ASITA 2005, Catania. Linee guida per la realizzazione di reti di stazioni permanenti di servizio

Transcript

1 ASITA 2005, Catania Linee guida per la realizzazione di reti di stazioni permanenti di servizio Battista Benciolini, Ludovico Biagi, Mattia Crespi, Ambrogio Manzino, Marco Roggero Università di Trento Politecnico di Milano Università di Roma La Sapienza Politecnico di Torino

2 I grandi capitoli tecnici Il disegno della rete, l installazione delle SP, le comunicazioni al centro di controllo, il dimensionamento del centro di controllo, le caratteristiche del SW di calcolo e distribuzione di servizi. In Italia: operative 3 reti test universitarie su scala regionale, operativa 1 rete regionale di servizio, appaltate 5 reti regionali di servizio, in appalto 1 rete regionale di servizio, in stesura altri bandi Quindi, tutto sviscerato?

3 Evidentemente no! Il lavoro intende presentare i principali problemi concettuali e logistici che devono essere considerati nella progettazione e gestione di una rete di SP GNSS destinata all erogazione di servizi di posizionamento. A tal proposito, si ritiene che la Comunità scientifica in ambito geodetico-cartografico debba preoccuparsi rapidamente di normare le procedure di progettazione, realizzazione, collaudo e gestione di una rete di SP (definizione di Capitolati) in modo da governare la crescita e diffusione di tali reti in un quadro di riferimento il più possibile omogeneo.

4 L apparente scansione dei problemi Scientifici (ad esempio l inquadramento della rete) Tecnici (ad esempio il dimensionamento del Centro di Controllo) Normativi (ad esempio gli utilizzi catastali) In realtà si connettono e definiscono un unico problema: come si gestisce, si rende coerente e si norma una rete nazionale di servizi regionali di posizionamento?

5 Le finalità della rete Una rete di SP GNSS finalizzata a servizi di posizionamento può erogare servizi di vario tipo: servizi tecnici (accuratezze da centimetriche a submetriche) in RT e PP, servizi scientifici (accuratezze subcentimetriche) in PP, servizi tecnici certificati in RT e PP: rilievo catastale, ricostruzione cinematica (voli fotogrammetrici, catasto strade, ) (richiesta di archiviazione delle misure e delle procedure di analisi dati); servizi accessori: stime dei ritardi troposferici ed ionosferici; formazione.

6 La carta dei servizi E essenziale definire una carta dei servizi che il gestore della rete si impegna a garantire all utenza con le relative caratteristiche di accuratezza ed affidabilità. Chi certifica il rispetto della carta dei servizi? In assenza di un autorità nazionale, un ipotesi: un servizio si dota di una consulta tecnico-scientifica, periodicamente la consulta: effettua test di buon funzionamento, relaziona pubblicamente i risultati.

7 Il sistema di riferimento Una rete di SP GNSS destinata all erogazione di servizi di posizionamento materializza un Sistema di Riferimento (SR) e lo distribuisce alla propria utenza. Sinchè necessario, un servizio deve inoltre fornire all utenza i metodi parametrici di trasformazione ad altri SR di comune utilizzo. Si devono definire (almeno) 6 operazioni.

8 Il sistema di riferimento 1) Scegliere il SR: attualmente la scelta più ragionevole è quella del sistema IGb00, realizzazione GNSS dell ITRS2000: massima coerenza con efemeridi precise e PCV ufficiali IGS; bassa latenza e alta frequenza di aggiornamento; IGb00, soluzioni settimanali: coordinate e velocità a t 0 (1998.0), coordinate all epoca centrale della settimana; sembrano migliori le seconde: ipotesi di linearità su tempi lunghi non sempre valida; maggior controllo sulla presenza di errori grossolani.

