CAPITOLO 6 CATASTO STRADALE, MOBILE MAPPING E NAVIGAZIONE GEODETICA NELLE RETI DI STAZIONI PERMANENTI

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1 PRIN 2004: I Servizi di posizionaento satellitare per l e-governent CAPITOLO 6 CATASTO STRADALE, MOBILE MAPPING E NAVIGAZIONE GEODETICA NELLE RETI DI STAZIONI PERMANENTI Stefano Gandolfi (1), Gianfranco Forlani (2) (1) DISTART - Dipartiento di Ingegneria delle Strutture, dei Trasporti, delle Acque, del Rilevaento, del Territorio, Università di Bologna, Viale Risorgiento Bologna (2) Dipartiento di Ingegneria Civile, dell Abiente, del Territorio e Architettura, Università degli studi di Para e-ail: gianfranco.forlani@unipr.it SOMMARIO Vengono prese in esae tre tipologie di navigazione e rilevaento cineatico, analizzandone i benefici nel contesto di una rete di stazioni peranenti. Dopo aver introdotto i veicoli rilevatori ed il Mobile Mapping, si illustra sinteticaente il panoraa dell hardware e software relativi ai sistei di posizionaento ed orientaento, descrivendone le probleatiche. Ci si soffera infine sull ipatto delle reti di stazioni peranenti sulla qualità, l organizzazione ed i costi di queste tipologie di rilevaento in presenza di una rete di stazioni peranenti. Il capitolo è copletato da due appendici inerenti l utilizzo di reti di stazioni peranenti in appoggio a rilievi di tipo cineatico, sia in tepo reale che post-processati: la pria applicazione riguarda il rilievo batietrico di alvei fluviali, la seconda il controllo di accuratezza per odelli digitali di superficie. 1 INTRODUZIONE Il terine Mobile Mapping (MM) è nato per indicare le tecniche di rilevaento da veicoli in oviento, in cui i dati acquisiti dai sensori di bordo vengono direttaente georeferenziati, ovvero espressi nel sistea di riferiento desiderato, grazie ad un sistea di posizionaento e orientaento installato sul veicolo. Storicaente, le prie applicazioni sono state quelle nel settore stradale, dove il rilievo interessa noralente una fascia di circa (o aggiore) a cavallo dell asse strada e viene effettuato a velocità tra 30 e 70 k/h. I settori priari di applicazione sono il catasto strade e la anutenzione stradale, nonché il rilievo di eleenti delle infrastrutture, delle reti e dei servizi urbani ed extraurbani situati lungo gli assi viari. Nell uso corrente il Mobile Mapping viene oggi esteso (Schwarz, El-Sheiy, 2004) a tutti i sistei di posizionaento ed orientaento in oviento che hanno appunto la capacità di georeferenziare autonoaente la posizione e l assetto di uno o più sensori installati a bordo: dal laser a scansione aereo, alla fotograetria diretta, ecc. Più correttaente si potrebbe parlare di sensor orientation attraverso un Position and Orientation Systes o POS, secondo la terinologia proposta dall attuale leader del settore, la canadese Applanix; infatti l obiettivo non è necessariaente il apping (cioè il rilievo topografico) a sepliceente la deterinazione di posizione ed assetto di un qualsivoglia sensore, indipendenteente dall ipiego finale dei dati da esso acquisiti. I sistei di posizionaento e orientaento più evoluti sono oggigiorno tipicaente costituiti da sistei integrati GPS e INS (Inertial Navigation Systes), che consentono di deterinare, in un sistea di riferiento apping assegnato (ad esepio una realizzazione del sistea geodetico-cartografico UTM- WGS84), la traiettoria e l assetto di un sistea di riferiento V solidale al veicolo nel corso di una issione, con una frequenza di capionaento anche olto elevata (dell ordine di Hz). A bordo del veicolo sono installati uno o più sensori, ciascuno caratterizzato da un proprio sistea di riferiento S e da un proprio rate di acquisizione delle isure: nelle applicazioni stradali noralente è sepre presente un sistea di ripresa, costituito da una o più telecaere, sia per docuentazione sia per effettuare isure con tecniche fotograetriche; a seconda del profilo della issione vengono poi i-

2 168 S. Gandolfi, G. Forlani piegati altri struenti di rilievo (in particolare il laser a scansione) od altri struenti specifici per l acquisizione di caratteristiche della pavientazione stradale (quali rugosità, fessurazione, ecc.). I dati rilevati da ciascun sensore nel proprio riferiento vengono georeferenziati (riferiti al sistea apping) a partire dai dati POS, tenendo conto dei bracci di leva e dei disallineaenti propri di ogni sistea di riferiento sensore rispetto al sistea di riferiento veicolo nonché dell asincronia di acquisizione tra sistea di posizione e sensore. Perché il veicolo sia operativo è quindi necessario che un sistea di sincronizzazione riporti ad un unica base teporale i dati acquisiti e che siano stati preliinarente deterinati i bracci di leva e i disallineaenti di cui sopra. La stabilità eccanica delle posizioni ed assetti relativi tra i diversi coponenti, una volta accertata, consente allora di georeferenziare il dato di ogni sensore all istante di acquisizione. Interpolata la posizione e l assetto del sistea veicolo a quell istante, si ottiene la posizione del sistea sensore soando a quella di V il braccio di leva (espresso nel sistea apping) e l assetto del sensore oltiplicando la atrice di rotazione da sistea veicolo a sistea sensore per la atrice di rotazione da sistea apping a sistea veicolo. Spesso si sceglie il sistea veicolo V coincidente con il sistea struentale del sensore inerziale (Inertial Measureent Unit, IMU), detto anche sistea body (b), curando di installare l IMU con l asse x approssiativaente allineato con l asse longitudinale del veicolo e l asse z approssiativaente perpendicolare al pianale: in tal odo gli angoli roll, pitch e yaw restituiti dall IMU sono già olto prossii agli angoli di navigazione naturali del veicolo. Da un punto di vista sisteico e strutturale, coponenti fondaentali di un veicolo per il MM sono quindi il sistea di posizionaento ed orientaento, i sensori di bordo, il sistea di sincronizzazione, coordinati da un sistea di gestione; sistei ausiliari sono poi il sistea di archiviazione dati ed il sistea di alientazione dei dispositivi ed elaboratori. Il sistea di controllo e gestione deve consentire la verifica nel corso delle operazioni dello stato di ogni sistea, per controllare l andaento del rilievo. In particolare devono essere controllabili i paraetri di qualità dei dati di navigazione (stato della costellazione GNSS, coi relativi paraetri; stato della soluzione RTK, se disponibile; stato della soluzione di navigazione RealTie GNSS/INS, se disponibile); analogaente, occorre controllare o poter odificare lo stato ed i paraetri di acquisizione dei sensori (frequenze di capionaento, regolazione dei paraetri di luinosità e contrasto o del diafraa per le telecaere, ecc.); infine va prevista un interfaccia di gestione dell archiviazione, con possibilità di definire nuovi archivi/progetti e controllare la regolare eorizzazione dei dati, lo stato della eoria disponibile, ecc. Un analisi delle probleatiche relative ai sistei di posizionaento, con particolare riferiento alle reti di stazioni peranenti, è effettuata ai punti 3 e 4. Per definire le specifiche per un sistea di posizionaento e del suo interfacciaento ad un sensore o sistea di acquisizione dati, occorre ovviaente partire dai requisiti di precisione del rilievo e dall equazione di georeferenziazione del dato. Conoscendo le caratteristiche di precisione intrinseca (cioè riferita al proprio sistea di riferiento) dei sensori ipiegati, si valuta l effetto sulla posizione del punto restituito delle precisioni dei diversi terini dell equazione, attraverso la propagazione della varianza o sepliceente con siulazioni nueriche. Si riesce quindi a fare un bilancio di assia dei terini più rilevanti e dove quindi occorre cercare di igliorare le precisioni, per derivare infine la precisione (di posizione e angolare) del sistea di posizionaento, delle operazioni di calibrazione dei sistei sensore rispetto al sistea veicolo, ecc. 1.1 I Veicoli Rilevatori per il Catasto Stradale I veicoli rilevatori nel settore stradale nascono dalle ricerche del settore civile sulla navigazione terrestre inerziale, sviluppate prevalenteente presso l Università di Calgary (Canada) a partire dalla seconda età degli anni 80 (e proseguite nel corso degli anni 90 con l integrazione del GPS) dando vita ad una serie di prototipi; anche la realizzazione coerciale più significativa nel settore stradale (veicolo ARAN di Roadware Inc.) è canadese, pur non ancando esepi di veicoli rilevatori negli USA e in Europa, prevalenteente di tipo prototipale, realizzati da enti di ricerca di grandi aziende o da università. Mentre la tecnologia GPS è sostanzialente libera, con produttori di ricevitori e di software di elaborazione dei dati diffusi in diversi paesi, quella dei sensori inerziali è tuttora in larga isura soggetta a vincoli e restrizioni per evitare un uso a scopo ilitare da parte di alcuni paesi terzi; in particolare i sensori per la navigazione di alta precisione (strategic-grade e navigation-grade) sono prevalenteente sviluppati

