il rilievo gps e il posizionamento in tempo...
TRANSCRIPT
Primo Corso Regionale in Lombardia su Servizi GPS Primo Corso Regionale in Lombardia su Servizi GPS di Posizionamento per il Territorio e il Catastodi Posizionamento per il Territorio e il Catasto
prof. Giorgio Vassenaprofprof. Giorgio . Giorgio VassenaVassena
Il Il rilievorilievo GPS GPS e e ilil posizionamentoposizionamento in tempo in tempo realereale
Giovedì 16 Febbraio 2006Giovedì 16 Febbraio 2006 Università degli Studi di BresciaUniversità degli Studi di Brescia
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
2Schema di posizionamentoSchema di posizionamentoassolutoassoluto
La tua posizione è:37o 23,323’’ Nord
122o 02,162’’ Ovest
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
3MetodiMetodi didi posizionamentoposizionamento GPSGPSclassificazioneclassificazione didi basebase
•• Assoluto (navigazionale) 1 ricevit.Assoluto (navigazionale) 1 ricevit.• Real Time
•• RelativoRelativo solo solo codicecodice ((DGPS) 2+ ric.DGPS) 2+ ric.• Real Time• Post processato
•• RelativoRelativo CodiceCodice + + Fase 2+ ric.Fase 2+ ric.• Real-Time - (RTK)• Post Processato
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
4PosizionamentoPosizionamento autonomoautonomoin tempo in tempo realereale•Posizione calcolata ad ogni epoca o mediata su più epoche
•Utilizza solo Codice
• Uscita posizione in NMEA (compare nella posizione file RINEX)
• Applicazioni navigazionali
<15 m
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
5Posizionamento relativoPosizionamento relativo•• STATICO o STATICO o CINEMATICOCINEMATICO•• TEMPO REALE O POSTTEMPO REALE O POST PROCESSATOPROCESSATO
E’ necessario avere almeno 2 ricevitori GPS attivi contemporaneamente
Si calcola il valore della base cioè della posizione relativa tra due ricevitori GPS
La base è assimilabile al vettore nello spazio che collega le due antenne e dunque fornisce un’informazione anche di orientamento nello spazione e NON SOLO di distanza
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
63 3 MetodiMetodi didi rilevamentorilevamento•• STATICO STATICO (STATICO(STATICO RAPIDO RAPIDO o FASTSTATICo FASTSTATIC))
• (post processato)• Statico impiegato per: controllo geodetico; rilevamento di alta
precisone.• Rapido Statico impiegato per: progettazione; controllo
secondario…•• CINEMATICO POST PROCESSATOCINEMATICO POST PROCESSATO
• Rilevamento topografico; • Fotogrammetria; GIS.
•• CINEMATICO RTK (REAL TIME KINEMATIC)CINEMATICO RTK (REAL TIME KINEMATIC)• Rilevamento topografico;• Tracciamento di strutture;• Rilevamento catastale;• Controllo fotogrammetrico.
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
7
I 3 I 3 metodimetodi sonosono accomunatiaccomunati dalladallastessastessa esigenzaesigenza didi accuratezzaaccuratezza, , cheche è è didi livellolivello CENTIMERICO (2CENTIMERICO (2--3 cm)3 cm)
In In tuttitutti i 3 i 3 casicasi è è necessarionecessario risolvererisolverel’ambiguitàl’ambiguità interaintera didi fasefase..
