GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia Giulia

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Giada Bernasconi
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1 Udine, 7 ottobre 2009

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3 SISTEMI DI RIFERIMENTO Insieme di regole e di misure necessarie a definire univocamente la posizione di un punto nello spazio. -> Sistemi di riferimento cartesiani 2D o 3D -> Sistemi di riferimento ellissoidici P (X,Y,Z) DATUM Definisce come il sistema di riferimento (SR) è legato alla Terra. -> Posizione dell origine del SR -> La scala -> L orientamento degli assi

-> Sistemi di riferimento cartesiani 2D o 3D -> Sistemi di riferimento ellissoidici P

4 REALIZZAZIONE DEL SR (aka( FRAME ) Insieme delle operazioni di misura che materializzano/realizzano/concretizzano il concetto (astratto) di SR e di DATUM Una realizzazione si presenta come una lista di vertici di rete, di cui vengono determinate le coordinate riferite a una certa epoca, ed ev. la variazione di queste nel tempo (velocità). Per un determinato SR possiamo avere diverse realizzazioni, in diversi tempi e con diverse modalità di misura, anche di diversa precisione. La dinamica della crosta terrestre è il principale responsabile della variazione delle coordinate nel corso del tempo I punti sulla superficie terrestre si spostano con velocità che variano da pochi millimetri a diversi centimetri per anno. Nell arco di pochi anni i valori cumulati possono diventare significativi.

Per un determinato SR possiamo avere diverse realizzazioni, in diversi tempi e con diverse modalità di misura, anche di diversa precisione.

5 IL CONCETTO NRTK Si basa sulla possibilità di modellizzare accuratamente le componenti dispersive del segnale satellitare, in particolare la componente atmosferica, in virtù della loro elevata correlabilità spaziale. -> Misurato il valore in alcuni punti dello spazio (le stazioni della rete) è possibile predire il corrispondente valore in qualsiasi altro luogo interno con precisioni centimetriche. From: Volker

6 LE SPECIFICHE DI UN SR PER SERVIZI NRTK E LA RETE CHE MATERIALIZZA IL SR USATO DALL UTENZA. La posizione di ciascuna stazione permanente deve essere metricamente coerente con il sistema di coordinate dei satelliti Data la precisione centimetrica raggiungibile dall NRTK, la posizione delle stazioni andrebbe definita con precisione ancora superiore. Il SR scelto per la rete deve essere ufficiale e certificabile. Reti contigue territorialmente dovrebbero condividere lo stesso SR in modo da facilitare la connessione fra le stesse ed evitare salti di soluzione. Per il formidabile contributo fornito dalle reti allo studio e al monitoraggio della dinamica terrestre, il SR dovrebbe essere unico su scala globale e costantemente aggiornato. n.b. Alcune specifiche possono collidere con le necessità dell utenza e con la facilità d uso del servizio (necessità di ulteriore trasformazione delle coordinate)

stazioni andrebbe definita con precisione ancora superiore. Il SR scelto per la rete deve essere ufficiale e certificabile.

7 I SR DI INTERESSE PER I SERVIZI DI RETE RT ITRS e le sue realizzazioni ITRFxx ITRS e le sue realizzazioni IGxx ETRS89 e le sue realizzazioni ETRFxx I sistemi nazionali storici: Gauss-Boaga/Roma40 Ed50 Cassini-Soldner (!) non hanno caratteristiche adeguate di precisione né di attualità

ETRFxx I sistemi nazionali storici: Gauss-Boaga/Roma40 Ed50

8 ITRS e sue realizzazioni ITRFxx ITRS International Terrestrial Reference System SR 3D cartesiano geocentrico, co-rotante con la Terra, allineato al Sistema di Riferimento Geocentrico Celeste mediante una rotazione che considera i parametri di orientamento terrestri. SR definito e mantenuto dall International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS con il contributo di varie tecniche di geodesia spaziale (VLBI, Lunar e Satellite Laser Ranging, GPS, Glonass, DORIS ) e dei relativi servizi. SR adottato/raccomandato dalla International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) (Perugia 2007) per tutte le applicazioni scientifiche. SR che annovera diverse realizzazioni denominate International Terrestrial Reference Frames: ITRFyy (dall ITRF88 iniziale, all attuale ITRF2005). In media ogni 5 anni. Già si annuncia ITRF2008.

org), con il contributo di varie tecniche di geodesia spaziale (VLBI, Lunar e Satellite Laser Ranging, GPS, Glonass, DORIS ) e dei relativi servizi.