9 Il sistema di riferimento scegliere il SR (continua) Come utilizzare le soluzioni settimanali? si propone un interpolazione robusta su un numero significativo di settimane, multiplo di un anno per rimuovere le tipiche periodicità delle soluzioni. 2) Scegliere come materializzare il SR mediante la rete: le convenzioni (PCV, ), la metodologia di analisi e quella di inquadramento in IGb00: la scelta più ragionevole è quella di recepire le convenzioni e le metodologie adottate in sede internazionale (IGS).

10 Il sistema di riferimento 3) Definire gli approcci per il monitoraggio nel tempo (stima periodica di coordinate e velocità delle SP) Una scelta possibile è quella di: compensare quotidianamente per il controllo di qualità, compensare con latenza di 15 giorni per le coordinate. 4) Definire il criterio di distribuzione del SR all utenza in RT, ovvero la metodologia di materializzazione continua del SR: ogni quanto aggiornare le coordinate distribuite all utenza? Stabilire un ragionevole compromesso fra: accuratezza in ITRS, semplicità dal lato utente. Aggiornamento semestrale?

11 Il sistema di riferimento 5) Definire le procedure di trasformazione tra il SR materializzato dalla rete e i SR preesistenti: il problema della stima della trasformazione a 7 parametri, il problema della stima del campo di deformazione residuo. Una possibilità: inquadrata la rete in IGb00, stimate le connessioni dalle SP ai punti materializzanti il SR preesistente, si stimano i parametri di una Helmert fra IGb00 e SR preesistente; in presenza di sufficiente densità di connessioni: si stima il campo di deformazione fra IGb00 e SR preesistente.

12 Il sistema di riferimento 6) Definire i criteri di interconnessione tra reti contigue a) La coerenza del sistema di riferimento distribuito Si deve stabilire collettivamente: la scelta dei prodotti IGS (coordinate, PCV, troposfera, ) un protocollo di elaborazione dei dati (interpolazione, modellizzazioni, ) Un ipotesi: i gruppi interessati si specializzino nella produzione di SW per standardizzare le operazioni comuni; ad esempio: PoliTO: scaricamento del SR (NetDownload), PoliMi: materializzazione locale del SR (batch file per B5.0), UniRoma: interpolazione delle soluzioni settimanali (STottiW), Tutto deve essere aggiornato e distribuito via WEB

13 Il sistema di riferimento Definire i criteri di interconnessione tra reti contigue (continua) b) La coerenza nelle trasformazioni a SR preesistenti fornite da reti contigue Sperimentazione in atto: tutto da verificare! Le scelte relative ai SR devono essere condivise con tutti i soggetti che realizzano e gestiscono DB cartografici (ovvero con gli Enti cartografici).

14 Il disegno della rete Deve garantire la possibilità di erogare al massimo livello di accuratezza ed affidabilità (particolarmente stringente per servizi in RT) consentito tutti i possibili servizi. Dipende dal criterio di distribuzione del SR all utenza in RT e guida la scelta dei siti, attuata sulla base delle seguenti considerazioni.

15 Il disegno della rete Eventuale definizione di una gerarchia tra i siti della rete: siti per il monitoraggio geodinamico e del SR (EUREF o IGS), siti finalizzati al puro servizio. Requisiti e problematiche differenti; un intersezione: assenza di ostruzioni, accessibilità e sicurezza; disponibilità di elettricità e linea dati veloce; bassa rumorosità elettromagnetica. Tutte le reti oggi attive mostrano malfunzionamenti episodici (connessione dati!) di singole SP: può essere opportuno densificare il perimetro, aumentando del 20% il numero teorico minimo (condivisione dati fra regioni contigue).

