tesi di laurea - rilevamento.it scanner/tesi...facolta’ di ingegneria corso di laurea in...
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIAFACOLTA’ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio
Tesi di laurea:APPROCCI TOPOGRAFICI AVANZATI APPLICATI AL
MONITORAGGIO DI EMERGENZE AMBIENTALI IN AMBITO MONTANO
Relatore:prof. GIORGIO VASSENA
Correlatori:Ing. CARLO LANZIIng. MASSIMO GELMINI
Laureando:MAURO FROSIOMatricola n° 40529
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OBIETTIVOOBIETTIVOStudio di metodiche d’indagine e di
monitoraggio rapide ed efficaci, applicate ad emergenze ambientali in ambito montano
Sperimentare diverse modalità di rilevamento, allo scopo di definirne limiti e potenzialità
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SOMMARIOMonitoraggio con
STAZIONE TOTALE e LASER A SCANSIONE
Descrizione delle operazioni di monitoraggio
Sintesi dei risultati ottenuti dall’analisi dei dati
Analisi delle diverse modalità di rilevamento applicate
Risultati derivanti dalle elaborazioni
Monitoraggio con GPS e IMMAGINI SATELLITARI
Seracco della Punta S. Matteo
Lago Imja
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IL MONITORAGGIO DEL SERACCO DELLA IL MONITORAGGIO DEL SERACCO DELLA PUNTA SAN MATTEOPUNTA SAN MATTEO
33503350quota quota minmin
36003600quota quota maxmax
NNesposizioneesposizione
Ortles Ortles -- CevedaleCevedale
1 Maggio 2005 1 Maggio 2005 (R. Scotti)(R. Scotti)
Seracco della Punta S. MatteoSeracco della Punta S. MatteoUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237
AVVIO del monitoraggioAVVIO del monitoraggio
STAZIONE TOTALE
LASER SCANNER
Stimare movimenti orizzontali e verticali della massa di ghiaccio con procedura
speditiva ed economica
Estrapolare un modello 3D indagabile e misurabile
Seracco della Punta S. MatteoSeracco della Punta S. MatteoUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237
Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALEStrumento Wild T1000
Peso strumento con batteria integrata 5,6 kg
Range di temperatura -20°C to +50°C
Precisione angolare 15CC Hz/V
Produttore Wild Leitz, 1986
Seracco della Punta S. MatteoSeracco della Punta S. MatteoUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237
Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALE
CARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO
1.1. Rete topografica d’inquadramentoRete topografica d’inquadramento
200
300
100
P.ta S. Matteo
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Monitoraggio con Monitoraggio con STAZIONE TOTALESTAZIONE TOTALE
CARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO
200
300
100
2. Ripetizione di misure angolari
5 sessioni di misura: 19, 20 luglio10 agosto30 agosto14, 15 settembre8 novembre
Variazioni angolari, indice di movimento
orizzontale e verticale
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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALECARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO
3. Stima degli spostamenti
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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEPROBLEMATICHEPROBLEMATICHE
1. Impossibilità di materializzare i punti collimati
2. Necessità di condizioni atmosferiche favorevoli
Scelta di punti il più possibile Scelta di punti il più possibile riconoscibiliriconoscibili
Accessibilità e svolgimento delle Accessibilità e svolgimento delle operazioni di monitoraggiooperazioni di monitoraggio
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Monitoraggio con STAZIONE TOTALE
Stima delle precisioni del metodo di Stima delle precisioni del metodo di restituzione dei risultatirestituzione dei risultati
•• σσS S orizoriz = 30= 30--40 cm40 cm
•• σσS S vertvert = 30= 30--40 cm40 cm
