SISTEMI DI RIFERIMENTO Utilizzo del GPS nelle applicazioni catastali ed il nuovo Sistema di Riferimento Nazionale - RDN

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Giancarlo Marchese
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SISTEMI DI RIFERIMENTO Utilizzo del GPS nelle applicazioni catastali ed il nuovo Sistema di Riferimento Nazionale - RDN Trapani, 20 Settembre 2010 Palermo, 20

1 SISTEMI DI RIFERIMENTO Utilizzo del GPS nelle applicazioni catastali ed il nuovo Sistema di Riferimento Nazionale - RDN Trapani, 20 Settembre 2010 Palermo, 20 Settembre 2010 Enna, 21 Settembre 2010 Caltanissetta, 21 Settembre 2010 Siracusa, 22 Settembre 2010 Catania, 23 Settembre 2010 Messina, 24 Settembre 2010 Alberto Pettinari

2 SISTEMI DI RIFERIMENTO. COS È UN SISTEMA DI RIFERIMENTO

3 SISTEMI DI RIFERIMENTO È un insieme di regole: Un sistema di assi cartesiani opportunamente posizionato (planimetrico, altimetrico o tridimensionale) Una superficie di riferimento dove effettuare i calcoli (ellissoide, sfera locale, piano tangente, geoide) Dati fisici (costante gravitazionale, velocità angolare, coeff.gravitazionale, ecc.) Una rete di punti compensata che lo materializza

4 SISTEMI DI RIFERIMENTO. SR GLOBALI (ITRS, IGS, WGS84) SR LOCALI (Roma 40, ED50) SISTEMI CARTOGRAFICI

5 S.R. GLOBALI ITRS I nternational T errestrial R eference S ystem Asse Z passante per il polo convenzionale terrestre Asse X passante per il piano equatoriale e contenente il meridiano di Greenwich Asse Y completa la terna destrorsa

6 s.r. globali per la realizzazione di questo SR Vengono utilizzate le stazioni permanenti sparse su tutto il globo che utilizzano tre metodi di osservazioni: VLBI Very Long Baseline Interferometry SLR Satellite Laser Ranging GPS Global Position System

7 s.r. globali. Scopi???? Definire i parametri di orientamento e rotazione terrestri Definire il Sistema di Riferimento Internazionale Terrestre Definire la deformazione della crosta terrestre ETRS89 Coincidente con l ITRS nel 1989 Solidale con la placca europea

8 SISTEMI DI RIFERIMENTO e in ITALIA??? La realizzazione del SR ETRS89 è la rete geodetica realizzata dall ISTITUTO GEOGRAFICO MILITARE IMG 95

9 SISTEMI DI RIFERIMENTO In Totale 1230 vertici di cui: 9 punti EUREF 423 GEOTRAV (Livellati) 641 coincidenti con Vertici trigonometrici

10 SISTEMI DI RIFERIMENTO REALIZZAZIONE RETE IGM95 Precisioni media dei semiassi maggiori delle ellissi planimetriche d errore relative (1 ): errore relativo della componente verticale (1 ): 0,009 m (0,7 p.p.m.) 95% = 22 mm 0,018 (m) 95% = 36 mm in totale un vettore nello spazio di circa 5 cm quindi una base fra 2 punti IGM95 può statisticamente differire dalla misura di ~ 7 cm

Sistema WGS84 Al Sistema WGS84 è associato un ellissoide biassiale, geocentrico ed equipotenziale (del campo normale), denominato anche esso WGS84 DEFINITO DA: Meridiano zero (BIH 1984.

11 Sistema WGS84 Al Sistema WGS84 è associato un ellissoide biassiale, geocentrico ed equipotenziale (del campo normale), denominato anche esso WGS84 DEFINITO DA: Meridiano zero (BIH ) Z WGS84 CTP (BIH ) Centro di massa della Terra 1 parametro metrico: semiasse maggiore: a = m O WGS84 Y WGS84 DEFINITO DA: Costante Gravitazionale Velocità angolare Coeff. Gravitazionale X WGS84 GM : x10 8 m 3 s -2 W : x10-11 rad s -1 C 20 : x10-6