16 L installazione delle SP Devono essere considerate e normate le seguenti questioni, recependo ove necessario, rivedendo ove opportuno, le prescrizioni adottate in sede internazionale (IGS, ): 1. caratteristiche della monumentazione dell antenna e della rete di controllo locale; 2. caratteristiche dei ricevitori GNSS e delle antenne; 3. connessioni fra ricevitore e antenna, alloggiamento dei ricevitori; 4. caratteristiche dei sensori ancillari (sensori meteo, orologi atomici esterni); 5. caratteristiche delle interfacce per la trasmissione dati; 6. connessione dati fra ricevitori e Centro di controllo; 7. salvaguardie elettrostatiche (parafulmini), elettriche (gruppi di continuità) ed informatiche (back-up interno ai ricevitori, attacchi informatici) delle SP.

17 La gestione della rete Le procedure di gestione sono finalizzate al rispetto della carta dei servizi ; debbono essere costantemente acquisite tutte le informazioni sulla funzionalità della rete che consentano di valutare periodicamente la qualità dei servizi erogati e la percentuale di conseguimento degli obiettivi indicati nella carta dei servizi.

18 La gestione della rete: il sito E essenziale implementare un sito web che indichi: le principali caratteristiche della rete e dei servizi erogati; le serie storiche di stima delle coordinate delle SP; le trasformazioni di SR per il RT e per il PP; chiare informazioni sull utilizzo del servizio. Il sito WEB deve inoltre fornire all utenza: notizie in RT sulla funzionalità della rete; indicatori statistici sul funzionamento della rete: ad esempio, georeferenziate, le seguenti informazioni storiche: numero di connessioni fallite per problemi di telefonia, numero di connessioni riuscite, numero di esiti fixed sul totale di connessioni, tempi medi di fissaggio.

19 La gestione della rete: in generale Fra le altre devono essere considerate e normate le seguenti questioni: funzionalità del RT (H24 o inferiore); numero di utenti contemporaneamente supportabili; HW del Centro di controllo: salvaguardie elettriche (gruppi di continuità), informatiche (gestione e back-up in mirror, attacchi informatici); SW di gestione della rete: controllo remoto della funzionalità delle SP, di erogazione dei servizi in RT, di erogazione dei servizi in PP

20 La gestione della rete: il RT I problemi aperti: le strategie di distribuzione dei servizi in RT (standard RTCM e NTRIP); le procedure di controllo di qualità in RT e di diffusione delle relative informazioni agli utenti; la verifica preventiva di compatibilità dei servizi in RT erogati con i ricevitori più diffusi e con i nuovi modelli via via disponibili. Ma, soprattutto, come normare e certificare i risultati RT? Memoria dei dati grezzi? Memoria degli indici statistici delle soluzioni?

21 La gestione della rete: i dati per il PP Nessun buco inutile (l effetto groviera) Le SP hanno UPS e memoria di massa: le comunicazioni no! I dati grezzi delle SP devono essere scaricati a posteriori, non ricostruiti dal RT. Nessuna nuova leggerezza (l effetto Philadelphia) Esiste uno standard IGS: Rinex+compattazione Hatanaka+compressione UNIX. I dati grezzi delle SP devono essere scaricabili in tale formato. Nessuna ambiguità (oltre a quelle di fase) L intestazione del Rinex deve essere coerente con gli standard IGS. Un unico SR 4D Le coordinate, le antenne,, devono essere correttamente trascritte e temporeferenziate in IGb00.

22 La gestione della rete: i servizi PP I servizi PP (ad esempio VRS): possono rappresentare una nuova evoluzione? Allargano la fascia di utenza? In ogni caso: per evitare l effetto groviera, i servizi PP devono essere calcolati sui dati scaricati a posteriori e non a partire dai prodotti RT; per la standardizzazione dei risultati, dovrebbero includere l elaborazione dei dati dell utente da parte del servizio, in base a un protocollo condiviso dai diversi servizi.

23 Le conclusioni Alcune prime sicurezze in un futuro (a breve) articolo. Nel medesimo lavoro: i tanti dubbi, alcune ipotesi di risposta. Ma (Sansò et al.): in assenza di un autorità, nessuna conclusione ufficiale!