Errore strumentaleErrore strumentale
Errore di puntamentoErrore di puntamento
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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALE
10 Agosto 10 Agosto –– 20 Luglio20 Luglio 8 Novembre 8 Novembre –– 20 Luglio20 Luglio
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Monitoraggio con Monitoraggio con STAZIONE TOTALESTAZIONE TOTALE
Spostamenti verticali(con riferimento al 20 Luglio)
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
S1 S2 S3 S8 S9 S10
S11
S12
S13 F2 F3 F4 F5 G2
Pun
to
mon
itor
ato
Spos
tam
enti
ver
tica
li [m
]
10 Agosto - 20 Luglio30 Agosto - 20 Luglio15 Settembre - 20 Luglio8 Novembre - 20 Luglio
survey accuracy
Spostamenti verticaliSpostamenti verticali
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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALE
Spostamenti orizzontali in direzione destra-sinistra idrografica (con riferimento al 20 luglio)
-16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
S1S2S3S8S9
S10S11S12S13F2F3F4F5G2
Punt
o m
onit
orat
o
Spostamento [ m]
8 Novembre - 20 Luglio
15 Set tmbre - 20 Luglio
30 Agosto - 20 Luglio
10 Agosto - 20 Luglio
Sinistra idrografica
Destra idrografica
survey accuracy
Spostamenti orizzontaliIn direzione destra-sinistra
idrografica
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Monitoraggio con LASER SCANNER
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Monitoraggio con LASER SCANNER
STRUMENTOSTRUMENTO
Laser scanner Riegl LPM-2K
Principio di funzionamento: TOF (Time of fly)
Dati rilevati: - posizione x,y,z - intensità del segnale laser di ritorno
(riflettanza)Portata: fino a 2500 mN° punti misurati: da 0,25 a 1 sec/pto
Batteria a 12VALIMENTAZIONE
Focale 28, 50, 85mmOBIETTIVI CAMERA
14,6 kgPESO
232 x 300 x 320 mmDIMENSIONI PRINCIPALI
±180 gradi orizzontalmenteDa ±135 gradi a -60 gradi
verticalmenteAMPIEZZA
SCANSIONE
Da 0,25 a 1sec/puntoNr PUNTI MISURATI
0,9 μm (infrarosso vicino)LUNGHEZZA D’ONDA LASER
1,2 mradDIVERGENZA FASCIO LASER
10 mmRISOLUZIONE
± 50 mm (singola scansione)PRECISIONE SULLA DISTANZA
Fino a 2500 m con target con 80% riflettivitàPORTATA
RIEGL LPM-2K con CanonEOS 300DSENSORE
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Monitoraggio con LASER SCANNER
CARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO
3 FASI
3. Creazione del prodotto finale
2. Acquisizione e controllo dati
1. Pianificazione del rilievo•• Organizzazione tecnica e logistica
• Localizzazione del punto di scansione
•• Impostazione dei parametri strumentaliImpostazione dei parametri strumentali
•• Scansione laser dell’oggettoScansione laser dell’oggetto
•• Scansione dei segnali di riferimentoScansione dei segnali di riferimento
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Monitoraggio con LASER SCANNERCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO
•• GeoreferenziazioneGeoreferenziazione
•• PrePre--elaborazioneelaborazione
•• TriangolazioneTriangolazione
•• MappaturaMappatura
3. Creazione del prodotto finale
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ELABORAZIONI E RISULTATIELABORAZIONI E RISULTATI
Immagine SOLIDA
Conoscere le coordinate del punto oggetto selezionato Misure 3D di distanze, aree e superfici
Stima del VOLUME3450
3460
3470
3480
3490
3500
3510
3520
3530
3540
3550
3560
3570
3580
3590
SurferSurfer::
905800 m905800 m33
RiProfileRiProfile::
932800 m932800 m33
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IMJA IMJA LakeLakeEverest Everest RegionRegion
Il lago ImjaIl lago ImjaUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237
Il lago IMJA
Situato sulla parte terminale del ghiacciaio Imja, all’interno del
Parco Nazionale dell’Everest, in Nepal
Latitudine 27° 59’ N Longitudine 86°56’ EQuota 5000 m s.l.m.