12 Monografia IGM95

13 SISTEMI DI RIFERIMENTO TUTTO QUESTO È STORIA!!! 1 GENNAIO 2009 ETRF 2000 RDN Rete Dinamica Nazionale

Queste metodologie utilizzano software che sfruttano il sistema satellitare

14 rdn Le misure GPS consento oggi precisioni dell ordine di alcuni centimetri (RTK) o addirittura sub centimetrico (statico con lunghe osservazioni) Queste metodologie utilizzano software che sfruttano il sistema satellitare al massimo livello e richiedono anche al Sistema di Riferimento alte performance

15 rdn Il sistema di riferimento deve essere definito con precisione almeno non minore di quella delle misure che ad esso si riferiscono L ETRF89, e l IGM95 che lo materializza, non sempre erano in grado di fornire il supporto adeguato in termini di precisione

16 RDN SCELTE DELL IGM: PERCHE ETRF?? Il Sistema ITRS offre certamente le prestazioni migliori: le coordinate dei punti sono periodicamente ricalcolate per mantenerle coerenti alla realtà fisica in continua evoluzione L ITRS obbligherebbe però a cambiare troppo frequentemente le coordinate (circa 3 cm all anno) ed è quindi problematico per le applicazioni topocartografiche, meglio soddisfatte dai sistemi vincolati alle placche continentali, come gli ETRF, che si modificano molto più lentamente nel tempo

17 RDN SCELTE DELL IGM: PERCHE ETRF?? Anche l ETRF si muove, ma con velocità molto contenute (movimenti millimetrici o sub-millimetrici Definendo una realizzazione oggi può essere mantenuta per almeno 10 anni: almeno fino al 2020

Realizzazioni ITRF-YY(t0) Differenza: ITRF2000 ITRF92 GRAZ 9 anni spostamento azimut m gradi GRAS 0.

18 Realizzazioni ITRF-YY(t0) Differenza: ITRF2000 ITRF92 GRAZ 9 anni spostamento azimut m gradi GRAS GRAZ MEDI MATE NOTO GRAS MEDI MATE Media europea: 2.7 cm/anno NOTO

RDN Rete composta da 99 stazioni omogeneamente distribuite Interdistanza media circa 100 150 km (1 stazione ogni 3000 km 2 circa) Quasi tutte stazioni appartenenti ad Enti Pubblici

19 RDN Rete composta da 99 stazioni omogeneamente distribuite Interdistanza media circa km (1 stazione ogni 3000 km 2 circa) Quasi tutte stazioni appartenenti ad Enti Pubblici La quantità è maggiore della effettiva necessità Include stazioni appartenenti all ITRS, all IGS e all EUREF È stata posta attenzione alla stabilità della materializzazione e dei siti

20 RDN Z Zp n P e X Xp Yp Y Geocentriche (Richieste dal Catasto) X Y Z Geografiche Lat Long H ell. m Rettilinee Planari 0,0,0 Cassini-Soldner Ecc Cartografiche UTM Gauss-Boaga Ecc..

21 SISTEMI DI RIFERIMENTO Grazie per l attenzione

22 GNSS e catasto L uso dei ricevitori satellitari nelle pratiche di aggiornamento catastale.

23 VANTAGGI Semplicità nell esecuzione delle misure Precisione dei risultati Rapidità di rilievo Non necessita intervisibilità tra i punti Possibilità di operare di notte e in condizioni atmosferiche sfavorevoli Unicità del sistema di riferimento

24 SVANTAGGI??? Necessità di visibilità dei satelliti Sensibilità a disturbi elettromagnetici Necessità di occupare punti da rilevare Disomogeneità con il nostro sistema di riferimento nazionale

25 IL S.R. DEL GNSS: Origine nel centro di massa della terra Asse Z parallelo all asse di rotazione convenzionale terrestre definito nel 1984 Asse X generato dall intersezione del piano equatoriale con il meridiano di Greenwich Asse Y completa la terna cartesiana destrosa.

26 La posizione di un punto P è espressa: Mediante coordinate cartesiane (X,Y,Z) Mediante coordinate geografiche (φ,λ,h) rispettivamente latitudine, longitudine e quota ellissoidica.

27 Z Zp n P e X Xp Yp Y Geocentriche (Richieste dal Catasto) X Y Z Geografiche Lat Long H ell. m Rettilinee Planari 0,0,0 Cassini-Soldner Ecc Cartografiche UTM Gauss-Boaga Ecc..