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
8L’ambiguitàL’ambiguità interaintera
∆λ
Dl = Dl = ParteParte frazionariafrazionaria didi unaunalunghezzalunghezza d’ondad’onda
NN = N = AmbiguitàAmbiguità interaintera
Risolvere l’ambiguità di fase è lo scopo dell’INIZIALIZZAZIONE
La risoluzionedell’ambiguità intera
di fase consente ilposizionamento di
livello centimetrico
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
9MisuraMisura didi fasefase
12
39
6
∆λ
MisuraMisura delladella portanteportantedidi fasefase continuacontinua
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
10
RilevamentoRilevamento staticostatico
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
11RequisitiRequisiti per per ilil rilievorilievo staticostaticoAlmenoAlmeno 4 4 satelliti satelliti che rispettino che rispettino alcune condizionialcune condizioni
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
12
Si desideri conoscere la posizione di4 vertici
- Almeno un vertice di coordnote
- Scelta dei vertici con buona visuale a sud
- Planning prima della misura- Evitare il rischio di zoneesposte al rischio dimultipath
100200
300400
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
13
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
14
baseline
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
15Attenzioni operative
- Sampling rate comune (15-30 sec)- Definizione dell’angolo di cut off- Verifica continua del DOP (Diluition of Precision)- Modalità univoca di misura della altezza della
antenna (registrata anche manualmente)- Attenzione alla acquisizione contemporanea- Segnare il nome punto e lo strumento s/n per
ogni sessione- Ad ogni sessione di misura riposizionare lo
strumento variando l’altezza dell’antenna- E’ possibile risolvere n-1 basi dove n è pari al
numero di ricevitori attivo contemporaneamente
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
16
PRIMA SESSIONE
- Ad esempio 20’
- Supponiamo di poter disporre di 4 ricevitori
- 3 basi indipendenti
100200
300400
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
17
SECONDA SESSIONE
- Ad esempio 20’
- Supponiamo di poter disporre di 4 ricevitori
- 3 nuove basi indipendenti
100200
300400
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
18
RETE FINALE – QUADRILATERO TRILATERATO
- 6 BASI INDIPENDENTI
- Nome file riconoscibile dalser.n dello strumento
- 3 basi ridondanti
- Comp. a mimini quadrati
- Verifica empirica di chiusura dei poligonichiusi in X, Y e Z
100200
300400
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
19RilevamentoRilevamento staticostatico•• L’ambiguitàL’ambiguità interaintera didi fasefase vieneviene risoltarisolta nelnel
software software didi elaborazioneelaborazione
•• Il tempo Il tempo didi occupazioneoccupazione è è fondamentalefondamentale per per risolvererisolvere l’ambiguitàl’ambiguità interaintera didi fasefase
•• I tempi I tempi didi occupazioneoccupazione dipendonodipendono daldal tipotipodaldal ricevitorericevitore, , dalladalla lunghezzalunghezza delladellabaseline, baseline, dalladalla geometricageometrica satellitaresatellitare e e dadaeventualieventuali sorgentisorgenti didi multipathmultipath..
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
20RilevamentoRilevamento StaticoStatico RapidoRapidoL1 L1 e L2
Tempi Tempi consigliaticonsigliatididi occupazioneoccupazione:: 20 min - 6+ SVs 8 min - 6+ SVs
25 min - 5 SVs 15 min - 5 SVs30 min - 4 SVs 20 min - 4 SVs
Ricevitori L1 (singola frequenza) dovrebbero esere usati solo per baseline inferiori a 10 km
Se una stazione presenta multipath inevitabile il tempo diosservazione deve essere maggiore
Per baseline sopra 15 km è opportuno usare tempi di osservazionepiù lunghi. Un’ora è normale, a meno che la baseline sia superiore a 40 km; in tal caso adottare tempi di osservazione più lunghi.
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
21
RilevamentoRilevamento cinematico cinematico in tempo realein tempo reale
RTK RTK -- DGPSDGPS
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
22ComponentiComponenti del del sistemasistema RTK RTK
Controller
GPS Antenna
GSM/GPRS Modem o
Radio Modem +
Antenna
Tutti i componentidevono essere
presenti per entrambe le stazioni
(base e mobile)
Ricevitore
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
23RequisitiRequisiti Real Time Real Time KinematicKinematicAlmenoAlmeno 5 5 satellitisatelliti
comunicomuni
Tempo Tempo didi occupazioneoccupazione = 1 = 1 -- 30s DOPO 30s DOPO l’inizializzazionel’inizializzazione
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
24
ATTENZIONI OPERATIVE
- Struttura a stazione base (master) e ricevitore mobile (rover)
- La stazione base può essere composta da una stazpermanente
- E’ necessaria la comunicazione tra i 2 ricevitori- In fase di misura viene ricevuta la correzione diff. dal
rover- Si registrano le coordinate calcolare in tempo reale
dal rover- Sono possibili errori grossolani nel calcolo della
posizione
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
25
ATTENZIONI OPERATIVE
- Il segnale di correzione differenziale RTCM deveessere opportunamente selezionato
- Attenzione a non confondere il tempo di inizializzazionedai tempi di collegamento propri della telefonia mobile
- Alcuni operatori che lavorano i roaming sono sconsigliati
- Attenzione alla quota strumentale- Applicare correttamente i parametri di trasformazione
per muoversi nel DATUM corretto- Effettuare sempre verifiche sul campo
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
26RilevamentoRilevamento RTKRTK•• Baseline Baseline inferioriinferiori a 10 km (single a 10 km (single base) a meno base) a meno
che si operi con un segnale proveniente da che si operi con un segnale proveniente da servizi di rete su base regionaleservizi di rete su base regionale
•• E’ E’ necessarianecessaria l’inizializzazionel’inizializzazione prima prima didi acquisireacquisiredatidati..
