I servizi di posizionamento di precisione a supporto della gestione del territorio: la rete RESNAP-GPS e sue possibili applicazioni

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1 I servizi di posizionamento di precisione a supporto della gestione del territorio: la rete RESNAP-GPS e sue possibili applicazioni M. Crespi, V. Baiocchi, A. Mazzoni, G. Reina Area di Geodesia e Geomatica DITS Università di Roma La Sapienza w3.uniroma1.it/geodgeom

2 Indice della presentazione Le reti di stazioni permanenti GNSS per servizi di posizionamento: caratteristiche e applicazioni La rete sperimentale del Lazio RESNAP-GPS: caratteristiche, potenzialità, esempi applicativi Altre metodologie geomatiche per il monitoraggio della linea di costa: le immagini satellitari ad alta risoluzione

3 Reti di Stazioni Permanenti GNSS Una Rete di Stazioni Permanenti (RSP) GNSS (ora per la maggior parte GPS, ma anche GLONASS e, in futuro, GALILEO) è un'infrastruttura attiva che: permette la georeferenziazione (a diversi livelli di accuratezza), nel proprio sistema di riferimento, di informazioni territoriali nel territorio coperto dalla RSP a qualsiasi utente dotato di un ricevitore GNSS in grado di: dialogare con la RSP in tempo reale tramite connessioni telematiche (es. GSM+Internet) fornire misure che possano essere elaborate a posteriori congiuntamente a quelle fornite contemporaneamente dalla rete sostituisce (quasi) completamente le reti geodetiche e topografiche tradizionali passive, il cui utilizzo era peraltro riservato a pochi utenti esperti

4 Reti di Stazioni Permanenti GNSS e Servizi di Posizionamento e Navigazione Una RSP GNSS è quindi l'infrastruttura base per offrire un Servizio di Posizionamento e Navigazione (SPN) in luoghi idonei alla ricezione dei segnali satellitari Un SPN materializza un sistema di riferimento e lo distribuisce all utenza secondo diverse modalità (in tempo reale, a posteriori) Costituisce quindi un fondamentale strumento per le operazioni di acquisizione primaria di informazioni territoriali georeferenziate Richiede che le informazioni territoriali preesistenti siano tutte georeferenziate nel loro sistema di riferimento per garantire il più efficiente supporto alla loro gestione ed aggiornamento

5 Impatto di un Servizio di Posizionamento e Navigazione Termometro Servizio di Posizionamento GPS Fisico Geodeta Temperatura Posizione

6 Caratteristiche di un Servizio di Posizionamento e Navigazione - 1 Un SPN si compone dei seguenti elementi minimi: un insieme di ricevitori GNSS con distribuzione omogenea sulla porzione di territorio interessata (con interdistanze variabili mediamente tra 40 e 60 km) che acquisiscono dati h24 uno o più centri di controllo che: gestiscono le SP e ne garantiscono la manutenzione monitorano la qualità dei dati delle singole SP elaborano i dati della RSP distribuiscono dati e prodotti all utenza informano h24 l'utenza sullo stato del SPN forniscono all'utenza prodotti a valore aggiunto (trasformazioni tra sistemi di riferimento, elaborazioni batch di dat forniti dagli utenti,ecc.)

7 Caratteristiche di un Servizio di Posizionamento e Navigazione - 2 I dati forniti dal SPN debbono consentire, ad un utente dotato di un solo ricevitore GNSS: di stimare (in tempo reale o con elaborazione a posteriori) le coordinate di punti collocati nel territorio coperto dalla RSP con un accuratezza variabile da alcuni millimetri ad alcuni decimetri (con elaborazione a posteriori) da qualche centimetro ad un metro (in tempo reale) in funzione del metodo di rilievo tipo di ricevitore strategie di elaborazione e comunque ottenendo una significativa diminuzione nei costi complessivi e nei tempi abitualmente richiesti per conseguire tali risultati

8 Applicazioni di un Servizio di Posizionamento e Navigazione - 1 Ingegneria dell emergenza e Protezione civile perimetrazione di zone interessate da situazioni di emergenza (dissesti idrogeologici, esondazioni, incendi, ecc.) posizionamento cinematico di piattaforme terrestri, aeree e spaziali equipaggiate con sensori diversi (camere fotogrammetriche, sensori per il telerilevamento, sensori geofisici, sensori di parametri ambientali) idonei all acquisizione di informazioni per lo studio dell evoluzione delle condizioni di emergenza localizzazione di precisione di squadre e mezzi di soccorso