28 ERRORI DEL SISTEMA GPS: Errori strumentali funzionamento ricevitori e satelliti sfasamento orologi satelliti sfasamento orologi satellite/ricevitore Errori di modello orbita del satellite ritardo ionosferico e troposferico ecc Errori di osservazione salti di ciclo Multipath variazione del centro di fase dell antenna Diminuzione della precisione (DOP)

29 Tanto è minore questo valore, tanto migliore sarà la geometria dei satelliti OTTIMO GDOP PESSIMO GDOP LIMITE CONSIGLIATO DI GDOP = 6

30 SISTEMA DI RIFERIMENTO CATASTALE: È un sistema di riferimento relativo Utilizza tre punti di emanazione (Datum): Usa la Proiezione Cassini-Soldner S.R. Locale Genova Roma M. Mario Castanea delle Furie Elissoide di Bessel È una rappresentazione equivalente

31 TECNICA DIFFERENZIALE Due ricevitori captano contemporaneamente il segnale trasmesso dei satelliti in vista; Si calcola la posizione relativa del secondo ricevitore rispetto al primo (Δx;Δy;Δz) A B

32 Come avviene il passaggio dal sistema WGS84 al sistema catastale?

33 IL PIANO EULERIANO : È una trasformazione diretta da coordinate geocentriche a piane; È una trasformazione tridimensionale, quindi interessa la planimetria e l altimetria

34 Asse Z coincidente con la normale in O; Asse Y tangente al meridiano in O e diretto a Nord Asse X tangente al parallelo in O e diretto ad Est

35 Sia O un punto di coordinate geocentriche note e l origine del sistema euleriano; Sia P un generico punto di coord. Geocentriche note 1) Si calcola la componente vettoriale OP (Δx;Δy;Δz) 2) Le coordinate (n;e;q) di P si calcolano mediante le formule di rotazione tra i due sistemi:

36 RILIEVO PUNTI NON STAZIONABILI: Per Intersezione Per Allineamento x102 x101

ARTIFIZI Angolo Indicazione orizzontale di Punto Negativo misurazione di di partenza arrivo = sx Positivo strumentale = dx 101 102 4 101 102-30 *S* 5 PF01/0010/B107 1.50 0 spig.fabbr.

37 ARTIFIZI Angolo Indicazione orizzontale di Punto Negativo misurazione di di partenza arrivo = sx Positivo strumentale = dx *S* 5 PF01/0010/B spig.fabbr *S* 5 PF01/0010/B spig.fabbr Chiodo Non Commento c è Distanza distanza sul di Spigolo dall antenna calcolare allo squadro! punto spigolo Angolo Indicazione Punto di orizzontale di partenza Punto Negativo misurazione di arrivo = SX (dall altro lato) Positivo strumentale = DX Non c è Distanza distanza di Spigolo Commento dall antenna calcolare punto allo squadro! spigolo Linea 4 di Altezza Commento livellazione strumentale punto Nome del Punto 5 PF01/0010/B spig.fabbr. Lettura Commento Nome al del filo al medio punto

38 ARTIFIZI??? PF Recinzione

39 PREGEO: NUOVE RIGHE Riga di Informazione di tipo 1: Vertice iniziale di baseline Tipo Riga 1 Nome punto iniziale Coordinate Geocentriche Altezza Antenna Materializ. Punto E obbligatorio a ciascuna riga di tipo 1 associare immediatamente dopo una riga di tipo 6

40 PREGEO: NUOVE RIGHE Riga di Informazione di tipo 6: Informazioni GPS Tipo Riga 6 Tipo ricevitore Data e ora inizio osservazioni Data e ora fine osservazioni Modalità di rilievo Esempio: , , Chiodo 6 L : :17 RTK PDOP=1

44 PREGEO: NUOVE RIGHE Riga di Informazione di tipo 2: Vertice finale di Baseline Tipo Riga 2 Nome p.to Finale Componenti Baseline Parametri Precisione Valori Dop H antenna Materializz. Punto Esempio: , , , , , , , PDOP= Recinzione

46 ESEMPIO PRATICO

47 Grazie per l attenzione e... auguri per un proficuo lavoro. Alberto Pettinari

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