3 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti 169 negli USA da Honeywell e Litton. Quando tali sistei vengono coercializzati coe coponenti di sistei integrati (ad esepio da Applanix) vi è un obbligo contrattuale a non divulgare il certificato di calibrazione dello struento. Vi sono anche produttori di sistei inerziali in Francia (Sage), Gerania (imar), con prodotti di caratteristiche adatte all ipiego nel MM. Nuerose sono poi le ditte europee (Regno Unito e Gerania in particolare) a anche canadesi, statunitensi e giapponesi che integrano i due sensori producendo sistei di navigazione GPS/INS; in tal caso il valore aggiunto del prodotto è dato appunto dall integrazione in terini di interfacciaento e sincronizzazione, elaborazione dei segnali, calcolo dei paraetri di posizione, cineatici e di assetto con filtro di Kalan nelle sue diverse ipleentazioni (loosely coupled, tightly coupled ecc.). In Italia, con l eanazione del D.L. 30 aprile 1992, n. 285, si dava inizio ad un procediento che, negli anni successivi e attraverso la pubblicazione di nore e decreti attuativi, doveva portare ad una più razionale organizzazione e gestione delle infrastrutture stradali, anche attraverso la forazione e l aggiornaento di un Catasto Stradale. Con il D.M. 1 giugno 2001 si specificavano le caratteristiche del Catasto e si prescrivevano le tepistiche di forazione dello stesso per le diverse categorie di strade. Sono quindi stati redatti capitolati specifici per la fornitura dei dati (rilevati o post-processati) e avviati i relativi bandi dai gestori delle strade, sia pur con odifiche e rivisitazioni rispetto al testo originario. Al oento, oltre al settore autostradale, dove l attenzione alla probleatica della anutenzione e della regolarità di esercizio attraverso anche l ipiego di veicoli rilevatori si era già forata da tepo, l ANAS e una serie di ainistrazioni provinciali hanno dato vita ad appalti per la realizzazione del catasto. Anche nuerosi couni stanno procedendo in tal senso, specie laddove la gestione dei servizi è già attuata o si appoggia a sistei inforativi territoriali. Per quanto riguarda il sistea di posizionaento e orientaento, coe detto la cobinazione GPS/INS è oggi quanto di più efficiente (in terini di produttività, affidabilità e precisione) la tecnologia possa offrire; vi sono poi iportanti differenze nelle odalità con cui si effettua l integrazione tra i due sistei GPS e INS e altrettanto iportanti sono le caratteristiche hardware, soprattutto per gli INS, in ordine alle prestazioni del sistea. Anzichè appoggiarsi al GPS, è possibile ipiegare altri sistei (ad esepio sono stati usati e vengono tuttora ipiegati per la navigazione apparati di radiolocalizzazione da stazioni terrestri o da satellite). In pratica tuttavia il GPS od un sistea equivalente è oggi irrinunciabile per i vantaggi in terini di copertura e precisione. Esistono in effetti anche veicoli per il MM che si affidano al solo GPS, con sistei ono, bi-, o tri-antenna (da Silva, Caargo, 2003; Varini et al, 2005). Nei sistei onoantenna l accuratezza è assai odesta e non consentirebbe il rispetto delle precisioni di capitolato italiane: non è possibile infatti deterinare alcun paraetro di assetto, se non integrando il sistea con inclinoetri e bussole elettroniche. Nei sistei a due antenne (presenti peraltro anche su sistei dotati di INS) è possibile ricavare aleno aziut e pitch (la disposizione tipica è infatti con le antenne distanziate sull asse longitudinale); ovviaente vi è un errore legato all angolo di roll, tanto più sensibile quanto aggiore è la pendenza trasversale della carreggiata. I sistei a tre antenne, posizionate alla aggior distanza possibile sepre per igliorare la sensibilità nella deterinazione degli angoli, perettono invece una soluzione copleta dell orientaento (posizione ed assetto). Coe verrà discusso al punto 2, le precisioni ottenibili dalla restituzione con veicoli rilevatori sono piuttosto asietriche: infatti in senso longitudinale l accuratezza decresce rapidaente con la distanza, perché l angolo di intersezione tra raggi oologhi è sepre olto piccolo ed il rapporto tra base e distanza di restituzione varia entro liiti piuttosto vasti (grossoodo da 4 a 15), assai aggiori di quelli della fotograetria aerea. Le esigenze di precisione angolare nell orientaento delle prese non sono invece altrettanto severe, data la scala fotograa noralente assai inferiore e quindi il inor rapporto tra errore angolare sul fotograa e corrispondente errore sul terreno. Errori di gradi centesiali in roll, pitch e aziut provocano errori di pochi c, date le distanze di colliazione ridotte: anche sistei pluriantenna basati sul solo GPS quindi sono sulla carta in grado di soddisfare le richieste di capitolato (Cazzaniga et al., 2006). In ogni caso, per ottenere precisioni nel posizionaento relativo cineatico delle 2 o 3 antenne sufficienti ad ottenere i valori appena citati è olto iportante la capacità di processare i dati cineatici GPS delle antenne nel odo più efficiente possibile, sfruttando i vincoli di posizione relativa tra le antenne (Manzino, Roggero, 2006), coe accennato nel punto 2. In pratica counque, la dipendenza continua dalla disponibilità della soluzione GPS rende questi si-

4 170 S. Gandolfi, G. Forlani stei non proponibili per un ipiego realente operativo: nella gran parte delle situazioni reali di rilievo infatti vegetazione, sovra e sottopassi, edifici, ecc. portano a frequenti loss of lock copleti, con pesanti ripercussioni sulla continuità e qualità della soluzione GPS. 1.2 Altre applicazioni del Mobile Mapping e della navigazione geodetica Coe detto, oltre al rilievo per il Catasto strade e la anutenzione stradale, nel Mobile Mapping sono copresi anche gli analoghi sistei per la fotograetria aerea e per il laser a scansione, tra i più iportanti nel settore del rilevaento. Rispetto a veicoli in oviento a terra, gli aeroobili sono, nella larghissia aggioranza dei casi (fanno eccezione le riprese a bassa quota in zone ontane), eno condizionati da ostacoli nella ricezione dei satelliti e quindi il dato GPS ha noralente una qualità igliore, salvo in condizioni di dinaica accentuata; nel corso delle virate (frequenti nel rilievo per strisciate di una porzione di territorio) si verificano tuttavia spesso cycle slip di una certa iportanza. Sia nella fotograetria diretta sia (soprattutto) nel laser a scansione non viene tuttavia eno l esigenza di sensori di assetto di elevata precisione e quindi dell ipiego di un sistea inerziale accanto al GPS; la qualità del dato GPS è counque fondaentale e quindi la distanza dalle stazioni di riferiento deve essere contenuta in k. La disponibilità di una rete di stazioni peranenti (essendo counque la nora il postprocessaento dei dati) auenta l affidabilità della soluzione; ancora più iportante per le aziende del settore è la riduzione dei costi e dei problei organizzativi, assai consistente specie per le riprese fotograetriche, in cui le condizioni eteorologiche sono fondaentali. Se la zona da rilevare è lontana dalla sede operativa della ditta a copresa nel raggio d azione del velivolo, può esser necessario antenere a lungo sul posto una squadra di topografi al solo scopo di attivare le stazioni di terra in tepo utile per sfruttare la finestra eteo adatta: i tepi di trasferiento della squadra dalla sede potrebbero infatti essere troppo lunghi per consentire di sfruttare le buone condizioni eteo. Un settore affine al Mobile Mapping, anche se piuttosto specifico, è quello dell ipiego del GPS cineatico nella verifica di DTM. Con l iportanza crescente assunta dai DTM nella protezione idraulica del territorio, nella progettazione e nella pianificazione stradale, e la diversificazione delle fonti (da iagini satellitari ad alta risoluzione, con precisioni di qualche etro, al laser a scansione, con precisioni di unodue decietri) occorre ettere a punto tecniche di verifica dei prodotti di grande produttività. Il GPS cineatico su autoveicolo si presenta in questo caso, aleno nelle zone aperte, coe lo struento più adatto: alcune delle unità operative hanno ipiegato questa tecnica, nell abito delle Reti di Stazioni Peranenti (RSP), per la verifica sia di DTM da laser a scansione sia (Crespi et al 2003) da iagini s iagini satellitari ad alta risoluzione. Da un punto di vista operativo, la presenza della RSP facilita, analogaente al Mobile Mapping, l esecuzione dei rilievi: cade la necessità di approntare e presidiare le stazioni di riferiento, i tepi e l affidabilità delle inizializzazioni (inevitabili e frequenti anche nelle zone relativaente aperte). Un altro settore di interesse del Mobile Mapping è quello delle rilevazioni batietriche fluviali o sotto costa; effettuate con profiloetri o scanner sonar, si sono appoggiate al GPS fin dall introduzione del sistea satellitare; in alcuni casi, coe quelli della deliitazione dei canali navigabili in alvei fluviali o lagune o in estuari soggetti a deposizione, la precisione di localizzazione dell ordine del etro è in genere sufficiente. Noralente questi tipi di applicazione si avvalgono per la trasissione delle correzioni differenziali di sistei tipo WAAS o EGNOS, che offrono precisioni adeguate. Una RSP necessariaente basata a terra, sarebbe altrettanto efficiente e più accurata per la navigazione fluviale, entre non verrebbe sfruttata pienaente, essendo usufruibile solo entro poche iglia dal perietro, nel caso della navigazione costiera. Per la deterinazione della rotta (dove si chiedono tolleranze inferiori al grado) sono stati e vengono tuttora ipiegati sistei ulti-antenna, coe ad esepio l Ashtech 3-diensional Direction Finding syste (3DF), che sono in grado di ricostruire l assetto del natante. In condizioni di are osso infatti l effetto di roll e pitch sulle antenne (noralente installate in posizioni elevate delle sovrastrutture) ipedirebbe un calcolo accurato dell aziut. Sistei coe il 3DF sono accreditati di precisioni da qualche decio sino a qualche centesio di grado, con sufficiente separazione tra le antenne, ovvero valori copatibili con l ipiego nel Mobile Mapping. Nei sistei di rilevazioni batietriche con sonar a scansione, per la deterinazione della direzione di