•• DopoDopo l’inizializzazionel’inizializzazione l’accuratezzal’accuratezza è è centimetricacentimetrica. .
•• In In casocaso didi perditaperdita didi inizializzazioneinizializzazione, è , è necessarionecessario riguadagnarlariguadagnarla prima prima didi proseguireproseguire
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
27InizializzazioneInizializzazione RT OnRT On--TheThe--FlyFlyIl rilevamento sisvolge mentre il
sistema è in modalità FIXED
Richiede 5 satelliti in vista per entrambi i
ricevitori
L’elaboratore si avvaledi una combinazione di
dati L1 e L2RicevitoriRicevitori DoppiaDoppia FrequenzaFrequenza
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
28CasoCaso criticocritico: : perditaperdita didicomunicazionecomunicazione radio con la baseradio con la base
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
29SoluzioneSoluzione 1:1:AlzareAlzare l’antennal’antenna RadioRadio
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
30SoluzioneSoluzione 2:2:PosizionarePosizionare un un ripetitoreripetitore
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
31SoluzioneSoluzione 3:3:
PassarePassare allaalla modalitàmodalità mistamistacheche consenteconsente l’acquisizionel’acquisizione contemporaneacontemporaneadeidei datidati per postper post--processamentoprocessamento (PPK)(PPK)
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
32SoluzioneSoluzione 4: 4: UsareUsare un un collegamentocollegamento alternativoalternativo
•• TelefonicoTelefonico GSM / GPRSGSM / GPRS•• Via Internet (Via Internet (NtripNtrip o o direttamentedirettamente susu IP)IP)•• Collegarsi ai servizi di posizionamentoCollegarsi ai servizi di posizionamento
regionali !!regionali !!
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
33Metodo della calibrazioneMetodo della calibrazioneal fine di agganciarsi a sistemial fine di agganciarsi a sistemidi riferimento localedi riferimento locale
Sistema della calibrazione
-Il ricevitore o il software richiedono di inserire lecoordinate di almeno 4 vertici noti nel sistema locale
- Viene calcolata la trasformazione con variazione di scala e con gli scarti della trasformazione
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
34CalibrazioneCalibrazione PlanimetricaPlanimetrica•• AlmenoAlmeno 3 3 verticivertici didi controllocontrollo
•• 5 5 puntipunti raccomandatiraccomandati
= GPS observation= GPS observation= Control Point= Control Point
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
35RotazioneRotazione
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
36TraslazioneTraslazione
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
37ScalaScala
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
38ScartiScarti
Scarto
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
39
TRACCIAMENTOTRACCIAMENTO
Approccio molto utile e produttivo nel caso di
dover operare in operazioni di tracciamento o di
aggancio a sistemi locali di riferimento
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
40RequisitiRequisiti PP PP KinematicKinematic
Tempo Tempo didi occupazioneoccupazione = 1 = 1 -- 30s DOPO 30s DOPO l’inizializzazionel’inizializzazione
AlmenoAlmeno 5 5 satellitisatelliti comunicomuni
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
41PP Kinematic SurveysPP Kinematic Surveys
•• Baseline Baseline idealiideali inferioriinferiori a 15 kma 15 km
•• E’ E’ necessarionecessario acquisireacquisire datidati a a sufficienzasufficienzaper per permetterepermettere la la soluzionesoluzione dell’ambiguitàdell’ambiguitàdidi fasefase all’internoall’interno del software del software didielaborazioneelaborazione
•• MentreMentre sisi è in è in campagnacampagna, , l’inizializzaizonel’inizializzaizonenon non corrispondecorrisponde ad ad unauna accuratezzaaccuratezzacentimetricacentimetrica
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
42ProcessoProcesso didi CalibrazioneCalibrazione
Horizontal AdjustmentHorizontal Adjustment•• RotazioneRotazione•• TraslazioneTraslazione•• ScalaScala
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
43
EsempiEsempi -- ApplicazioniApplicazioni
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
44
Inserimento cartografico di pozzi piezometrici in sito inquinato.