La nascita del lago è attribuibile alla fine degli anni ’50, dovuto allo scioglimento del ghiacciaio
Volume d’invaso superiore a 30 milioni di m3
Monitoraggio della diga morenica di contenimento
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Il rilevamento si inserisce all’interno delle attività della “Changri Nup Glacier Monitoring
Expedition 2005: Imja survey”
Inserita nel progetto strategico Ev-K2-CNR del Consiglio Nazionale delle Ricerche
OBIETTIVI:OBIETTIVI:
Variazioni morfologiche del canale di drenaggio superficiale
del lago
Spostamenti della diga morenica di contenimento del lago
Il lago IMJA
Il lago ImjaIl lago ImjaUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237
Monitoraggio del lago IMJA
CARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO
Impiego del sistema di posizionamento GPS in modalità cinematica in tempo reale (RTK)
Stazione Master: posizionata in corrispondenza del vertice “lago 2”
Ricevitori Rover: trasportati in appositi zaini
Trasmissione del segnale garantita da radio PDL
ACCURATEZZA: 2-3 cm planimetria5 cm altimetria
Il lago ImjaIl lago ImjaUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237
Sono stati acquisiti dati relativi a:
• 7 sezioni trasversali agli argini del torrente (A, B, C, D, E, F e G)
• 4 sezioni che coprono tutta la zona detritica del lago (1, 2, 3 e 4)
• Circa 170 punti necessari a descrivere l’ingombro
planimetrico del canale emissario
IL RILIEVO GPSIL RILIEVO GPS
PUNTI DI SEZIONE: spostamenti altimetrici
PUNTI DI VELOCITA’: spostamenti planimetrici
PERIMETRO DEL TORRENTE: variazioni morfologiche del canale
emissario
Monitoraggio del lago IMJA
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Monitoraggio del lago IMJAMonitoraggio del lago IMJARISULTATIRISULTATI
Spostamenti Spostamenti verticali delle verticali delle
sezioni trasversalisezioni trasversali
Variazioni altimetriche modeste, rispetto al 2001Variazioni altimetriche modeste, rispetto al 2001La maggior parte dei punti monitorati ha mostrato La maggior parte dei punti monitorati ha mostrato
spostamenti verticali inferiore al metrospostamenti verticali inferiore al metro
Spostamenti Spostamenti planimetrici dei planimetrici dei
“punti di velocità”“punti di velocità”Lago 2
IMJA LAKE
1-43
1-32
1-37
2-33
2-26
3-24
3-29
2-16
3-11
1-2
1-30
4-21
4-9
3-19
2-4
3-4
4-6
2-36
3-7
1-14
N 100 m
1 m
2005-2002
2005-20032003-2002
Variazioni Variazioni planimetriche del planimetriche del canale emissariocanale emissario
Lago 2
IMJA LAKE
N 100 m
IMJA LAKE
Anno 2001Anno 2002Anno 2003Anno 2005
SOSTANZIALE STABILITA’ DELLO SBARRAMENTO GLACIO-MORENICO A
VALLE DEL LAGO
Monitoraggio del lago IMJA
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Monitoraggio del lago IMJAStima dell’arretramento della fronte
glaciale confluente al lago, con IMMAGINI SATELLITARI
9 Ottobre 20059 Ottobre 2005
1. Acquisizione delle immagini
2. Georeferenziazione
3. Valutazione dei parametrici geometrici
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Monitoraggio del lago IMJAStima dell’arretramento della fronte Stima dell’arretramento della fronte glaciale confluente al lago, con glaciale confluente al lago, con IMMAGINI SATELLITARIIMMAGINI SATELLITARI
14 Ottobre 2000
23 Ottobre 2003 29 Novembre 2005
30 Aprile 2001
1. Acquisizione delle immagini
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Stima dell’arretramento della fronte Stima dell’arretramento della fronte glaciale confluente al lago, con glaciale confluente al lago, con IMMAGINI SATELLITARIIMMAGINI SATELLITARI 2. Georeferenziazione
- In proiezione UTM Datum Everest 1830; cartografia del 1992 vettorializzata
- Software “ArcGis”
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Stima dell’arretramento della fronte Stima dell’arretramento della fronte glaciale confluente al lago, con glaciale confluente al lago, con IMMAGINI SATELLITARIIMMAGINI SATELLITARI
-8022010090Zona mediana
230200160150Zona settentrionale
750650380100Zona meridionale
Dal 1992al 2005
Dal 1992al 2003
Dal 1992al 2001
Dal 1992al 2000
Arretramento totale della fronte glaciale [m]
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CONCLUSIONI
Il monitoraggio con STAZIONE TOTALE
Procedura efficace, economica e speditiva per il monitoraggio di crolli
glaciali
Il monitoraggio con LASER SCANNER
Unisce alla necessaria precisione di misura una notevole rapidità di
produzione dei risultati
Il monitoraggio con GPS RTK
Tecnica di rilevamento con caratteristiche di flessibilità ed
accuratezza, efficacemente applicabile in ambienti ostili ed isolati
Il monitoraggio con IMMAGINI SATELLITARI
Risultati qualitativi, ma con metodologia a basso costo e con il
minimo impiego di personale
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