5 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti 171 scansione dell ipulso eesso, il sistea di rilevazione dell assetto è noralente affidato ad un inerziale; in altre applicazioni, ad esepio quelle con l ipiego del georadar, dove l assetto del sensore non deve essere onitorato con particolare precisione (Cina et al, 2006) può essere sufficiente l inforazione di aziut, ottenuta ad esepio con due antenne poste alla aggior distanza utile sull asse longitudinale dell ibarcazione; in altri casi invece si adoperano sistei inerziali di basso costo con sensori agnetici (MRU) per la deterinazione (alternativa alla coppia di antenne GPS) dell aziut. 2 PRECISIONE DELLA GEOREFERENZIAZIONE NEL MOBILE MAPPING Coe esepio di georeferenziazione nel Mobile Mapping e stia della sua precisione si presenta ora la restituzione fotograetrica stereo sincrona, ovvero quella che si ottiene tipicaente dall installazione di aleno una coppia delle telecaere del sistea di ripresa in posizione frontale, con inclinazione dell asse ottico di 5-10 sotto l orizzonte (Figura 1). La precisione teorica di restituzione del sistea dipende da quella degli orientaenti esterni, legati al GPS ed alla calibrazione geoetrica dei sistei di posizionaento e ripresa, dell orientaento interno (paraetri di calibrazione ottica), di colliazione e infine dalla geoetria di presa. Supponiao che la calibrazione ottica e geoetrica sia ben fatta, per cui il suo contributo all errore totale sia inferiore alle altre cause (fatto conferato dalle prove effettuate): restano quindi gli errori legati al GPS e quelli di restituzione stereo. Nelle iagini sincrone, dove appunto l orientaento relativo è fissato dalla calibrazione geoetrica, l errore dipendente dal GPS può essere assiilato ad un errore di orientaento assoluto della coppia stereo. Assuendo errori tra 2 e 10 c per le posizioni assolute ed errori di 1-3 c per le posizioni relative delle antenne, l errore in planietria varia da 3 a 18 c per distanze di restituzione tra 5 e 15 ; considerando un peggioraento del 50% per le precisioni in quota, i corrispondenti errori variano tra 4 e 25 c. Nelle iagini asincrone, essendo gli errori di posizione GPS diversi da iagine a iagine, possono esservi parallassi e quindi ci si può attendere che i valori di cui sopra auentino in qualche isura. Per iagini sincrone si può calcolare in pria approssiazione la precisione di restituzione stereo nel sistea veicolo assuendo il caso norale, cioè trascurando l inclinazione delle caere verso il basso: Z Z σ = σ longitudinale x 2 x 1 c B σ trasversale = 2 Z σ c 2 2 x1 2 x 1 + σ Z dove: Z = distanza caera-oggetto lungo l asse della caera; c = distanza principale; B = base di presa; σ x2-x1, σ x1 = precisione di isura della parallasse iagine e delle coordinate iagine; σ trasversale = precisione di restituzione in direzione X (trasversale al oto); σ longitudinale = precisione di restituzione in direzione Z (lungo la direzione di oto). c

6 172 S. Gandolfi, G. Forlani GPS POST. BASE B CAMER A SX GPS ANT. CAMERA DX Z DISTANZA Z PUNTO COLLIMATO Ricopriento odello X Figura 1 - Geoetria della restituzione stereo frontale da veicolo rilevatore. 2.1 Precisione teorica della restituzione stereo Sulla base delle ipotesi fatte, con una distanza principale di circa 6, pixel di 4.65 µ, risoluzione 1024x768 pixel e base tra le caere di 1.25, per una precisione di colliazione di 1 pixel e trascurando l inclinazione delle caere in senso longitudinale, si ottengono, per diverse distanze Z e colliazioni al centro o sul bordo iagine, i risultati riportati in Tabella 1. distanza () scala iagine 1: ricopriento odello () σ longitudinale () σ trasv. (centro i.) () σ trasv. (bordo i.) () Tabella 1 - Precisione della restituzione per coppie sincrone. I valori della tabella, che si discostano pochissio da quelli calcolati tenendo conto dell inclinazione delle caere, ostrano che per ottenere precisioni relative (nell abito cioè di un odello sincrono) accettabili (inferiori ai 10 c) occorre colliare entro i 15 etri. Tenendo conto anche degli errori GPS, le precisioni assolute dovrebbero quindi essere coprese tra 5 e 30 c, sepre nel edesio intervallo di distanze. 2.2 Equazione di georeferenziazione dei dati rilevati da un sensore di bordo Per eseplificare, si illustrerà l equazione di georeferenziazione di un sensore di ripresa, ad esepio la telecaera, ostrata in Figura 2..

7 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti 173 dove: Figura 2. Illustrazione dell equazione di georeferenziazione di un sensore di ripresa (El-Sheiy, 2003). r P r P = r IMU + R b b s b [ s PRs rp + rimu / - è il vettore posizione del generico punto P espresso in un sistea di riferiento cartografico (apping), ad esepio UTM-WGS84; r IMU - posizione dell origine del sistea sensore (centro di proiezione della caera) espresso in un sistea di riferiento cartografico; R b - è la atrice di rotazione dal sistea di riferiento dell IMU al sistea di riferiento apping, calcolata dall integrazione INS/GPS e interpolata al tepo t di ripresa dell iagine; R b s - è la atrice di rotazione tra il sistea di riferiento della caera (s=sensor) e dell INS (b), deterinata in fase di calibrazione; s - P s r P è il rapporto tra la distanza caera - punto P e la lunghezza del vettore - è il vettore delle coordinate iagine (x,y,-c) del punto P, isurato su un iagine ripresa al tepo t; b r - IMU / s è il vettore tra origine del sistea IMU e la caera, espresso nel sistea body (b); Il vettore r IMU s ] si ottiene dalla posizione dell antenna a seguito del processaento dei dati INS/GPS e tenendo conto del vettore posizione relativa tra antenna GPS e IMU r b IMU/GPS s r P ; (da isurare una volta per tutte in fase di calibrazione) e della rotazione da sistea body a sistea apping traite i dati di assetto dell INS: r IMU = r GPS - R r b b IMU/GPS Riassuendo i terini dell equazione di georeferenziazione, si hanno:

8 174 S. Gandolfi, G. Forlani terini variabili nel tepo, legati ai dati di navigazione isurati: r IMU, terini costanti, deterinati in fase di calibrazione del sistea di posizionaento: R b b r IMU/GPS terini costanti, deterinati in fase di calibrazione del sistea di ripresa rispetto al sistea di b b posizionaento: r /, IMU s isure nel sistea di riferiento del sensore: R s s s r P s, P (NB: nel caso in esae, è necessario introdurre il rapporto di scala P in quanto una sola iagine non è sufficiente a deterinare le coordinate di P; se il sensore fosse stato di tipo laser, le isure rilevate - angoli polari e distanza - sarebbero stati sufficienti). 2.3 Analisi delle precisioni richieste per i diversi sistei e sensori Per ipostare l analisi delle precisioni necessarie per i terini dell equazione di georeferenziazione, occorre specificare a quale tipo di restituzione ci si riferisce e, in relazione alle caratteristiche del sensore, con quale odalità viene attuata. Possiao infatti distinguere, nelle entità rilevate, tra posizioni (legate ad entità puntuali) e grandezze geoetriche (lunghezze, aree, distanze, angoli) associate ad entità diverse (lineari, areali, ecc). Per quanto riguarda le posizioni, le precisioni richieste sono noralente superiori ad 1, entre per le grandezze geoetriche si va da 10 c per la larghezza della sede stradale a qualche percento per le pendenze longitudinali e trasversali; per le aree (ad esepio nella isura della superficie di pannelli pubblicitari) si accettano errori di qualche percento. Per quanto riguarda le odalità di restituzione, distinguiao tra isure di grandezze geoetriche deterinate da isure sincrone o asincrone. Nel prio caso le grandezze (lunghezze, aree), in quanto indipendenti dal sistea di riferiento, risentono solo di errori legati al sensore ipiegato e non di quelli introdotti dal sistea di posizionaento e dalla calibrazione tra i due; in tutti gli altri casi (isure di posizione da dati sincroni o asincroni e isure di grandezze da dati asincroni) le precisioni dipenderanno dagli errori di tutti i terini dell equazione di georeferenziazione. Sotto questo aspetto, la restituzione fotograetrica aette acquisizioni (e restituzioni) sia sincrone sia asincrone; il laser a scansione è invece intrinsecaente asincrono (essendo caratterizzato da frequenza di acquisizione volte aggiori dell IMU, lo si potrebbe ritenere praticaente sincrono sul brevissio periodo). Un analisi più approfondita delle precisioni per quanto riguarda i sistei di ripresa, di posizionaento e le fasi di calibrazione è contenuta nei rispettivi punti. Di seguito si riportano i risultati di una siulazione d insiee, sulla base di alcune assunzioni seplificative e degli ordini di grandezza dei vari terini, allo scopo di valutare con quale accuratezza ogni fase (calibrazione e restituzione in particolare) andrebbe effettuata in odo da ottenere una precisione operativa assegnata (le incertezze sono date coe eq, errore quadratico edio). Non vengono qui tenuti in conto gli errori di posizione ed angolari del sistea di posizionaento e orientaento, la cui natura dipende strettaente dalle caratteristiche HW della coppia GPS/INS, dal odello di integrazione e processaento dati, nonché dalla costellazione GPS. Ipotesi: veicolo equipaggiato con coppia di telecaere: risoluzione 1024x768, pixel size di circa 5 icroetri, focale 6 ; distanze utili di restituzione tra 9 e 14 (scala iagine tra 1:1300 e 1:2300); base di presa = 130 c; eq della base = 1 c; eq degli angoli di Orientaento Relativo (OR)= 0.03 grd; precisione (eq) di isura sul piano iagine = 3.2 icron = 0.7 pixel; distanza tra fotograi consecutivi (base di presa longitudinale) = 5 ; bracci di leva rispetto IMU (origine del sistea Veicolo): IMU-Caere = 4 ; IMU-GPS = 4 ; restituzione fotograetrica stereo sincrona.

