distanze da 3 satelliti ottenendo tre sfere teoriche che si intersecano in un punto. Abbiamo quindi la posizione.

16 IL MODELLO TEORICO Gli orologi non sono sincronizzati e dunque abbiamo un ulteriore incognita: Offset degli orologi

17 IL MODELLO TEORICO L’offset è una costante……………………..il problema si risolve con un quarto satellite. Se l’intersezione delle tre sfere non coincide con la posizione suggerita dal quarto satellite si scalano tutti i raggi di una costante fino a quando il risultato è convergente c’è anche un offset della costellazione: - minimo (10 -9 ) e corretto periodicamente dalle stazioni di controllo

18 IL MODELLO TEORICO Il ricevitore esegue più misure a intervalli regolari (epoche) ottenendo una messe di dati crescente all’aumentare del tempo di occupazione del punto; i dati sono trattati con metodi statistici per ricavare la posizione. Più misure significa maggiore accuratezza.

19 STRUTTURA DEL SEGNALE GPS Il segnale è complesso per soddisfare diverse esigenze

20 STRUTTURA DEL SEGNALE GPS Il codice D è il codice telemetrico….esso trasmette le informazioni relative a: posizione del particolare satellite (effemeridi) stato di salute del satellite non è una utilizzabile per eseguire la misura

21 STRUTTURA DEL SEGNALE GPS Il codice C/A è il codice di identificazione: -consente un posizionamento grossolano -SPS (standard positioning service) fornisce circa 30 m di precisione, quindi non utilizzabile a fini militari ma utile per la navigazione

22 STRUTTURA DEL SEGNALE GPS Il codice P è il codice di alta precisione - consente un posizionamento più accurato - il PPS (precise positioning service) fornisce circa 0,3 m di precisione

23 STRUTTURA DEL SEGNALE GPS Un codice è una sequenza di impulsi 1 e 0 con preciso contenuto informativo

24 STRUTTURA DEL SEGNALE GPS Una volta estratto il codice, il ricevitore lo confronta con le copie in memoria fino a trovare la massima correlazione. Per fare questo trasla nel tempo il segnale ricevuto e ricava l’istante di ricezione

25 STRUTTURA DEL SEGNALE GPS A questo punto il ricevitore dispone di: Istante di emissione del segnale letto sull’orologio del satellite Istante di ricezione del segnale letto sull’orologio del ricevitore queste informazioni vengono utilizzate per determinare il tempo impiegato dal segnale nel percorso satellite-ricevitore e quindi per valutare la distanza. Questa misura è affetta dall’errore di offset e successivamente risolta con l’impiego del quarto satellite

26 ERRORI Gli errori di misura nelle tecniche GPS possono essere distinti per tipologia: Errori strumentali Errori sistematici Errori di osservazione

27 ERRORI L’errore strumentale (o accidentale) è intrinseco allo strumento e al tipo di misura: Si può stimare nell’ ordine dell’1-2 % della lunghezza d’onda: Dunque: 30 m per il codice C/A 0.3 m per il codice P

28 ERRORI L’errore sistematico è l’errore che è correlato spazialmente: si presenta nella stessa entità per ricevitori che operano nelle medesime condizioni e vedono gli stessi satelliti cioè ricevitori vicini. Sono errori sistematici: Errori di orologio Errori atmosferici Errori di orbita

29 ERRORI L’errore di orologio comprende l’asincronismo satellite-ricevitore e l’asincronismo della costellazione. Il sistema GPS è in grado di correggerlo.

30 ERRORI L’errore atmosferico è dovuto al fatto che la velocità di propagazione è effettivamente costante solo nel vuoto; ma il segnale GPS attraversa l’atmosfera. In particolare : La ionosfera determina un errore che può arrivare a 100-200 m La troposfera determina un errore massimo di 5-10 m

31 ERRORI L’errore (o ritardo) ionosferico viene abbattuto con l’utilizzo di due portanti: Infatti misurando il diverso ritardo delle due portanti è possibile valutare l’influenza complessiva della ionosfera sul ritardo del segnale.

32 ERRORI L’errore troposferico dipende da temperatura, pressione e umidità nel percorso. Non dipende dalla frequenza per cui non può essere risolto con l’utilizzo di due portanti.

