Milano, XX mese 20XX Il monitoraggio locale mediante strumentazione GNSS a basso costo

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Timoteo Biagi
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1 61 Convegno Nazionale SIFET 8-1 Giugno 216, Lecce Milano, XX mese 2XX Il monitoraggio locale mediante strumentazione GNSS a basso costo L. Biagi, F. C. Grec, M. Negretti DICA - Polo Territoriale di Como marco.negretti@polimi.it

2 Introduzione Contesto di monitoraggio di fenomeni di spostamento e deformazione alla scala locale opere di ingegneria civile, frane,... Diverse tecniche di monitoraggio possibili, tra cui l'utilizzo di ricevitori GNSS geodetici accuratezza: migliore del cm (fino al mm) rete di stazioni di riferimento area e stazioni da monitorare 2

3 Ricevitori GNSS per il monitoraggio locale Ricevitori geodetici doppia frequenza necessità di molti ricevitori per monitorare densamente l'area strumenti costosi: diverse migliaia di euro rischio di perdita nel caso si verifichi l'evento rete di stazioni di riferimento area e stazioni da monitorare 3

4 Ricevitori GNSS per il monitoraggio locale Ricevitori geodetici doppia frequenza necessità di molti ricevitori per monitorare densamente l'area strumenti costosi: diverse migliaia di euro rischio di perdita nel caso si verifichi l'evento tecnologia economicamente impegnativa 4

5 Ricevitori GNSS per il monitoraggio locale Ricevitori GNSS a basso costo mono frequenza, solo L1 investimento sostenibile costo inferiore a 5 possibilità di costruire reti dense senza richiedere grandi investimenti perdita dello strumento accettabile area da monitorare 5

6 Ricevitori GNSS per il monitoraggio locale Sperimentazione con ricevitori GNSS a basso costo: valutarne l'accuratezza affidabilità dei risultati (errori grossolani): mancato o falso allarme come migliorare i risultati ottenuti conservando l'obiettivo di un basso budget 6

7 Definizione del test Simulazione di monitoraggio di spostamenti ricevitore in un punto iniziale di coordinate note spostamenti regolari e noti sia in quota che in planimetria valutazione della congruenza tra spostamenti compiuti e spostamenti misurati dal ricevitore 7

8 Definizione del test Punti di rilievo stazione di riferimento Valleggio 1 stazione di riferimento Valleggio 2 stazione GNSS di COMO (rete EUREF) Topcon Odyssey RS ublox NEO 7P (evaluation kit) distante una decina di metri da COMO EUREF Rover, in movimento ublox NEO 7P (evaluation kit) distante circa 13 m dalle stazioni di riferimento 8

9 Definizione del test Punti di rilievo Ortofoto AGEA 212 (WMS Regione Lombardia) 9

10 Definizione del test Punti di rilievo stazione di riferimento Valleggio 2 stazione di riferimento Valleggio 1 1

11 Definizione del test N Punti di rilievo rover, montato su una slitta* per controllarne il movimento 45 E * gentilmente fornita dal Politecnico di Torino - DIATI 11

12 Definizione del test Posizione iniziale del Rover stimata rispetto alla stazione COMO EUREF (sessione di 24 h) Spostamenti del Rover ogni due ore alternando spostamenti in orizzontale e verticale 5 mm in orizzontale ( 1 cm) 5 mm in verticale ( 1 cm) 12

13 Definizione del test Processamento dei dati in sessioni orarie utilizzando sw geodetico commerciale (LGO) e come stazione di riferimento: Valleggio 1 (COMO EUREF) Valleggio 2 (ublox) Verificare se è possibile utilizzare ricevitori a basso costo anche come stazioni di riferimento confronto dei risultati ottenuti con le due stazioni di riferimento 13