9 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti 175 Errore sul calcolo della posizione (a distanze di 9 e 14 ) longitudinalente: 5 12 c, trasversalente: 2 5 c. Errore di calibrazione della base di presa: longitudinalente: 6 12 c, trasversalente 1 4 c. Errore di calibrazione degli angoli di OR: longitudinalente: 1 9 c, trasversalente: 1 3 c. Errore angolare di calibrazione IMU/caera: longitudinalente: 1 9 c, trasversalente: 1 3 c. Errore sul calcolo della distanza (trasversalente, a distanze di 9 e 14 ) Restituzione fotograetrica sincrona, eq 3 7 c. Errore di calibrazione fotograetrico: base di presa: 3 7 c, angoli di OR: 4 5 c. Gli errori di restituzione sono di tipo accidentale, entre tutti gli errori di calibrazione hanno effetto sisteatico; entrabi sono funzione della distanza del punto colliato; ovviaente la loro entità ed il loro segno si copongono algebricaente con gli altri errori e possono quindi auentare o ridurre l errore coplessivo. Da questa analisi eerge quindi anzitutto la necessità di una deterinazione accurata dei bracci di leva interni (ovvero dei vettori tra origine del sistea veicolo e gli altri sensori) e degli angoli di rotazione tra sensori e sistea di riferiento veicolo; in caso contrario, si possono avere errori prossii a quelli propri della restituzione stereo. 3 LA STRUMENTAZIONE DEI SISTEMI PER IL POSIZIONAMENTO E L ORIENTAMENTO GEODETICO (GPS, INS E ODOMETRO) 3.1 Tecnologia GPS per i MMS La tecnologia GPS nell abito del rilievo ediante ezzi in oviento è struentazione di fondaentale iportanza per olteplici aspetti. Di tutti i sensori è l unico che consente un posizionaento direttaente in un sistea di riferiento geocentrico e dunque costituisce la base del posizionaento del ezzo obile e dunque anche dei sensori per il rilievo delle grandezze caratterizzanti la sede stradale in senso lato. Altri sensori quali piattafore inerziali e odoetri consentono invece di integrare il dato GPS e quindi fungono da supporto, ediante opportuni filtri, al calcolo delle traiettorie prodotte dal GPS laddove il posizionaento non risulti essere di sufficiente qualità. Le precisioni raggiungibili da un sistea GPS utilizzato in odalità cineatica sono centietriche a tale paraetro può essere variabile a seconda della struentazione e della odalità operativa di rilievo adottata. Dalla letteratura e da esperienze condotte dalle varie unità operative che si sono occupate del problea, il sistea GPS utilizzato nella odalità cineatica con l ausilio di una stazione GPS di riferiento posta ad una distanza di qualche decina di chiloetri, consente precisioni centietriche a condizione di aver adottato una buona procedura di inizializzazione e a condizione di non perdere l acquisizione dei satelliti. Tali condizioni all atto pratico non sono garantibili per l oscuraento da parte di ostacoli di un nuero significativo di satelliti nel corso del oto. Attualente chi opera in tale abito è equipaggiato con sistei integrati IMU/GPS che prevedono l utilizzo di due ricevitori GPS. Tale accorgiento consente da un lato una più rapida inizializzazione

10 176 S. Gandolfi, G. Forlani dell abiguità iniziale di fase e dall altro la deterinazione accurata dell orientaento (aziuth). Tale accorgiento infine consente anche un fissaggio dell abiguità iniziale di fase più rapido e sicuro anche a distanze dalla stazione di riferiento di circa 30k (fonte Applnanix). Chi produce e coercializza tali sistei prevede una acquisizione del dato di fase e una procedura di post elaborazione integrata con gli altri sensori disponibili di cui sopra. Le esperienze condotte dalle unità operative in tale abito hanno volto l attenzione principalente all utilizzo di reti di stazioni peranenti (anche in tepo reale) coe infrastruttura d appoggio per i veicoli allestiti per il rilievo speditivo ed anche all utilizzo di correzioni provenienti da satelliti geostazionari quali Onistar o il futuro servizio EGNOS Caratteristiche hardware La struentazione GPS per tali apparati deve essere costituita da un antenna di buona qualità deve essere in grado di scherare o attenuare l effetto di ultipath, dovuto alla presenza di superfici riflettenti alle lunghezze d onda tipiche del segnale GPS ed è bene dal punto di vista delle caratteristiche di qualità dei coponenti in ogni caso orientarsi su struentazione di tipo geodetico. I odelli più recenti di diverse case inoltre applicano un recupero di guadagno più elevato, per poter sfruttare anche un segnale debole (a causa per esepio dell attraversaento di fogliae). Questa caratteristica, che in alcune circostanze pratiche è vantaggiosa, ha però un effetto negativo legato al conteporaneo auento del livello di ruorosità del segnale. Anche il ricevitore quindi deve essere di tipo geodetico possibilente a doppia frequenza per la superiore qualità dell elettronica e in generale per poter fornire una soluzione con precisione centietrica. In realtà tali apparati devono prevedere una parte hardware che consenta l interfacciaento con altre apparecchiature e devono consentire la gestione di diverse tipologie di correzione (a partire dalle più tradizionali RTCM2.3 per arrivare alle più oderne coe l RTCM3.0 e le correzioni provenienti da sistei di correzione differenziale derivate da satelliti Geostazionari quali le correzioni Onistar ed EGNOS (coe verrà approfondito più avanti, anche la capacità di ricevere il segnale in banda L Onistar potrebbe risultare vantaggiosa). Nel caso in cui vengano installate due antenne sul veicolo, uno dei due ricevitori (e conseguenteente anche l antenna corrispondente) può essere singola frequenza perché è possibile effettuare una stia di tipo differenziale in relativo tra le due antenne e la base è estreaente corta. Nel caso si ritenesse fondaentale la correzione di tipo Onistar è iportante sottolineare coe tale correzione non sia usufruibile da tutte i ricevitori e attualente (a il panoraa di offerta è in continua evoluzione), solo alcune tipologie di ricevitori Trible, Topcon, Sokkia e Novatel consentono la corretta interpretazione di tali correzioni. Il segnale EGNOS invece sebra essere ipleentato in un aggior nuero di ricevitori Caratteristiche software Sono stati esainati alcuni tra i più diffusi software coerciali di elaborazione dati, per verificare quali siano le opzioni di processaento e le inforazioni a disposizione dell utente nel valutare la qualità del singolo dato di posizione restituito. Questo è iportante soprattutto per l ipleentazione della soluzione loosely coupled col filtro di Kalan, coe verrà chiarito più avanti. I software in coercio si differenziano anche di olto a seconda dell utenza a cui sono destinati. Infatti si va dal software che perette di ipostare tutta una serie di paraetri (ad es.: angolo di cut-off, scelta dei satelliti e del odello troposferico) destinato ad utenti con una certa esperienza, che perette di raffinare i risultati ottenuti coi paraetri di default, al software che perette solo di fissare le coordinate delle stazioni di riferiento e poco altro. Praticaente tutti però perettono di visualizzare i satelliti disponibili durante il rilievo e la qualità del segnale raccolto, aleno in una odalità grafica. I software coerciali dedicati alla navigazione sono di solito del secondo tipo, essendo rivolti a un utenza usualente eno specializzata nella isurazione GPS. Sostanzialente tutti i prograi rilasciano in uscita, per ogni posizione deterinata, una stia delle precisioni nelle tre coordinate (non le covarianze), il valore del PDOP e il tipo di soluzione (se ad abiguità fissate o float). Purtroppo difficilente si ha la possibilità di influire sui paraetri di elaborazione o

11 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti 177 counque di analizzare quante volte e dove è stato necessario inizializzare con OTF e con quale affidabilità l abiguità è stata fissata (o coe sono stati stiati i valori delle precisioni), specie per quanto riguarda il rilievo di tipo cineatico. Questo significa che occorre sviluppare etodi di valutazione epirica dell affidabilità sulla base di questi dati Calcolo dell'abiguità intera per sistei lineari discreti Uno degli aspetti studiati in odo particolare da una delle unità operative che hanno partecipato alla ricerca nel settore riguarda il calcolo e la stia delle abiguità intere di fase ediante alcuni approcci alternativi al filtro di Kalan, basati sull'elaborazione in blocco di tutte le osservazioni disponibili. Nella post-elaborazione di dati di natura cineatica fu già ostrata dal coordinatore nazionale la sostanziale equivalenza tra l'approccio basato su filtro di Kalan e l'applicazione dei inii quadrati ad un blocco di osservazioni. La ricerca condotta ha dunque focalizzato l'attenzione sull'approccio ai inii quadrati dinaico considerando il caso di un sistea lineare discreto nel tepo con bias costanti. Tale sistea presenta alcune particolarità in quanto si foralizza con una atrice norale sparsa che necessita di essere trattata in odo efficiente da algoriti adeguati Post processaento o Tepo reale Ai fini del rilievo stradale conta la ricostruzione della traiettoria percorsa, che può ovviaente essere calcolata in una fase successiva al rilievo (post processaento); un navigatore satellitare a bordo dotato anche di cartografia risulta counque essere utile anche da un punto di vista operativo, (anche se poi la traiettoria finale viene ricalcolata a posteriori) per svolgere i percorsi pianificati, specie in abito urbano Post Processaento del dato Attualente i produttori di sistei di navigazione geodetica integrata ipiegano algoriti di calcolo distinti per la navigazione (soluzione in tepo reale) e per il calcolo delle traiettorie finali. Tale scelta risulta da due considerazioni fondaentali: aggiore robustezza nel calcolo delle traiettorie integrate con i diversi sensori a posteriori e attuale difficoltà nell approccio real tie soprattutto di veicoli che si uovono a velocità di diverse decine di chiloetri orari. Per quanto concerne la pria, la soluzione in post-processaento consente di individuare la igliore traiettoria utilizzando opportuni filtri per cobinare i diversi sensori che percorrono avanti e indietro in senso teporale la traiettoria ed ottengono soluzioni più stabili. Tale approccio può essere utilizzato solo a posteriori. In erito alla seconda ragione, occorre considerare coe l approccio RTK sia estreente instabile a causa di nuerose variabili quali, la dinaica del veicolo, i problei di latenza e la distanza dalla stazione di riferiento e soprattutto la variabilità di costellazione dovuta principalente a scenari che cabiano rapidaente dovuti essenzialente al passaggio del veicolo sotto a ponti o gallerie o in zone a visibilità ridotta (percorsi cittadini). Dal punto di vista della precisione del rilievo, se i dati trasessi dalla stazione di riferiento vengono eorizzati (o counque resi disponibili) il post-processaento porta in generale ad un iglioraento della soluzione. Confrontando due soluzioni entrabe ottenute integrando sia dati inerziali sia dati GPS, il iglioraento viene stiato (fonte Applanix) in un fattore prossio a 2 sia per la planietria sia per le quote Soluzioni in tepo reale L aspetto del rilievo in tepo reale è attualente una delle frontiere che si sta studiando nell abito delle applicazioni per Mobile Mapping syste. Disporre di una soluzione accurata in real tie è counque utile anche ai fini del rilievo, in quanto ette in evidenza tratte dove si hanno difficoltà a antere elevati paraetri di qualità della soluzione; questo può consentire, se opportuno, di prendere provvedienti già sul posto (ad esepio ripetendo il percorso con una costellazione satellitare diversa). Il software di controllo dello stato del rilievo, installato sul veicolo, ha counque una visualizzazione dello stato della configurazione satellitare e fornisce indicazioni anche in assenza di soluzione RTK; tuttavia un dato RTK è assai più significativo. Da questo punto di vista, il odello di organizzazione del la-

