SENDAS La soluzione di Esri Italia per il monitoraggio geofisico e strutturale basato su dati satellitari GNSS
SENDAS - SurfacE Network Deformation Analysis System SENDAS è il risultato del progetto di ricerca e sviluppo SIMULATOR iniziato ad Aprile 2014 e terminato a Dicembre 2015; Il progetto ha avuto come obiettivo lo sviluppo di un sistema integrato modulare per la gestione e prevenzione dei rischi; E stato co-finanziato dalla Regione Lombardia; La commercializzazione di SENDAS è iniziata nell Ottobre del 2015 ancor prima della conclusion del progetto Simulator.
Monitoraggio statico-relativo GNSS Il sistema di monitoraggio realizzato da Esri Italia è basato sull analisi di segnali GNSS (Global Navigation Satellite System) in modalità statico-relativa Questa tecnologia consente di misurare in modo continuo la distanza tra uno o più ricevitori GNSS rover e una stazione di riferimento collocata in area non soggetta a spostamenti Misure con ripetibilità subcentimetrica
Monitoraggio statico-relativo GNSS Tradizionalmente in queste applicazioni vengono utilizzati ricevitori geodetici a doppia frequenza(costo per punto di misura > 10kEuro) Solo in anni recenti i miglioramenti tecnologici e degli algoritmi di calcolo hanno permesso l introduzione di ricevitori a singola frequenza Il sistema SENDAS è basato su ricevitori GNSS a singola frequenza di «fascia bassa», tali però da garantire prestazioni adeguate (ripetibilità delle misure, affidabilità), con un costo per punto molto inferiore rispetto agli standard
Architettura di SENDAS 1. Rete «locale» di ricevitori 4. Applicazioni Client 2. Modem GPRS 3. Cloud Server
Ogni nodo sensore è costituito da: I ricevitori GNSS Ricevitore GNSS a singola frequenza modello U-BLOX NEO M8T Antenna GPS Galileo L1 Modulo di alimentazione elettrica (pannello solare da 20W, batteria 6V- 12Ah) Micro-SD per backup locale dei dati (oltre 4 anno di capacità) Interfaccia wireless locale 868 MHz Monumentazione
I Ricevitori GNSS I nodi formano una rete wireless locale con topologia mesh Trasmissione dati ad un nodo master, dotato di modem GPRS ritrasmissione al un server di calcolo remoto In un sito possono essere installate più reti wireless indipendenti (ad esempio per coprire aree vaste) i cui dati sono processati insieme Il numero di ricevitori facenti parte di una rete può quindi essere aumentato arbitrariamente
Il Cloud Server Il cloud server acquisisce in tempo reale le osservabili grezze dalla rete di ricevitori e scarica periodicamente i dati ancillari necessari all elaborazione Il server può essere configurato anche per acquisire periodicamente dati GNSS (file RINEX) da archivi ftp esterni e da stream RTCM,inmododaprocessarereti«miste»: Caso d uso (1): utilizzo di stazioni di riferimento esterne Caso d uso (2): infittimento di reti di monitoraggio già esistenti
Il server di calcolo L analisi delle osservabili GNSS è effettuata dal SWNDALite,diproprietàdiEsriItalia: Stima degli spostamenti medi differenziali con periodicità da oraria a giornaliera Ripetibilità millimetrica delle misure Calcolo di indici di qualità delle misure GNSS(scarto automatico delle soluzioni poco affidabili) Pubblicazione dei risultati delle analisi mediante servizi web Generazione di allarmi (inviati via e-mail) sulla base di soglie impostate dall utente
L applicazione utente Realizzata con tecnologia ArcGIS Runtime SDK, permette di: Acquisire le serie storiche degli spostamenti di ciascun punto Visualizzare le informazioni su mappaesugrafici Mostrare statistiche relative a spostamenti, velocità e stato della rete Configurare le soglie per la generazione di allarmi agli utenti (invio via email, personalizzabili) Generare report in formato PDF
L applicazione utente: funzionalità GIS Visualizzare i vettori di spostamento su una mappa geomorfologica identificando così aree di potenziale pericolo; Intersecare le aree di potenziale pericolo con aree ad elevata densità di popolazione oppure con infrastrutture critiche (strade, linee elettriche, industrie, ecc.); Le funzionalità GIS di SENDAS lo rendono di fatto uno strumento unico per migliorare i piani di risposta a possibili eventi catastrofici che possono mettere a rischio la popolazione, l ambiente ed eventuali infrastrutture in esso presenti.