14 Risultati processamento - Valleggio 1 Spostamenti orizzontali stimati effettivi 14

15 Risultati processamento - Valleggio 1 Spostamenti lungo la direzione Nord stimati effettivi 15

16 Risultati processamento - Valleggio 1 Spostamenti lungo la direzione Est stimati effettivi 16

17 Risultati processamento - Valleggio 1 Spostamenti verticali stimati effettivi 17

18 Risultati processamento Statistiche [cm] media Valleggio 1 Valleggio 2 E N vert. oriz. E N vert. oriz SQM max min mediana

19 Analisi di congruenza L'analisi della congruenza verifica se le differenze tra la stima degli spostamenti e gli spostamenti compiuti sono congruenti e tali da permettere di individuare l'andamento dello spostamento in atto 1. gli spostamenti sono stimati considerando coppie di sessioni 2. confronto tra spostamenti stimati e effettivi 3. ad ogni coppia viene attribuita una classe di appartenenza in base all'errore L'analisi è stata compiuta considerando tutte le possibili coppie 19

20 Analisi di congruenza Classificazione delle coppie in base all'errore approccio di classificazione: (Δ stimata Δeffettiva ) δc = round Δ passo { Δ passo = (vert, oriz) 5 mm (N, E) 5 sin 45 =3.5 mm } Esempio [cm] oss Δ δ Est eff stim eff Nord stim orizz. eff. stim vert. eff stim

21 Analisi di congruenza - Valleggio 1 Est Nord verticale orizzontale 21

22 Analisi di congruenza - Valleggio 2 Est Nord verticale orizzontale 22

23 Analisi di congruenza - Valleggio 1 Est Nord verticale orizzontale classe % % % % classe % % % % classe % % % % classe % % % % classe % % % % classe % % % % classe % % 1 3.6% 17.6% classe 7 6.2% 19.7% % 2.1% classe % classe % classe % oltre % 23

24 Analisi di congruenza - Valleggio 1 Est Nord verticale orizzontale classe % % % % classe % % % % classe % % % % classe % % % % % % % % classi - 3 errore < 1.5 mm errore < 15 mm Gli spostamenti orizzontali ben discriminabili Gli spostamenti verticali non altrettanto 24

25 Analisi di congruenza - Valleggio 2 Est Nord orizzontale verticale classe % % 55 2.% % classe % % 1 3.6% % classe % % % % classe % % % % classe % % % % classe % % % % classe % % 11 4.% 13.5% classe % % % 4.1% classe % 12.4% % classe % 4.1% % classe 1 3.1% % oltre % 25

26 Analisi di congruenza - Valleggio 2 Est Nord verticale orizzontale classe % % 55 2.% % classe % % 1 3.6% % classe % % % % classe % % % % % % % % classi - 3 errore < 1.5 mm errore < 15 mm 26

27 Analisi di congruenza - confronti Est Nord verticale orizzontale classe % % 55 2.% % classe % % 1 3.6% % classe % % % % classe % % % % % % % % valleggio 2 Est Nord verticale orizzontale classe % % % % classe % % % % classe % % % % classe % % % % % % % % valleggio 1 27

28 Conclusioni Gli spostamenti stimati seguono l'andamento effettivamente compiuto Come atteso, i risultati planimetrici sono più accurati di quelli altimetrici E' fattibile l'utilizzo di un ricevitore a basso costo anche come stazione di riferimento Possibilità di utilizzare in modo proficuo, in determinati contesti, soprattutto per movimenti a prevalente componente orizzontali, i ricevitori a basso costo 28

29 Sviluppi futuri Sperimentazione con antenne migliori, rimanendo sempre in un ambito a basso costo In corso, tentativo di stima del PCV (phase center variation) relativi delle antenne a basso costo 29

30 Ringraziamenti La strumentazione utilizzata per lo spostamento di precisione dell'antenna è stata gentilmente fornita dai colleghi del Politecnico di Torino DIATI, Proff. Manzino, Piras e Ing. Bendea 3

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