9 Applicazioni di un Servizio di Posizionamento e Navigazione - 2 Ingegneria civile ed edile rilevamenti topografici a varie scale rilevamenti cartografici, catastali e demaniali appoggio ai rilevamenti aerei (aerofotogrammetria, laser scanner) e satellitari (immagini ad alta risoluzione) rilevamenti per progettazione e tracciamento di infrastrutture monitoraggio di strutture rilevamenti di strade (catasto stradale) e ferrovie ed altre infrastrutture di trasporto in modalità cinematica

10 Applicazioni di un Servizio di Posizionamento e Navigazione - 3 Ingegneria ambientale e territoriale, Scienze della Terra, Scienze ambientali monitoraggio di deformazioni crostali, frane, rive e coste, fenomeni di subsidenza e variazioni morfologiche determinazione in (quasi) tempo reale del contenuto di vapore acqueo precipitabile per scopi meteorologici ed idrologici perimetrazione e riconfinamento di zone sottoposte a vincolo posizionamento di sondaggi geologici, geotecnici e geofisici rilievi batimetrici georeferenziazione di oggetti e di rilievi di parametri ambientali in genere per la formazione di banche dati gestibili in sistemi informativi territoriali (GIS) posizionamento cinematico di piattaforme terrestri, aeree e spaziali equipaggiate con sensori diversi (camere fotogrammetriche, sensori per il telerilevamento, sensori geofisici, sensori di parametri ambientali)

11 Organizzazione di un Servizio di Posizionamento e Navigazione - 1 I requisiti essenziali di un SPN devono essere l affidabilità e la continuità, ovvero: la qualità delle informazioni distribuite la continuità di funzionamento A tale scopo sono fondamentali non solo: la corretta progettazione della rete e l istallazione delle stazioni permanenti l approntamento di un idoneo centro di controllo ma anche, e soprattutto: la definizione di una carta dei servizi che i gestori si impegnano a fornire all utenza la definizione di efficienti procedure di gestione che garantiscano la costante diffusione dei dati necessari per il posizionamento e le informazioni relative ai loro parametri di qualità all utenza la ricerca di metodologie e procedure innovative la formazione permanente dell utenza tramite corsi periodici di aggiornamento

12 Organizzazione di un Servizio di Posizionamento e Navigazione - 2 Le attuali esperienze nazionali e internazionali indicano che la scala regionale è la più idonea alla realizzazione del servizio, per il numero di SP coinvolte (10-20) e che l istallazione e la gestione del servizio vengono efficacemente conseguite con la collaborazione tra: un Ente pubblico già istituzionalmente preposto alla attività di monitoraggio e controllo del territorio erogazione di servizi su di esso un Istituzione scientifica che possa sovrintendere alla progettazione ed istallazione della RSP definizione della carta dei servizi e delle procedure di gestione ricerca scientifica ed innovazione tecnologica dell infrastruttura formazione del personale preposto alla gestione della RSP formazione permanente dell utenza La Regione Lazio Area Sistema Informativo Geografico Generale ha avviato nel 2008 la progettazione di servizio di posizionamento basato su GNSS

13 Attività di ricerca nell ambito del Gruppo di lavoro PRIN 2004 La Rete di Stazioni Permanenti RESNAP-GPS: coordinato motivazioni dal della sperimentazione Prof. Fernando Sansò (Politecnico di Milano) Attività di sensibilizzazione delle Pubbliche Amministrazioni locali, istituzionalmente preposte all acquisizione e gestione di dati territoriali, verso l impiego delle nuove tecniche e metodologie messe a disposizione dalla Geomatica, ed in particolare delle tecniche di posizionamento GNSS Attività di aggiornamento didattico e di formazione permanente della potenziale utenza L Università di Roma La Sapienza ha supportato significativamente la sperimentazione in due momenti, concedendo finanziamenti per le grandi attrezzature di Ateneo finalizzati a: istituire la stazione permanente GPS di Ateneo: stazione permanente M0SE presso la Facoltà di Ingegneria, attiva dal 2002 ed inserita nella rete ASI dal 2004 istituire una rete sperimentale di stazioni permanenti nel territorio della Regione Lazio RESNAP-GPS