12 178 S. Gandolfi, G. Forlani voro scelto dalla ditta ha rilevanza: se infatti il rilievo è fatto da personale poco esperto nel processaento, rinviato al rientro in sede o spedito elettronicaente al terine di ogni giornata, conviene una soluzione RTK perché così il personale addetto al rilievo è in grado iediataente ed autonoaente di prendere provvedienti nelle situazioni critiche. Per perettere la stia in tepo reale della posizione con precisione igliore di centietri, il ricevitore deve essere connesso a un ode di tipo GSM (GPRS, UMTS) o ad una radio ricetrasittente per ricevere le correzioni differenziali doppia frequenza da una stazione peranente o sei-peranente, situata in prossiità della zona del rilievo. Tenuto conto della diffusione prevista delle reti di stazioni peranenti sul territorio italiano, sarebbe auspicabile anche la possibilità di ricevere i paraetri di correzione differenziale da una rete di stazioni peranenti GPS. In questo caso è possibile inizializzare le isure anche a distanze superiori Affidabilità della soluzione RTK Esperienze condotte dalle unità operative (Bernabini et al, 2006; Cazzaniga et al, 2006) hanno esso in evidenza che vi sono situazioni in cui la differenza tra le due soluzioni (RTK e post-processata) può diventare di parecchi decietri o addirittura etri. Le ragioni di tali instabilità sono tuttora in fase di analisi anche se è possibile attribuire tale coportaento o a problei di latenza nella trasissione delle correzioni di fase o a problei nella stia delle abiguità in tepo reale o dei salti di ciclo. Il etodo RTK, dovendo far confluire in tepo reale in un unico centro di calcolo (il ricevitore GPS) due flussi di dati, ha la necessità di appoggiarsi ad apparati di trasissione secondari. Le correzioni differenziali vengono trasesse dalla stazione peranente al ricevitore traite dialogo tra ode GSM (o via internet nel caso del protocollo NTRIP, a in definitiva sepre dipendendo dalla rete GSM). Questa dipendenza dalla connessione GSM introduce dei casi in cui il Post-Processing risulta essere valido struento di controllo e correzione di posizionaento ottenuto in RTK. Qualora sia elevata la latenza di ricezione delle correzioni differenziali da parte del ricevitore GPS, dovuta a problei con la copertura GSM, o brevi interruzioni della connessione stessa, portano ad una deriva della soluzione RTK. Inoltre, un basso nuero di satelliti visibili, o interruzioni nella ricezione dei segnali (cycle-slips), portano ad una diinuzione di precisione ottenibile nel posizionaento RTK. Questi problei possono essere risolti ediante il controllo con il Post-Processing. Infatti, entre da un lato il rilievo RTK, dovendo fornire una risposta in tepo reale, non perette una approfondita analisi della costellazione satellitare e dei singoli segnali tracciati, il Post-Processing, attraverso la possibilità di elaborare i dati in diverse odalità, cabiando progressivaente i odelli di calcolo o intervenendo sul singolo segnale disturbato escludendolo dall elaborazione, perette di individuare le strategie di calcolo igliori per ogni condizione di rilievo (diverse cobinazioni nell uso delle fasi, diverse odellizzazioni degli errori ed altro). Per queste ragioni, praticaente tutti i software di elaborazione dei dati di navigazione sono ipleentati sia in versione real-tie sia post-processing; quest ultia è la odalità di nora adottata per ottenere la iglior stia della traiettoria Sistei di correzione satellitare Onistar ed EGNOS Per quanto riguarda i sistei di posizionaento in real tie da satellite, in Europa sono attivi il sistea EGNOS ed il sistea OniStar. EGNOS è un servizio fornito dall ESA con precisioni dichiarate di pochi etri (alcuni test indicano precisioni tra in planietria), legato a 34 stazioni peranenti e 3 satelliti geostazionari. Attualente è in fase di copletaento dei collaudi ai vari livelli di servizio. Richiede un ricevitore capace di ricevere delle correzioni da satellite geostazionario. Onistar invece è un servizio fornito da privati e offre tre livelli di correzioni differenziali: VBS, HP e XP. VBS è dichiarato dalla copagnia con precisione subetrica, entre i nuovi servizi HP e XP sono dichiarati rispettivaente il prio con un errore orizzontale (95% dei casi) di circa 10 c e nel 99% dei casi di eno di 15 c e il secondo con un accuratezza decietrica nel breve periodo e una ripetibilità sul lungo periodo igliore di 20 c al 95%. XP è quindi leggerente eno affidabile di HP. VBS è utilizzabile con ricevitori singola frequenza, entre XP e HP richiedono ricevitori doppia frequenza. Questo coporta che, se si vogliono utilizzare questi sistei e si vuole acquistare counque un ricevitore singola frequenza, sarà possibile effettuare il posizionaento single point solo per un antenna, entre la seconda

13 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti 179 dovrà essere georeferenziata in odalità relativa rispetto alla pria. Onistar opera in real tie, con possibilità di frequenza di capionaento fino a 5Hz e perette di evitare l uso di una stazione peranente. Il prezzo attuale per la sottoscrizione VBS per il Nord Aerica è 800 $ all anno. Per quel che riguarda le reali capacità del sistea Onistar in Italia bisogna segnalare che non sono stati trovati in letteratura risultati di test in loco sull utilizzo delle nuove versioni HP e XP, entre test sull utilizzo del sistea VBS successivi alla disattivazione della Selective Availability risalgono al 2000 e sebrano conferare le potenzialità subetriche. Viceversa, la copertura da parte del segnale Onistar non è garantita anche per il fatto che il satellite che invia tale correzione è relativaente basso all orizzonte in direzione Sud e dunque la presenza di ostacoli in direzione sud costituisce una interruzione nella ricezione delle correzioni facendo degradare rapidaente la qualità della soluzione. Canyon Urbani o vallate particolarente profonde possono divenire probleatiche per il posizionaento. Infatti tali correzioni si affacciano olto di più su applicazioni agricole o di differente natura Sistei Multi-antenna Nei prii anni 90, coe accennato nell introduzione, non essendo ancora particolarente sviluppata la tecnologia dei sensori inerziali a basso costo, sono state sviluppate procedure di elaborazione dei dati GPS che si appoggiavano a sistei ulti antenna su piattafore rigide. Il loro ipiego è stato particolarente apprezzato nella navigazione arittia, dove il ultipath è relativaente elevato e cycle slip sono olto frequenti a causa del rollio e beccheggio dei natanti. La riduzione del ultipath e la risoluzione pressoché istantanea dell abiguità sono necessarie per la stabilità della rotta. Una delle realizzazioni più significative tra questi sistei è il già citato Ashtech 3DF. L idea dietro le piattafore ultiantenna è quella di isurare con precisione la differenza di fase tra la rete di antenne, separate da alcune lunghezze d onda soltanto (in relazione alle diensioni della piattafora). Dal oento che la spaziatura delle antenne supera una lunghezza d onda, le abiguità tra ogni coppia di antenne differiscono di interi. Questo fatto può essere sfruttato per eliinare cobinazioni di abiguità dei ricevitori incopatibili con le interdistanze (note perché ben isurabili) tra le rispettive antenne. La differente lunghezza dei cablaggi aggiunge poi una piccola differenza costante, che può essere riossa con le doppie differenze tra due isure indipendenti di fase. La parte intera dell abiguità resta e, entre in casi statici può essere riossa con le differenze terze, in applicazioni dinaiche sono necessarie tecniche più coplesse di ricerca (van Grass e Braasch, 1991). Nell abito del progetto COFIN, sul problea della deterinazione dell abiguità intera in sistei di questo tipo è stato di recente proposta una tecnica alternativa (Roggero, 2006), che è stata applicata nel corso delle sperientazioni citate al punto 1 sia su veicoli rilevatori sia su natanti. Per la riduzione dell area di ricerca delle abiguità intere, oltre all introduzione di vincoli geoetrici, si è irrobustita ulteriorente la rete tra le antenne sfruttando il fatto che i paraetri del sistea (posizione e assetto) evolvono nel tepo con una dinaica i cui paraetri stocastici possono essere a loro volta oggetto di vincolo. Per la sperientazione sono stati trattati dati a singola frequenza: la lunghezza delle basi, infatti, difficilente può superare i 30 (ad esepio nel caso di applicazioni navali), pertanto il ritardo ionosferico è copletaente cancellato nelle differenze prie. 3.2 Sistei di navigazione inerziale Caratteristiche hardware (IMU) Un sensore inerziale contiene tre acceleroetri e tre giroscopi ontati ortogonalente tra loro, così da essere teoricaente allineati secondo gli assi di una terna cartesiana. Gli acceleroetri isurano forze specifiche, entre i giroscopi isurano velocità angolari. Esistono due categorie principali di sensori inerziali, quelli cosiddetti gibaled e quelli strapdown. Nella pria categoria rientrano tutti quei sensori in cui le isure provenienti dai giroscopi servono per antenere stabilizzata la piattafora inerziale a cui sono vincolati i sensori, vale a dire che la terna cartesiana in cui sono coordinatizzate le isure si antiene sepre parallela a se stessa. Invece, nel caso degli IMU strapdown, i sensori e la loro piattafora sono rigidaente vincolati al veicolo. I sensori della pria categoria sono ovviaente olto più co-