Prestazioni Ripetibilità delle misure (valori medi su periodi di 15 giorni consecutivi di dati, in funzione della durata delle sessioni di misura e della distanza tra ricevitore rover e stazione di riferimento) Baseline Height difference 1.1km 62m Displacement RMS (mm) 2.3km 173m 3.3km 329m Height Horizontal Height Horizontal Height Horizontal Update rate - 1h 5.3 3.4 6.6 3.6 8.9 4.6 Update rate - 6h 2.8 1.9 4.1 2.0 6.9 2.8 Update rate - 12h 2.4 1.6 3.8 1.7 4.6 2.3 Update rate - 24h 1.8 1.3 2.7 1.4 3.5 2.0
Installazione a Tirano (SO) Prima installazione realizzata sul Monte Masuccio, nei pressi dell abitato di Tirano (SO) per il monitoraggio di una frana storica estensione in quota tra 400 e 1400 m.s.l.m. distanza interbase massima 3300 metri 7 ricevitori installati (6 rover e stazione di riferimento) Sistema di monitoraggio in funzione da Settembre 2015
Installazione a Fiastra (MC) Sperimentazione avviata ad ottobre 2015 in collaborazione con INGV presso il lago di Fiastra (MC), per il monitoraggio di una deformazione gravitativa profonda di versante 4 ricevitori installati (3 rover e 1 stazione di riferimento) massima differenza di quota tra i ricevitori 350 metri distanza interbase massima 3600 metri In funzione da Ottobre 2015
Confronto tra le prestazioni del sistema di monitoraggio SENDAS e una coppia di ricevitori geodetici a doppia frequenza installati nelle vicinanze Analisi realizzata da INGV su quattro mesididati(ott15-feb16) Linea di base di 2300 metri, con differenza di quota di 270 metri. Installazione a Fiastra (MC)
Installazione a Tolmezzo (UD)
Installazione a Tolmezzo (UD) Installazione a Gennaio 2016 in collaborazione con l Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale (INOGS) di Trieste Monitoraggio di una frana storica nel comune di Tolmezzo, riattivatasi di recente Installazione di 6 ricevitori SENDAS nell area di frana Utilizzo di una stazione di riferimento istituzionale (parte della rete GNSS regionale del Friuli Venezia Giulia, posta a circa 3.5 Km dal sito di monitoraggio) Utilizzo di un ulteriore ricevitore rovergeodetico già installato nel sito
Il sistema ha misurato un consistente movimento verso valle (da 5 a 15 cm sui diversi ricevitori) in concomitanza con un periodo di forti piogge a fine febbraio
Ad inizio marzo, le misure del sistema di monitoraggio GPS sono state utilizzate per decidere la chiusura temporanea della strada sottostante la frana
e della sua riapertura due giorni dopo
Monitoraggio con reti di ricevitori SENDAS L esperienza di Tolmezzo può essere replicata facilmente e con costi contenuti (poche decine di migliaia di Euro per installazioni composte da 5-10 ricevitori SENDAS) La disponibilità di stazioni permanenti nelle vicinanze delle aree di interesse (distanza massima 10-12 Km) riduce i costi in quanto evita di dover installare un ulteriore ricevitore da usare come riferimento Le reti di ricevitori GNSS possono essere utilizzate, oltre che per il monitoraggio di fenomeni di dissesto, anche per il controllo di: Aree soggette a bradisismo o subsidenza Edifici Infrastrutture«sensibili» come viadotti, ponti o dighe