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Prof. Giorgio vassena
45Problemi di trasformazione di coordinate per “orientare”
un rilievo GPS in un sistema locale di coordinate rettilinee
904
901
902
159903
69
92
114
143
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
46
TRACCIAMENTO DEI PUNTI DI INDAGINE GEOGNOSTICA LINEA A.V. MILANO-BOLOGNA
La master può essere spostata durante le operazioni di rilievo senza ricalcolarei parametri di calibrazione
Master 1
Master 2
Eulerianoe
n
NE
Rettilineo F.S.
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
47
TRACCIAMENTO DEI PUNTI DI INDAGINE GEOGNOSTICA LINEA A.V. MILANO-BOLOGNA
Area di calibrazionedmax = 17 km
Area di tracciamento dmax = 3,7 km
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
48
Tracciamento indagini geognostichelinea TAV Milano-BolognaI Fase: Calibrazione sui vertici della rete di inquadramentoII Fase: Tracciamento dei punti, a partire dalle coordinate “rettilinee” di progetto
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
49
FabbricatoPunto fiduciale
Vertice GPS rilevato in statico o RTK
Vertice GPS rilevato in statico o RTK
Nord sistemaNord strumento
Azimut
Direzione
Orientamento
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
50
Discarica RSU Montichiari – Modello digitale del terreno
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
51
Discarica RSU Calcinato – Rilievo di alcune sezioni longitudinali
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
52Dispositivi Mobile GIS DGPS e post processamento staticoDispositivi Mobile GIS Dispositivi Mobile GIS DGPS e post DGPS e post processamentoprocessamento staticostatico
DATALOGGERDATALOGGER
RICEVITORE GPSRICEVITORE GPS
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
53APPLICAZIONE AGGIORNAMENTO APPLICAZIONE AGGIORNAMENTO
WEBWEB--GISGIS
2003 – Gruppo di topografia – Università degli Studi di Brescia
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
54
Classi di ricevitori GPSClassi di ricevitori GPSClassi di ricevitori GPS
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
55
Ricevitori GPS - solo codice
accuratezze
posizionamento assoluto: 5-10 m
posizionamento differenziale con dati di solo codice (DGPS): 1,5-2 m
applicazioni tutte le applicazioni di navigazione e applicazioni GIS
Nota: Le applicazioni DGPS, dato il basso grado di precisione, possono essere differenziate anche su basi di notevole lunghezza (70-100 km).
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
56Ricevitori GPS singola frequenza L1
accuratezze
posizionamento assoluto: 15-20 m
applicazioni
posizionamenti differenziali in modalità statica (es. realizzazione di reti)
applicazioni GIS o posizionamenti cinematici
posizionamento statico su basi di lunghezza < 10 km: inferiore ai 10 cm
Posizionamento cinematico: 0,3-2 m
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
57Ricevitori GPS doppia frequenza L1/L2
accuratezze
posizionamento assoluto: 5-10 m
applicazioni
posizionamenti differenziali in modalità statica (es. realizzazione di reti) e applicazioni geodetiche
posizionamenti cinematici di precisione e tracciamento
posizionamento statico su basi di lunghezza < 30 km: 1-3 cm
Posizionamento cinematico su basi di lunghezza < 20 km: 2-5 cm
:: Il rilievo GPS e il posizionamento in tempo reale ::
Università degli Studi di Brescia Prof. Giorgio vassena
58
Grazie dell’attenzione