14 180 S. Gandolfi, G. Forlani stosi e quindi non vengono noralente utilizzati in applicazioni civili. D altra parte gli inerziali strapdown coportano un elaborazione dei dati più coplessa, poiché in questo caso la stabilizzazione viene effettuata in odo analitico e non più eccanico. Quindi, in questo secondo caso la stia della soluzione dipenderà non solo dalle caratteristiche dello struento, a anche dalla qualità dell algorito utilizzato in fase di elaborazione del segnale. Coe noto, la presenza del ruore in particolare sisteatico nelle isure inerziali coporta un rapido degrado della stia della posizione nel tepo a partire dalle sole isure provenienti dall INS e quindi la necessità di integrare il sistea con il GPS, che provvede a tenere sotto controllo le derive struentali. Si noti che, per le applicazioni fotograetriche nel Mobile Mapping, la precisione richiesta per l assetto delle caere (ricavata dai dati giroscopici) è inferiore a quella della fotograetria aerea: tenendo conto di distanze di colliazione di 15-20, in colliazioni stereo sincrone un errore di 1 sarebbe ancora accettabile (equivale a 30 c a 20 ). È invece necessaria una elevata stabilità e precisione delle isure angolari per riportare correttaente le accelerazioni isurate in un sistea di riferiento noto. Questo problea quindi è aggiorente sentito nel oento in cui si perde copletaente la possibilità di utilizzare il segnale GPS. La scelta di un particolare sensore inerziale dipenderà quindi dalle caratteristiche di ruorosità delle sue isure, in particolare dai seguenti due fattori: il bias e lo scale factor. Il bias è la coponente sisteatica del ruore, che coporta la deriva struentale nel oento in cui si procede all integrazione del segnale, lo scale factor è invece un fattore di proporzionalità che va applicato alle isure grezze e che ha un effetto più rilevante tanto aggiore è il valore della grandezza isurata. In entrabi i casi è necessario iniizzare il loro valore aleno da renderlo copatibile con le precisioni volute e stabilire quindi l autonoia dell INS senza supporto del GPS. Per avere una soluzione inerziale di buona qualità, adatta al Mobile Mapping, le caratteristiche iniali sono le seguenti: è necessario avere un valore di bias dei giroscopi intorno a 1-10 /h e uno scale factor copreso tra 100 e 500 pp, entre nel caso degli acceleroetri un bias g e uno scale factor tra pp. Questi valori coportano (con un buon algorito di integrazione) un errore della posizione inferiore al etro dopo 30 sec e questo può essere considerato un buon coproesso tra le prestazioni di un sensore inerziale ed il suo costo Elaborazione dei dati INS I dati grezzi provenienti dal sensore inerziale devono innanzitutto essere depurati dal ruore, che è stiato traite una procedura di calibrazione. Tale valor edio viene generalente fornito dalla casa produttrice. Nelle applicazioni di precisione è utile in fase di elaborazione stiare ulteriorente questo valore di errore assiee alle grandezze classiche (posizione e assetto). I valori provenienti dai giroscopi (velocità angolari) vengono integrati nel tepo così da ottenere gli angoli. L operazione di integrazione, coe noto, introduce e richiede la conoscenza delle costanti di integrazione, che sono in questo caso i valori angolari iniziali. È quindi necessario conoscere l assetto iniziale dell IMU per poter procedere nell elaborazione. Per quanto riguarda roll e pitch è possibile sfruttare i valori di accelerazione isurati dall IMU, entre per l aziuth è possibile sfruttare le velocità angolari, a è necessario avere un sensore di qualità elevata (è consigliabile un bias al assio di 1 /h). In questo caso una pria fase di inizializzazione statica perette di valutare i valori iniziali. Se non si possiede un tale sensore è necessario ricorrere ad altre isure per poter inizializzare l integrazione. Solitaente si sfruttano le isure GPS durante una fase di inizializzazione cineatica. Le isure provenienti dagli acceleroetri (forze specifiche) devono invece essere riportate in un sistea noto, per ezzo di una rotazione calcolata a partire dall assetto stiato traite i giroscopi, e poi integrate due volte per ottenere pria le velocità e poi le posizioni. Nella fase di integrazione, oltre ai valori iniziali di posizione e velocità che sono le costanti di integrazione, è necessario prendere in considerazione anche l accelerazione di gravità. Coe noto, esistono diversi odelli del capo di gravità terrestre e a seconda del livello di accuratezza del odello utilizzato all interno dell algorito la soluzione finale avrà aggiore o inore affidabilità. Solitaente counque, nei software coerciali e scientifici, viene ristiato anche il valore del capo di gravità.

15 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti Metodi e software per elaborazione dati INS/GPS L integrazione tra INS e GPS richiede in prio luogo una sincronizzazione di elevata precisione tra i due sensori. Questo noralente viene effettuato utilizzando un unico sistea di raccolta dati per entrabi i tipi di sensori, che per questo otivo sono talvolta alloggiati nello stesso contenitore. Si tratta spesso di un ricevitore che eorizza in un unico file i dati provenienti dall antenna GPS e dal sensore inerziale e che associa lo stesso tie tag a tutte le isure. Noralente le precisioni dell orologio del ricevitore GPS sono sufficienti per le applicazioni civili. L integrazione tra le isure INS e quelle GPS per ezzo di un filtro di Kalan che attualente è il etodo più utilizzato può essere effettuata in diversi odi. È possibile classificare gli algoriti più diffusi in due categorie: la pria ipleenta la etodologia cosiddetta loosely coupled, che richiede la presenza sepre di aleno quattro satelliti in vista per poter utilizzare le isure provenienti dal GPS, entre la seconda la tightly coupled che invece può sfruttare anche le inforazioni provenienti da un nuero inferiore di satelliti GPS. Nel prio caso è necessario processare preventivaente le isure grezze GPS e le posizioni così ottenute vengono inserite in un software di elaborazione integrata dei dati IMU e dei dati GPS. Le posizioni GPS perettono di evitare la deriva della stia della posizione e possono essere utilizzate anche per contenere la deriva degli angoli stiati in diversi odi. È possibile stiare gli angoli di assetto a partire dalle posizioni delle antenne GPS e conoscendo la rotazione tra il sistea definito dalla antenne e il sistea body del sensore inerziale. Questo può essere fatto, ovviaente con precisioni diverse, avendo a disposizione un nuero qualsiasi di antenne (non necessariaente tre). Nella aggioranza dei casi viene utilizzata una sola antenna, a nelle applicazioni di precisione è consigliabile avere aleno due antenne e in questo caso la disposizione ottiale è quella longitudinale sul veicolo. È inoltre possibile considerare direttaente la deriva della posizione stiata con l IMU rispetto a quella stiata con il GPS e con un processo retroattivo correggere gli angoli. Nel caso tightly coupled invece le osservazioni grezze GPS e IMU sono elaborate in un unico software. Questo coporta un algorito più coplesso, a perette di utilizzare isure anche di un nuero olto liitato di satelliti, al liite anche di uno solo. Esistono diversi algoriti di tipo tight, differenziati a seconda di quanto strettaente sono fusi i dati provenienti dai sensori. I software che ipleentano questa procedura sono olto spesso prograi di tipo scientifico. Nel caso di isure effettuate su veicoli terrestri, è consigliabile la seconda etodologia poiché non è infrequente, soprattutto in zone urbanizzate, avere una costellazione di satelliti visibili assai ridotta. Tra le nuerose case produttrici di INS/GPS integrati, vengono presentate in questa sede Applanix e Novatel, che coercializzano prodotti HW e SW che consentono di raggiungere le precisioni richieste. Applanix è attualente riconosciuta coe la ditta leader del settore. Il pacchetto coercializzato per rilevaenti terrestri è coposto da: una coppia di antenne Trible, con i relativi ricevitori, uno doppia frequenza, l altro singola frequenza. Tali ricevitori sono in grado di ricevere le correzioni di una sola stazione di riferiento alla volta; un sensore inerziale di precisione analoga a quella richiesta dall applicazione attuale. Solitaente si tratta di un Litton LN200 o di un Honeywell HG1700 (N.B.: esistono odelli diversi per entità dei bias e scale factor, raggruppati sotto la edesia sigla). La differenza tra questi due sensori è principalente legata alla diversa precisione degli acceleroetri e nell aspettativa di vita, entrabe inferiori nel caso Honeywell. Quest ultio però ha anche un prezzo leggerente inferiore; un odoetro, coe supporto alla navigazione inerziale, in particolare per individuare i periodi di sosta e quindi effettuare degli ZUPT (Zero-velocity UPdaTes); un sistea di raccolta e sincronizzazione dei dati (PCS), che in tepo reale è in grado di processarli fornendo posizione e assetto (LV-POSView). Le isure di altri sensori possono essere sincronizzate con la soluzione della navigazione (si pensa in particolare alle telecaere per le riprese fotograetriche).