33 ERRORI L’errore di orbita è dovuto a variazioni impreviste dell’orbita: ciò significa un errore sul vettore R j. di fatto, la misura della distanza non è inficiata, ma l’errore di posizione del satellite si scarica sul posizionamento a terra

34 ERRORI L’errore di osservazione è dovuto a fattori diversi e non valutabili a priori. Sono errori di osservazione: errore di multipath (segnale che giunge indirettamente) errori di elettronica del ricevitore errore di interruzione nel contatto satellite-ricevitore errore dovuto a interferenze elettromagnetiche (segnale rumoroso o sporco)

35 ERRORI

36 Per contenere l’errore di osservazione bisogna fare in modo che si abbia: mancanza di ostacoli al di sopra dei 15°-20° di elevazione su tutto l’orizzonte assenza di strutture riflettenti per un raggio di 10-15 m assenza di fonti di disturbo (ripetitori, cavi alta tensione,etc.) In ogni caso è buona norma eseguire preliminarmente una prova di ricezione sul campo

37 VALUTAZIONE DEL POSIZIONAMENTO La precisione complessiva nel rilievo GPS dipende, oltre che dalla precisione sulla osservabile, anche dalla configurazione che, rispetto al punto da posizionare, assumono i satelliti da esso visibili.

38 VALUTAZIONE DEL POSIZIONAMENTO Quanto più la configurazione dei satelliti è aperta (satelliti distribuiti uniformemente nel cielo) tanto migliore sarà il posizionamento. La precisione in quota è inferiore a quella planimetrica poiché i satelliti si trovano tutti da uno stesso lato rispetto all’orizzonte. La qualità del posizionamento è valutata con l’indice DOP (diluizione di precisione): quanto più è basso tanto migliore è la configurazione. Il DOP è ottenuto come radice quadrata di somme di elementi diagonali della matrice di varianza covarianza delle coordinate

39 VALUTAZIONE DEL POSIZIONAMENTO La precisione complessiva è il prodotto della precisione sulla osservabile e del DOP. E’ possibile definire diversi DOP in relazione al tipo di coordinata: PDOP per il posizionamento tridimensionale HDOP per il posizionamento planimetrico VDOP per il posizionamento in quota TDOP per la determinazione del tempo IL GDOP è invece l’indice complessivo ottenuto come radice della somma dei quadrati di PDOP e TDOP: GDOP deve essere non inferiore a 6; un’ottima configurazione è caratterizzata da GDOP pari a 8

40 VALUTAZIONE DEL POSIZIONAMENTO

41 GPS DIFFERENZIALE IL DGPS nasce di fatto per abbattere tutti gli errori sistematici fornendo quindi maggiore accuratezza. L’errore sistematico è uguale su ricevitori che siano vicini: questo significa che nella differenza di coordinate l’errore sistematico si elide

42 GPS DIFFERENZIALE Il concetto è: Si misura con precisione elevata la distanza fra i due ricevitori (baseline): se allora uno dei due è a posizione nota, risulta nota anche la posizione assoluta dell’altro ricevitore

43 GPS DIFFERENZIALE La precisione ottenibile con il DGPS dipende da: durata della sessione di misura lunghezza della baseline TEMPO/DISTANZA 1 Km 10 Km50 Km1000 Km 10 minuti1.5 cm2.5 cm5 cmnon stimabile 1 ora1.0 cm1.5 cm2 cmnon stimabile 24 ore0.3 cm0.5 cm 1 cm1.5 cm 1 settimana0.1 cm 0.3 cm 1 cm

44 IL GPS NEL MONITORAGGIO DEI PENDII Il monitoraggio mediante GPS di un pendio si realizza con un sistema costituito da n punti controllati interni al pendio e m punti di controllo esterni. L’evoluzione nella posizione degli n punti di controllo consente di ricavare per ognuno di essi un vettore spostamento Si stabilisce un sistema di riferimento locale la cui origine è ipotizzata immobile: essa coincide con uno dei punti di controllo Agnone (Isernia) Moio della Civitella (Salerno)

45 IL GPS NEL MONITORAGGIO DEI PENDII L’utilizzo del DGPS consente di ricavare con elevata precisione le baseline dei punti di controllo. Un miglioramento nell’accuratezza viene raggiunta con tecniche di compensazione di rete mediante l’utilizzo di più stazioni di riferimento (punti di controllo) per il singolo punto controllato Ad esempio si può pensare di impostare Il monitoraggio su 3 punti di controllo

46 IL GPS NEL MONITORAGGIO DEI PENDII La rete può essere concepita come mobile o fissa anche in relazione all’entità dei movimenti riscontrati……………..è comunque implementabile Grande attenzione va posta nella monumentazione dei punti………… le soluzioni utilizzabili sono diverse: pilastrini con centratura forzata dispotivi a doppia filettatura alloggi per palina

47 IL GPS NEL MONITORAGGIO DEI PENDII Per ottenere un posizionamento assoluto la stazione di riferimento dovrebbe avere coordinate note, ma nel monitoraggio interessa lo spostamento e quindi è sufficiente il posizionamento relativo avendo cura di imporre che, nelle diverse letture, il punto origine sia fisso.