Monitoraggio di reti permanenti GNSS: schema di azione, procedure implementate e loro applicazione a un caso di studio

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Prospero Marchi
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1 Monitoraggio di reti permanenti GNSS: schema di azione, procedure implementate e loro applicazione a un caso di studio L. Biagi, S. Caldera, C. Porporato, M. Roggero, M. G. Visconti Convegno nazionale SIFET 2012 Modena, settembre stefano.caldera@g-red.eu

Il monitoraggio di una rete permanente Se la rete è numerosa, occorre disporre di una metodologia semplificata per l analisi dei risultati Le posizioni di SP di reti GNSS che distribuiscono un

2 Il monitoraggio di una rete permanente Se la rete è numerosa, occorre disporre di una metodologia semplificata per l analisi dei risultati Le posizioni di SP di reti GNSS che distribuiscono un Sistema di Riferimento devono essere monitorate con la minore latenza e la massima accuratezza possibili Sono possibili diverse scale di latenza Il monitoraggio deve essere condotto con continuità nel tempo Il monitoraggio può avvenire mediante compensazione e inquadramento della rete nel sistema di riferimento e un successivo controllo delle stime delle posizioni

3 Il monitoraggio di una rete permanente MONITORAGGIO DELLA RETE QUASI TEMPO REALE: CALCOLO GIORNALIERO uso dei prodotti IGS rapidi, alla mezzanotte, permette il controllo quasi immediato della stabilità delle stazioni. FINALE: DUE SETTIMANE DI LATENZA uso dei prodotti IGS finali, fornisce le massime accuratezze e le stime finali. ISTITUZIONE RETE / NUOVE SP INQUADRAMENTO PRELIMINARE calcolo immediato della posizione delle SP per il loro inserimento nella rete.

Indice Descrizione della rete di studio Descrizione del processo di monitoraggio POLITO + POLIMI Il calcolo giornaliero Il calcolo preliminare

4 Indice Descrizione della rete di studio Descrizione del processo di monitoraggio POLITO + POLIMI Il calcolo giornaliero Il calcolo preliminare delle coordinate Il KML giornaliero: stabilità Il calcolo e monitoraggio finale Il KML finale: stabilità + qualità L aggiornamento delle coordinate rete

5 La rete test Rete SmartNet ItalPoS (Leica Geosystems Italia) scala nazionale, oltre 200 SP attive (09/2012), inquadrata e monitorata in IGS08 dal 01 settembre 2008, servizi erogati: posizionamento RTK, rinex delle SP, servizi POLAR, distribuzione della rete nel sistema cartografico nazionale (ETRF2000- RDN),

6 Il processo di monitoraggio Calcolo preliminare delle coordinate + calcolo giornaliero Procedure NETDOWNLOAD Politecnico di Torino Monitoraggio e calcolo finale delle coordinate + aggiornamento coord. rete Procedure REGNET Politecnico di Milano

7 Il calcolo giornaliero (1) NETDOWNLOAD GNSS data manager calcolo con il Bernese GPS Software, automatizza tutte le fasi del lavoro: scarico dati, scrittura del BPE, analisi dei risultati, scrittura di report numerici e grafici e allarmistica, invio dei report e dei grafici via , scritto in Fortran, distribuito sotto la GNU General Public License, prima versione: 2005, versione disponibile online: 4.06 (a breve l ultima completa),

8 Il report giornaliero numerico (1) Presenza dei dati: segnala le stazioni che presentano una disponibilità di epoche inferiore al 60%. Il controllo viene svolto sugli ultimi 7 giorni (DOI) e fornisce il valore medio: CONTROLLO DATI: % epoche disponibili < 60% ======================================================= DOY media NOT ZIMM ALAT ARCA AREZ ASCO CIPV

9 Il report giornaliero numerico (2) Differenza tra coordinate stimate e coordinate a priori: segnala le stazioni che presentano valori di: de > 0.02 m dn > 0.02 m dh > 0.03 m con i sigma di stima. STAZ delta(e) delta(n) delta(h) sigma(e) sigma(n) sigma(h) =================================================================== ANCG AQUM ARCE

10 Il report giornaliero numerico (3) Serie temporali: prodotti giornalmente e resi disponibili su indirizzo FTP fruibile dai gestori della rete e dai gruppi universitari coinvolti nel progetto ItalPoS.

11 stazioni fissate per il calcolo, Il KML giornaliero (1) stazioni calcolate con delta coordinate rispetto alle apriori ENTRO tolleranza*, stazioni NON calcolate nella giornata, stazioni calcolate con delta coordinate rispetto alle apriori e sigma planimetrico FUORI tolleranza*. *Tolleranze: de,dn < 0.02m dh <0.03m sigma.plan < 0.10m

12 Il KML giornaliero (2)

13 Il calcolo preliminare delle coordinate Serie temporali: utilizzo di almeno 5 giorni di soluzioni giornaliere, stima con il BSW5.0 (routine compar), report di calcolo inviato ai gestori della rete e ai gruppi di ricerca coinvolti nel progetto.