16 182 S. Gandolfi, G. Forlani Inoltre è disponibile un software per il post-processaento dei dati, POSPac, che perette di ottenere una stia più accurata della soluzione rispetto al real-tie, in quanto è possibile applicare l algorito del filtro di Kalan anche all indietro, cioè a partire dall ultio istante di tepo, a condizione di aver inizializzato con una sessione statica anche al terine del rilievo. La soluzione è di tipo tightly coupled. Novatel invece si presenta con una soluzione più versatile, soprattutto sul versante GPS, dove fornisce una vasta scelta all utente che è libero di scegliere il/i ricevitori che si avvicinano alle sue esigenze, sia singola che doppia frequenza, con capacità o eno di ricevere correzioni differenziali, anche Onistar. I sensori inerziali disponibili sono gli Honeywell HG1700 e vengono interfacciati direttaente con il ricevitore GPS che quindi sincronizza i dati e fornisce la soluzione integrata di tepo reale. Non è invece esso a disposizione un odoetro. Il software per il post-processaento dei dati IMU/GPS coercializzato è il Waypoint Inertial Explorer, che perette l elaborazione di dati provenienti da diversi sensori inerziali e GPS (non solo quelli coercializzati da Novatel) e che attualente ipleenta una soluzione di tipo loosely coupled. Anche in questo caso il filtro di Kalan ipleentato calcola anche la soluzione reverse tie. I dati GPS devono essere stati precedenteente processati e il software esso a disposizione dalla ditta è il Waypoint GrafNav, già integrato nell Inertial Explorer. A differenza della soluzione Applanix, è possibile utilizzare fino a otto stazioni di riferiento durante l elaborazione di un rilievo e l utente riesce a ipostare e a verificare un nuero leggerente aggiore di paraetri relativi all elaborazione dei dati GPS. 3.4 Evoluzione dei sistei di posizionaento Coe noto, è in corso nel sistea NAVSTAR-GPS una fase di odernizzazione che prevede tra le novità più significative l introduzione di una terza frequenza portante ed una separazione tra capacità/disponibilità riservate ai ilitari ed agli utenti civili. Il sistea GLONASS sebra, dopo qualche anno di lento declino, ritrovare una prospettiva di sviluppo col lancio di nuovi satelliti a, dal oento che il supporto finanziario dovrebbe venire da più paesi, non è escluso che la congiuntura politico-econoica si rifletta sul rispetto dei tepi previsti, anche se all ultio suit sulla navigazione satellitare tenutosi a Monaco nel arzo 2007 i dirigenti del sistea GLONASS hanno assicurato un copletaento della costellazione entro qualche anno. Infine, di nuovo con qualche incertezza sul rispetto dei tepi, sebra con un paio di anni di ritardo rispetto al previsto, è in via di realizzazione il sistea europeo Galileo. La prospettiva è quindi quella di una disponibilità di satelliti olto più nuerosa dell attuale, (costituita da circa 72 satelliti contro gli attuali 25. Pur non risolvendo il problea dei cycle slip e delle zone prive di ricezione (tunnel), la disponibilità di un aggior nuero di satelliti ha, aleno in prospettiva, una iportante ricaduta, soprattutto se viene onorato il concetto di interoperabilità tra i vari sistei. La ridondanza nelle osservazioni consentirà per un approccio di posizionaento relativo da un lato di avere soluzioni più accurate e dall altro di avere più osservazioni anche in caso di ridotta visibilità del cielo. 4 STAZIONI DI RIFERIMENTO E RETI DI STAZIONI PERMANENTI Per fissare le abiguità in odo affidabile è necessario che la distanza tra il punto di inizializzazione e la stazione di riferiento sia inferiore a 30 K, eglio ancora a 15 k. In virtù dell unità inerziale, cycle slips iportanti o brevi tratti (dell ordine di 30-1 per INS di categoria tactical grade) con visibilità inferiore a 4 satelliti o con PDOP povero non richiedono necessariaente una nuova inizializzazione. Vi sono counque casi (percorsi in vallate strette, gallerie di una certa lunghezza, ecc.) in cui il liite è superato e quindi l inizializzazione è necessaria oppure è counque consigliabile. In tal caso la distanza dalla stazione base diviene un fattore liitante la produttività. Se lo sviluppo lineare dei percorsi da rilevare nel corso della issione è ragguardevole, si pone inoltre, indipendenteente dalle difficoltà di ricezione, il problea di ipiegare più stazioni di riferiento.

17 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti 183 A questo scopo si possono ipiegare (in ordine crescente di convenienza operativa): punti teporanei rilevati ad hoc, punti IGM95 o vertici delle reti di raffittiento a 7 k regionali, stazioni peranenti e reti di stazioni peranenti. 4.1 Rilievo da singola stazione di riferiento ad hoc o da stazione peranente singola In zone in cui non è possibile appoggiarsi a una stazione peranente, è indispensabile installare una propria stazione di riferiento direttaente su un vertice IGM95 o su un caposaldo delle reti di raffittiento regionale (a 7 k) o ancora servirsi di un punto teporaneo, deterinato appositaente rispetto a tali reti. La soluzione in questo caso consiste in un rilievo statico o statico rapido in posizionaento relativo rispetto ad un antenna posizionata su un vertice noto ubicato nelle vicinanze (entro 15 k) o rispetto ad una stazione peranente preesistente. Questa fase può coincidere con il conteporaneo rilevaento con Mobile Mapping, poiché in questo caso gli stessi dati possono essere utilizzati per la georeferenziazione della stazione di riferiento e per il post-processaento cineatico; in tal caso tuttavia non si può avere la soluzione differenziale in tepo reale, non essendo ancora note con precisione sufficiente le coordinate della stazione di riferiento. Evidenteente rilevare ad hoc punti richiede aleno due ricevitori in capagna, entrabi da presidiare. Ha il vantaggio di poter situare i punti in zona baricentrica rispetto al rilievo, liitando quindi i punti da rilevare allo stretto necessario. L ipiego diretto di punti IGM95 è in generale eno conveniente data la relativa sparsità degli stessi entre le reti a 7 k, dove già realizzate, perettono in effetti di localizzare il ricevitore fisso in posizione baricentrica, rendendo superflua la deterinazione di punti ausiliari. La presenza sul territorio di stazioni peranenti singole, gestite da enti diversi e georeferenziate con procedure non sepre oogenee, consente counque, previo accordo, un loro utilizzo, nell ipotesi che il rate di capionaento sia adeguato (~1 Hz contro l usuale 1/15 Hz per ipieghi statici). In olti casi tuttavia, queste stazioni non sono predisposte per trasettere le correzioni differenziali in tepo reale, per cui è necessario post-processare i dati della sessione di isura ovvero rinunciare ai vantaggi dell RTK. La loro densità sul territorio è poi assai variabile, per cui difficilente possono costituire un supporto su cui contare per tutta una capagna, salvo che questa sia piuttosto circoscritta (es. in abito counale). 4.2 Rilievo da rete di stazioni peranenti e vantaggi nel Mobile Mapping La presenza di una rete di stazioni peranenti offre invece le igliori condizioni operative ad un rilievo cineatico, sotto tutti i punti di vista. Essa costituisce indiscutibilente una infrastruttura utile sia per chi opera in odalità di postprocessaento sia per chi si uove con odalità real tie. Una rete di stazioni peranenti è da intendersi coe unico oggetto costituito da eleenti (i ricevitori) inquadrati nello stesso sistea di riferiento. Con una rete di stazioni peranenti (RSP) è possibile utilizzare in post-processaento, i dati di ciascuna singola stazione (o da più stazioni conteporaneaente approccio ultibase ) o utilizzare dati virtuali (VRS) di stazioni generate a partire dalle isure di stazioni reali nelle posizioni di interesse ed operare coe se esistesse realente una SP nella posizione generata. Quest ultio approccio non è ancora copletaente consolidato e risulta essere ancora otivo di interesse e studio da chi si occupa di tali probleatiche. Se la rete consente la trasissione di correzioni in tepo reale o di singole stazioni o d area (VRS, FKP, MAX) allora le stesse proprietà sopraccitate possono essere utilizzate dall utente in tepo reale. Coe detto, la presenza di una rete di stazioni peranenti nell area interessata da una capagna di rilievo per la forazione del Catasto Stradale ha una serie di vantaggi, principalente sul piano della produttività e della organizzazione del rilievo, a anche su quello della qualità dei risultati.

18 184 S. Gandolfi, G. Forlani Qualità del rilievo Accuratezza: anche se il panoraa delle tecniche di elaborazione, sia dal punto di vista delle odalità di calcolo delle correzioni da inviare sia delle odalità di trasissione del dato tra centro di controllo e ricevitore è tuttora in evoluzione, si può afferare che operando all interno di una rete la lunghezza della baseline equivalente verso il ricevitori in oviento è sepre liitata; questo in linea di principio significa aggior oogeneità di precisione, aleno per quanto attiene agli errori sisteatici. Tuttavia il vero fattore liitante è dato dalla geoetria satellitare vista del ricevitore Rover, dal oento che, specie in aree con presenza di ostacoli (percorsi urbani, vegetazione d alto fusto a argine carreggiata, ecc.) la configurazione in vista cabia olto rapidaente, con effetti sulla stabilità della soluzione puraente GPS. Inizializzazione: coe detto, la re-inizializzazione su veicolo dotato di inerziale dovrebbe essere relativaente rara; sotto questo aspetto la RSP per il posizionaento in tepo reale offre a livello teorico due vantaggi: Indipendenza sulla accuratezza dalla distanza del veicolo dalla stazione di riferiento. Questo si traduce, sepre idealente, in una aggior oogeneità nella qualità del fissaggio delle abiguità, a parità delle altre condizioni (rapporto S/N, configurazione satellitare, ecc.). Tepi più brevi. Le esperienze in condizioni statiche effettuate nelle reti utilizzate dai gruppi di questo progetto indicano che circa l 80% delle inizializzazioni si conclude entro 2. Il tepo necessario ad ottenere la stia finale non sebra dipendere significativaente dalla configurazione geoetrica dei satelliti; non eerge neppure una chiarissia correlazione fra tepi di rilievo e accuratezza finale del risultato. Si osserva invece che al crescere del nuero di satelliti diinuiscono i tepi edi di fissaggio e le relative deviazioni standard, anche se vi sono olte prove con pochi satelliti in vista e una stia finale entro i tre inuti: in tal senso è quindi difficile trarre delle conclusioni ultiative. Se questi tepi sono counque olto buoni in terini assoluti, occorre tuttavia tener presente che sono stati ottenuti in condizioni statiche e su punti che hanno generalente un ottia visibilità. Per le inizializzazione in oviento, sono ancora poche le esperienze e dunque l argoento deve essere ulteriorente approfondito. Da alcuni test però eerge una generale difficoltà di reinizializzazione in oviento (50 k/h) dello stesso ordine di grandezza di un RTK tradizionale da stazione singola olto prossia al sito di rilievo cineatico Organizzazione della capagna rilievo Vi sono seplificazioni e rispari di tepo assai significativi. Da un lato non occorre effettuare la scelta, la ricognizione preliinare per verificare lo stato di conservazione e ricerca sui punti delle reti IGM o delle reti regionali e neppure procedere alla scelta della localizzazione ed al rilievo di eventuali punti ausiliari; dall altro, non occorre coordinare gli spostaenti del ricevitore GPS che funge da stazione di riferiento con quelli del veicolo (qualora siano necessari spostaenti per antenersi nel raggio utile dal veicolo) e neppure ottiizzare i percorsi perché restino nel raggio d azione utile della stazione; vengono eno le attività di anutenzione e prograazione degli apparati ausiliari ricarica batterie, ode, ecc. del ricevitore GPS. Produttività del rilievo Intendendo con questo terine i chiloetri percorsi per giornata di rilievo (o per ora di rilievo), in linea di assia non vi sono grossi increenti attesi di produttività; infatti in questa accezione la produttività dipende aggiorente dalla tipologia del rilievo (ovvero se in abito urbano, dove l organizzazione dei percorsi è più coplessa, o extra-urbano), dagli eventuali tepi orti di trasferiento tra le strade da rilevare e, in qualche isura, dalle condizioni di traffico cioè counque da condizioni sulle quali la disponibilità della rete SP ha poca influenza. Vi può essere un certo guadagno in presenza di condizioni di ricezione (ostacoli dati da edifici, vegetazione, presenza di nuerose gallerie o lunghi filari di alberi, percorsi in ontagna) particolarente difficoltose e persistenti, legate quindi ai tepi di re-inizializzazione; casi di questo tipo tuttavia dovrebbero costituire più l eccezione che la regola.