14 servizi, non La Rete di Stazioni Permanenti garantisce RESNAP-GPS: caratteristiche continuità), istituito per pure finalità scientifiche dall Area di Geodesia e Geomatica in collaborazione con Leica Geosystems, ad accesso libero Fondamentale importanza dell informazione e della comunicazione con la potenziale utenza: la realizzazione del sito web della rete

15 Ricerche e sperimentazioni - 1 Determinazione dell accuratezza conseguibile in tempo reale (sessioni di misura di 2-3 minuti) Determinante la qualità della copertura telefonica cellulare Campione di 56 punti ( m ) h ( m ) 2D ( m ) Nord ( m ) Est Media Deviazione Standard Minimo Massimo

16 Ricerche e sperimentazioni - 2 Impatto delle reti permanenti GNSS sulle procedure di aggiornamento della cartografia catastale (Progetto GeoAgg) Strategie di recupero delle informazioni territoriali georeferenziate in altri sistemi di riferimento (Progetto GeoCart) Perimetrazione di zone demaniali in prossimità di fiumi, laghi, mare Rilievi finalizzati al catasto stradale: verifica catasto segnaletica verticale Supporto al rilievo batimetrico del tratto terminale del Tevere Sperimentazione di servizi di post-elaborazione batch di misure GPS

17 Ricerche e sperimentazioni - 3 Sperimentazioni in ambito archeologico: georeferenziazione di mappe storiche (Forma Urbis) e supporto al rilievo di siti archeologici (collaborazioni con: Cattedra Storia dell'arte Greca e Romana-Prof. A. Carandini, Soprintendenza Archeologica Statale, Accademia Americana) Rilievo di Ground Control Points per l appoggio e l'ortorettificazione di immagini aeree e satellitari ad alta risoluzione Supporto al rilievo delle aste idrometriche della Regione Lazio Geodesia storica: materializzazione meridiano fondamentale d'italia nei Giardini Vaticani Escursionismo geodetico: nuove misurazioni delle quote di alcune cime (Gran Sasso, Vettore, Terminillo-nuova quota, Maiella)

18 Perimetrazione di zone demaniali in prossimità di fiumi, laghi, mare - 1 Definizione della linea di costa e delle pertinenze demaniali in prossimità e della foce del fiume Marta (Tarquinia, VT)

19 Perimetrazione di zone demaniali in prossimità di fiumi, laghi, mare - 2

20 Le immagini satellitari per il controllo della linea di costa - 1 Immagini satellitari ad alta risoluzione Lavoro parte di un più ampio progetto (SICORA) nato dalla collaborazione tra la Regione Abruzzo e l Università dell Aquila (coordinamento Prof.ssa D. Dominici) Scopo del lavoro definizione di una metodologia per valutare la variazione della linea di costa tramite confronto di immagini multispettrali recenti con dati cartografici preesistenti

21 Le immagini satellitari per il controllo della linea di costa - 2 Creazione di una Class Hierarchy Setting dei parametri del software Classificazione object-oriented Le classi create sono: spiaggia, mare, mare+sabbia, vegetazione, edifici e battigia. Selezione di un numero adatto di samples. I samples devono rappresentare correttamente le differenti classi.

22 Le immagini satellitari per il controllo della linea di costa - 3 Classificazione object-oriented

23 Le immagini satellitari per il controllo della linea di costa - 4 Confronto con la cartografia Cartografia 1995 Immagine 2004 (blu) Immagine 2006 (rosso)

24 Le immagini satellitari per il controllo della linea di costa - 5 Sviluppo di 15 km Punto di massimo avanzamento pari m Punto di minino arretramento pari a m rispetto alla cartografia del 1950 Necessità delle correzioni di marea per indagini più accurate

25 Conclusioni La Geomatica attualmente mette a disposizione diverse tecnologie efficienti per il monitoraggio della linea di costa: tecniche di posizionamento in tempo reale basate su reti GNSS di stazioni permanenti trattamento metrico e classificazione di immagini satellitari ad alta risoluzione Il problema della salvaguardia delle nostre coste non è tecnologico E' necessaria un'adeguata politica di gestione e del territorio

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