9 Realizzazioni ITRFxx(yy yy) Una realizzazione ITRF è legata ad una precedente (es. da ITRF00 a ITRF89) da una trasformazione di Helmert a 7 parametri (3t, 3r e 1s). I parametri di trasformazione variano linearmente nel tempo e definiscono ulteriori 7 parametri (3dt, 3dr, 1ds). Esempio: Da ITRF2000 a: Il passaggio successivo dalla realizzazione ITRF iniziale ad un epoca generica (es. da ITRF00(00) a ITRF00(08)) avviene secondo un modello lineare:

I parametri di trasformazione variano linearmente nel tempo e definiscono ulteriori 7 parametri (3dt, 3dr, 1ds).

10 ITRS e WGS84 Originariamente, il SR WGS84 è stato realizzato nel 1987 con misure Doppler (Sistema NNSS o Transit). Esso ha sostituito il precedente WGS72. Le prime realizzazioni del WGS84 coincidevano con ITRS entro tolleranze di un metro. Le realizzazioni recenti del WGS84 sono basate anch esse su misure GPS. Le realizzazioni recenti del WGS84 (G730 del 1994, G873 del 1996/7 e G1150 del 2001) coincidono praticamente con il corrispondente ITRF entro un margine di circa 10 cm. (fonte ftp://itrf.ign.fr/pub/itrf/wgs84.txt) Ellissoide: WGS84 per WGS84, GRS80 per ltrs Nota: La realizzazione del WGS84 è meno rigorosa di quella dei vari ITRF. Nella v. G1150 il calcolo di compensazione della rete è stato fatto fissando il 65% delle stazioni (fonte

Le realizzazioni recenti del WGS84 (G730 del 1994, G873 del 1996/7 e G1150 del 2001) coincidono praticamente con il corrispondente ITRF entro un margine di circa 10 cm. (fonte ftp://itrf.ign.

11 ITRS e realizzazioni IGS L International GNSS Service (IGS) - già International GPS Service riunisce oltre 200 agenzie nel mondo (Nasa, IGN ) al fine di condividere risorse e dati GPS & GLONASS per fornire prodotti GPS & GLONASS di elevata precisione (effemeridi, coordinate stazioni, parametri iono e troposferici, movimenti del polo ). IGS è un servizio dell International Association of Geodesy (IAG) e raccoglie i dati di 420 stazioni GNSS mondiali, di cui >350 attive IGS opera per migliorare la definizione dell ITRS. Le soluzioni IGS sono più indicate per le applicazioni GNSS in quanto: Derivano esclusivamente da misure GNSS e ciò le rende altamente coerenti con le applicazioni GNSS; Sono aggiornate molto più frequentemente dell ITRF, addirittura settimanalmente; Sono disponibili effemeridi precise in IGS.

IGS è un servizio dell International Association of Geodesy (IAG) e raccoglie i dati di 420 stazioni GNSS mondiali, di cui >350 attive IGS opera per migliorare la definizione dell ITRS.

12 Realizzazioni IRTF dell IGS Nel corso del tempo l IGS ha fornito diverse realizzazioni dell ITRF: IG00 (2000) basato su 54 stazioni ITRF2000 IGb00 (2004) basato su >100 stazioni ITRF2000 IGS05 (2006) basato su 132 stazioni ITRF2005

basato su 54 stazioni ITRF2000 IGb00 (2004) basato su

13 ETRS89 e sue realizzazioni ETRS - European Terrestrial Reference System Le coordinate ITRF variano nel tempo: da mm a cm/anno. Ciò è dovuto ai movimenti delle placche. Per ridurre questo effetto si considera un SR solidale alla placca europea: origine e orientamento degli assi si muovono rigidamente con essa. La definizione e la realizzazione di ETRS89 sono a carico di una sottocommissione IAG EUropean REference Frame EUREF che si avvale di una rete permanente di circa 200 stazioni appartenenti all European Permanent Network (EPN) e 16 centri di analisi. EPN è una densificazione della rete IGS.