19 6. Catasto stradale, obile apping e navigazione geodetica nelle reti di stazioni peranenti 185 Vi è poi un auento di produttività chiloetrica oraria qualora si usi una stazione di riferiento su punto noto e il rilievo abbia sensibile sviluppo lineare. In questo caso, dovendo essere spostata la stazione di riferiento da un punto noto ad un altro, occorre arrestare il rilievo nelle ore del trasferiento. Anche in questo caso counque una buona prograazione della giornata riduce il guadagno praticaente conseguibile. Econoie Il rispario aggiore in terini di capitale investito è quello relativo ai costi di acquisizione e anteniento della stazione GSP di riferiento; si hanno poi sia inori costi di gestione (carburante, anutenzione e deprezzaento veicolo) del rilievo, non essendo necessario spostarsi sui punti noti; vi sono poi rispari sul personale aggiuntivo necessario sia per la gestione sia per la sorveglianza del ricevitore sul punto noto. Un ulteriore certaente odesto - rispario è quello relativo all acquisizione delle onografie di punti IGM o di altre reti eventualente a titolo oneroso. A fronte di questi rispari occorre ovviaente porre i costi di utilizzo della rete e, se ipiegata, quelli del collegaento telefonico per rendere possibile la soluzione RTK. 4.3 Svantaggi delle RSP nel Mobile Mapping Per quanto circoscritti, vi sono anche alcuni odesti - svantaggi rispetto ad una ditta che effettui rilievi per il Catasto Strade in odo autosufficiente (ovvero che ipieghi per la stazione di riferiento un ricevitore proprio opportunaente esso in stazione su punti noti) Dipendenza da dati GPS di terze parti: se la Ditta procede autonoaente, essa è la sola responsabile della qualità dei dati di posizionaento prodotti, per cui in caso di risultati non soddisfacenti deve farvi fronte in pria persona. Se invece si appoggia al servizio di una RSP occorre che sia chiarito il problea di una garanzia dell integrità del dato e della continuità del servizio dall altro. Dipendenza dagli orari del servizio rete: il servizio potrebbe non essere garantito per 24 ore al giorno e per 7 giorni su sette; questo potrebbe ipedire di saltire, ad esepio nel weekend, ritardi sul lavoro accuulatisi per condizioni eteo sfavorevoli. 4.4 Qualità del servizio delle RSP Questo aspetto riguarda priariaente il gestore del servizio in terini di standard che vengono garantiti e, in caso di inadepienza, apre il problea di una gestione del contenzioso. I due aspetti più rilevanti sono porbabilente la fruibilità del servizio e la certificazione del dato. Fruibilità del servizio. Dal oento che una RSP è una struttura coplessa dal punto di vista tecnologico, che si appoggia pesanteente ad infrastrutture di telecounicazione esterne, da un lato la RSP si attrezzerà per ridurre al inio eventuali probleatiche di tipo tecnologico, a dall altro non si accolla le responsabilità della continuità di ricezione del dato, che dipende dalle caratteristiche della rete del gestore di telefonia obile. certificazione dato SP. Per applicazioni RTK questo potrebbe essere un problea. Esiste sepre la possibilità di una soluzione postprocessata per cui, al di fuori della navigazione, il problea indubbiaente si ridiensiona, tuttavia esso esiste. Certificazione del dato. Questo aspetto, va inquadrato nel rapporto tra le specifiche di qualità del servizio, le esigenze di precisione dell utenza (spesso deterinate da prescrizioni di terzi) e odalità di ipiego del servizio, intendendo con ciò sia le caratteristiche di HW e SW della struentazione dell utente, sia la sua odalità di posizionaento. 4.5 Problei aperti Seppure, coe si evince dal contributo in oggetto, la rete di stazioni peranenti (sia per il postprocessaento che per il posizionaento in tepo reale) costituisce una infrastruttura sicuraente utile ad applicazioni di Mobile Mapping, l argoento a parere degli autori presenta ancora nuerosi aspetti che richiedono un approfondiento ulteriore in particolare in erito all utilizzo di RSP per posizionaento in tepo reale. La ricerca infatti deve essere ulteriorente sviluppata in tal senso per consolidare

20 186 S. Gandolfi, G. Forlani alcune probleatiche tecnologiche quali: lo studio sul posizionaento in odalità real tie (sia in terini di accuratezza che di utilizzabilità del servizio) utilizzando i differenti odi per trasferire le correzioni differenziali d area (imax, FKP, VRS); lo studio della accuratezza derivata da una stazione generata in odo virtuale (VRS), confrontata con soluzioni derivate da stazioni reali; lo studio del igliore approccio quando sono disponibili sia correzioni di rete che correzioni di singole stazioni peranenti. CONCLUSIONI Le applicazioni di MMS potranno trarre indiscutibili benefici da reti di stazioni peranenti (sia per l aspetto legato al post-processaento del dato sia per l eventuale utilizzo in tepo reale). Tali benefici sono riscontrabili sia in terini di qualità nel odo di operare sul territorio sia di razionalizzazione delle operazioni con conseguente riduzione dei costi di acquisizione del dato. La rete di stazioni peranenti costituisce un eleento geodetico attivo utilizzabile a differenti livelli, e se per applicazioni in post-processaento risulta evidente un applicabilità iediata, per l utilizzo corretto in tepo reale le ricerche devono ulteriorente chiarire in odo più copleto alcuni aspetti sopra citati. BIBLIOGRAFIA M.Bernabini, A. Bosan, M.Ciccarini, M.Crespi, A. Mazzoni, G. Reina Attivita' sperientale di rilievo dei fondali del fiue Tevere con etodologia ultibea. Progetto "Studio batiorfologico e sisostratigrafico dell'alveo del fiue Tevere lungo il tratto copreso tra la foce e Ponte del Grillo". Rapporto interno del Dipartiento di Idraulica Trasporti Strade, Sapienza Università di Roa, Biagi L., Sansò F., et al., "Il servizio di posizionaento in Regione Lobardia e la pria sperientazione sui servizi di rete in tepo reale", Bollettino della SIFET n 3, 2006, pp A. Biasion, A. Lingua, M. Piras, C. Porporato, "Rilievo di alvei fluviali in RT ediante isure GPS in odalità Multi Reference Station", Atti della 8^ Conferenza Nazionale ASITA, Roa, dicebre N. Cazzaniga, G. Forlani, L. Pinto "Esperienze di navigazione geodetica in una rete di SP GPS per l orientaento diretto di fotograi", Atti della 10^ Conferenza Nazionale ASITA, Bolzano, novebre A. Cina, M. Pesenti, C. Porporato, M. Roggero, L. Sabuelli "Geoatica e geofisica: i vantaggi dell integrazione", Atti della 10^ Conferenza Nazionale ASITA, Bolzano, novebre M. Crespi, L. De Vendictis, R. Onori, F. Volpe Valutazione dell accuratezza di DSM estratti da iagini Quickbird basic e standard orthoready", Atti della 10^ Conferenza Nazionale ASITA, Bolzano, novebre A. Fornaia, A. M. Manzino, M. Roggero, "Un sistea GPS ultiantenna per la deterinazione dell'assetto di un veicolo rilevatore", Atti della 10^ Conferenza Nazionale ASITA, Bolzano, novebre F. van Grass, M. Braasch, GPS Interferoetric Attitude and Heading Deterination: Initial Flight Test Results, Navigation. (1992) Vol. 38, No. 4, pp M. Roggero, "Multi base kineatic GPS processing, a constrained batch solution applied to antenna array", Italy Poland bilateral eeting on Geodesy, Wroclaw 2006, in pubblicazione. M. Roggero, "Kineatic GPS Batch Processing, iproving abiguity fixing perforances", Italy Poland bilateral eeting on Geodesy, Wroclaw 2006, in pubblicazione. K.P. Schwarz, N. El-Sheiy, "Mobile Mapping Systes State of The Art and Future Trends", IAPRS, Vol.XXXV, part B5, (2004). J.F.C. da Silva, P.d.O. Caargo, "Developent of a low-cost Mobile Mapping syste: a South Aerican experience",the Photograetric Record, Vol.18, N. 101, March 2003, pp. 5-26(22). A. Varini, G. Forlani, R. Roncella. "Test di precisione di un veicolo rilevatore". Bollettino della SIFET, n.1/2005,