14 Il monitoraggio finale (1) RegNet: diagramma di flusso Creazione della campagna Bernese Definizione della sessione Creazione delle cartelle d archivio Acquisizione dei dati (aggiornamento SW, RINEX, effemeridi, SINEX,..) Controllo presenza dati OK NO Definizione del sistema di riferimento (coordinate a priori per le stazioni d inquadramento) Warning e interruzione Compensazione della rete (BSW5.0) nel SR IGS08 Serie temporali Estrazione dei risultati e analisi di qualità Report testuali e grafici

Il monitoraggio finale (2) Al termine di ogni

estrazione e analisi delle 7 stime IGS08 giornaliere

notifica automatica in presenza di cattivi risultati

generazione KML settimanale Analisi dello storico,

15 Il monitoraggio finale (2) Al termine di ogni esecuzione (settimanale): Per ogni stazione, estrazione e analisi delle 7 stime IGS08 giornaliere e degli indici di qualità Report settimanale e notifica automatica in presenza di cattivi risultati Database storico Trasformazione a ETRF2000-RDN e generazione KML settimanale Analisi dello storico, modellizzazione delle serie di coordinate, generazione output testuali e grafici

16 Il monitoraggio finale (3) Risultati e indicatori estratti da RegNet ad ogni esecuzione: 1. presenza dei file, 2. verifica della correttezza delle informazioni (header), 3. presenza dei dati (# epoche, completezza osservazioni) (*), singola stazione 4. RMS di stima dell orologio dei ricevitori (*), 5. RMS di risoluzione dei cycle-slips, 6. numero finale di ambiguità iniziali, 7. percentuale di risoluzione delle ambiguità, singola base 7. RMS di risoluzione delle ambiguità (QIF), 8. RMS finale di stima, multibase 9. soluzioni giornaliere, loro ripetibilità e differenza con valori apriori. =============================================================================== # EPOCHS IN RINEX FILES =============================================================================== Tutti gli indicatori sono riportati nel report testuale e nel KML (*) Reiezione dei dati Threshold: 2760/2880 epochs wwww-d STATION EPOCHS STA4 (REF) 1283 STA3 (ADJ) 2640 =============================================================================== BASELINES WITH LOW % OF RESOLVED AMBIGUITIES (WITH QIF METHOD): =============================================================================== Threshold: 75.0 % yy-ddd Baseline %res STA1-STA2 72.9

17 Il monitoraggio finale: KML settimanale (1) 4 SIMBOLI OK! Attenzione! Problema! Nessun dato

18 Il monitoraggio finale: KML settimanale (2) 4 SIMBOLI OK! Attenzione! Problema! Nessun dato

19 Il monitoraggio finale: KML settimanale (2) 4 SIMBOLI Terremoto OK! Attenzione! Problema! Cambio antenna Nessun dato Passaggio SR

20 Il monitoraggio finale: KML settimanale (3)

21 Il monitoraggio finale: KML settimanale (3)

22 Il monitoraggio finale: KML settimanale (4)

23 Il monitoraggio finale: KML settimanale (5)

24 L aggiornamento delle coordinate rete La rete ha una configurazione variabile update annuale delle coordinate basato sulle 4 settimane più recenti: 1) calcolo a modello costante con eventuale reiezione outlier coordinate IGS08(t_update), 2) trasformazione IGS08 ETRF2000-RDN, 3) produzione di report e indici di qualità,

La trasformazione a ETRF2000-RDN (1) -1- stima dei parametri di una trasformazione di Helmert utilizzando come punti doppi le SP ItalPoS afferenti

25 La trasformazione a ETRF2000-RDN (1) -1- stima dei parametri di una trasformazione di Helmert utilizzando come punti doppi le SP ItalPoS afferenti alla rete RDN, -2- controllo dei residui della trasformazione, -3- applicazione dei parametri della trasformazione a tutte le SP della rete ItalPoS.

26 La trasformazione a ETRF2000-RDN (2) Esempio: aggiornamento Gennaio 2012 periodo considerato: settimane GPS , 31 SP comuni utilizzate per il calcolo della trasformazione, residui della trasformazione IGS08(2012.0) ETRF2000-RDN: E N U (mm) min (mm) max (mm) differenze in ETRF2000-RDN SP ItalPoS con l aggiornamento 2011: E N U media (mm) (mm) min (mm) max (mm) DARF cambio antenna tra i due aggiornamenti!

Conclusioni POLITO + POLIMI: implementazione di un sistema per il calcolo preliminare e finale e il controllo (semi)automatico di una rete di SP, controllo delle coordinate sia in quasi

27 Conclusioni POLITO + POLIMI: implementazione di un sistema per il calcolo preliminare e finale e il controllo (semi)automatico di una rete di SP, controllo delle coordinate sia in quasi tempo reale che con la compensazione finale settimanale, approfondito controllo di qualità dei dati e dei risultati, visualizzazione intuitiva e immediata degli indici di qualità (KML).

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