Per ridurre questo effetto si considera un SR solidale alla placca europea: origine e orientamento degli assi si muovono rigidamente con essa.

14 Realizzazioni IRTF dell IGS A partire dal 1989, per ogni realizzazione ITRFyy realizzazione ETRFyy ETRF89 = ITRF89 ETRF90 ETRF91 ETRF92 ETRF93 ETRF94 ETRF96 ETRF97 ETRF2000 = RDN ETRF2000(05) Per le realizzazioni successive all 89:

ETRF90 ETRF91 ETRF92 ETRF93 ETRF94 ETRF96 ETRF97 ETRF2000

15 ETRS89 e IGM95 IGM95 è la prima realizzazione italiana di ETRS89 Presenta leggere distorsioni/deformazioni < 10 cm rispetto a ETRF2000. IGM ha determinato i parametri di griglia per il passaggio IGM95 RDN, disponibili nei file griglia dell ultima serie.grk per i SW che le implementano (Verto, Cartlab, etc.)

IGM ha determinato i parametri di griglia per il passaggio IGM95 RDN,

16 SR delle reti regionali Il SR è già contenuto implicitamente nel formato RTCM 2.1 e 2.3 (Messaggio Type 3 Coordinate della stazione di riferimento ). Il formato RTCM 3.1 può contenere molte più informazioni: parametri del SR (Type ), SR delle stazioni (Type ). Friuli Venezia Giulia FredNet RINEX e RTK Inquadrata ITRF00 A. Marussi RINEX e RTK Inquadrata ETRS89 (PADO, ZOUF, GSR1)

1 può contenere molte più informazioni: parametri del SR (Type 1021-1027), SR delle stazioni (Type

17 VENETO RINEX e RTK Inquadrata ETRF2000 / RDN LOMBARDIA GpsLombardia - RINEX e RTK Inquadrata IGS05(2009) + ETRF RDN PROVINCIA TN TPOS (Trentino Positioning Service) RINEX e RTK Inquadrata IGb00 ( Graz, Innsbruck, Medicina e Zimmerwald ). Traslazione geocentrica delle SP su IGM95. PROVINCIA BZ STPOS (South Tyrolean Position Service) - Solo RINEX Inquadrata ETRS89 rispetto BZRG(ITRF/EPN), HFLK, TREN

IGb00 ( Graz, Innsbruck, Medicina e Zimmerwald ). Traslazione geocentrica delle SP su IGM95.

18 GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia Giulia SLOVENIA SIGNAL (SlovenIja-Geodezija-NAvigacijaLokacija) RINEX e RTK Realizzazione locale ETRS89 secondo specifiche EUPOS. AUSTRIA APOS (Austrian Positioning Service) RINEX e RTCM2.3 Realizzazione ETRS89 schema=portal > Si evidenzia una disomogeneità nei SR adottati regionalmente, anche in funzione dei diversi scopi delle reti (scientifici, tecnici, misti)

AUSTRIA APOS (Austrian Positioning Service) RINEX e RTCM2.3 Realizzazione ETRS89 http://www.bev.gv.at/portal/page?

19 Osservazioni finali: la lista dei desideri Diretta evidenza del SR adottato/distribuito dalle reti regionali sui portali di accesso ai servizi di correzioni differenziali Maggiore integrazione tra reti limitrofe, per evitare disallineamenti o effetti di bordo al confine tra le reti. La RDN potrà fornire l occasione. Piena integrazione tra le reti regionali del FVG: - Stesso SR; - Entrambi i broadcaster dovrebbero distribuire le correzioni delle rispettive sottoreti (+ ridondanza = stabilità, accessibilità ); - Entrambi i portali devono poter distribuire i rispettivi Rinex; Grazie!

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