Verifiche ed analisi dei dati della rete GPS del Friuli Venezia Giulia

Verifiche ed analisi dei dati della rete GPS del Friuli Venezia Giulia Riccardo Barzaghi (1), Alessandra Borghi (2), Daniele Passoni (1) (1) DIIAR Politecnico di Milano (2) OGS, c/o IGeS-Politecnico di Milano

La verifica delle funzionalità del posizionamento con la rete FReDNet - TRIMBLE 5700 con antenna Zephyr - Connessione telefonica alla rete FReDNet - Stazionamento su 13 punti della rete IGM95 i) Posizionamento VRS per la durata di 5 ii) Posizionamento FKP per la durata di 5 iii) Posizionamento RTK a 1 per 10 iv) Posizionamento statico sulla base di 10 di osservazioni rispetto alla SP più vicina della rete FReDNet - TOPCON GRS-1 con antenna PGA-1 - Connessione telefonica alla rete FReDNet - Verifiche fatte su 3 punti della rete IGM95 - Posizionamento VRS in modalità MAC e VR3

I punti della rete IGM95 rilevati in modalità NRTK

Le statistiche del posizionamento VRS Stazione ΔE(m) ΔN(m) Δh(m) AMARO 0,023-0,005-0,032 CAMPEIS -0,003 0,026-0,021 CORMONS 0,001 0,019 0,004 CORNINO 0,003 0,010 0,049 GEMONA -0,009 0,004-0,020 MOSSA 0,022-0,005 0,050 OSOPPO 0,011 0,018-0,054 PALMANOVA -0,011-0,011 0,040 PRIUSO 0,039 0,008 0,042 SPILIMBERGO -0,007 0,004 0,062 SS56KM12+900-0,016-0,063 0,035 TARVISIO -0,007-0,073 0,085 UDINE ASS -0,015 0,014 0,077 vrs Media 0,004-0,001 0,009 vrs Max 0,039 0,033 0,112 vrs Min -0,016-0,073-0,110 vrs Conteggio 13 13 13 vrs Dev. standard 0,016 0,028 0,070 Differenze tra coordinata IGM95 e coordinata NRTK-VRS (Δt=5 )

Le statistiche del posizionamento FKP Stazione ΔE(m) ΔN(m) Δh(m) AMARO 0,022-0,002 0,127 CAMPEIS 0,001 0,007 0,007 CORMONS -0,017-0,033 0,010 CORNINO -0,012-0,002 0,058 GEMONA -0,008 0,004 0,059 MOSSA 0,024-0,014 0,056 OSOPPO 0,003-0,004 0,015 PALMANOVA -0,011-0,005 0,024 PRIUSO 0,028 0,000 0,060 SPILIMBERGO -0,005 0,007 0,057 SS56KM12+900-0,023-0,059 0,051 TARVISIO -0,008-0,002-0,006 UDINE ASS -0,007 0,020 0,040 fkp Media -0,001-0,006 0,043 fkp Max 0,028 0,020 0,127 fkp Min -0,023-0,059-0,006 fkp Conteggio 13 13 13 fkp Dev. standard 0,016 0,020 0,034 Differenze tra coordinata IGM95 e coordinata NRTK-FKP (Δt=5 )

Le statistiche del posizionamento RTK Stazione ΔE(m) ΔN(m) Δh(m) AMARO 0,029-0,013 0,114 CAMPEIS -0,004 0,015-0,004 CORMONS -0,016-0,007 0,005 CORNINO -0,005 0,004 0,063 GEMONA -0,005 0,000 0,049 MOSSA 0,022 0,008 0,042 OSOPPO 0,003-0,009-0,004 PALMANOVA -0,020-0,014 0,057 PRIUSO 0,026 0,010 0,043 SPILIMBERGO -0,008 0,000 0,074 SS56KM12+900-0,009-0,060-0,010 TARVISIO 0,009 0,003 0,010 UDINE ASS -0,006 0,004 0,041 RTK Media 0,001-0,004 0,037 RTK Max 0,058 0,109 0,230 RTK Min -0,047-0,093-0,088 RTK Conteggio 13 13 13 RTK Dev. standard 0,018 0,023 0,042 Differenze tra coordinata IGM95 e coordinata (media) NRTK (Δt=10 )

Le statistiche del posizionamento statico Stazione ΔE(m) ΔN(m) Δh(m) AMARO 0,010 0,013 0,128 CAMPEIS -0,003 0,023-0,008 CORMONS -0,016-0,008-0,010 CORNINO -0,010-0,006 0,004 GEMONA -0,017-0,021 0,061 MOSSA -0,002-0,001 0,054 OSOPPO -0,014-0,009 0,006 PRIUSO 0,031 0,030-0,018 SPILIMBERGO -0,015 0,008 0,046 SS56KM12_900-0,025 0,036-0,086 TARVISIO -0,008 0,014-0,054 UDINE -0,011 0,002 0,011 media -0,007 0,007 0,011 min -0,025-0,021-0,086 max 0,031 0,036 0,128 conteggio 12 12 12 dev.st 0,015 0,017 0,056 Differenze tra coordinata IGM95 e coordinata da posizionamento statico (campionamento dati a Δt=15, tempo di stazionamento di 10 ) rispetto alla stazione FReDNet più vicina

Le statistiche del posizionamento MAC e VR3 Stazione ΔE(m) ΔN(m) Δh(m) GEMONA -0,010-0,005-0,070 OSOPPO 0,017 0,024-0,070 SPILIMBERGO -0,008-0,036-0,024 mac Media 0,000-0,006-0,055 mac Max 0,017 0,024-0,024 mac Min -0,010-0,036-0,070 mac Conteggio 3 3 3 mac Dev. standard 0,015 0,030 0,027 AMARO 0,022-0,002-0,105 GEMONA -0,014 0,007-0,080 OSOPPO 0,010 0,030-0,088 SPILIMBERGO 0,006 0,009-0,079 vr3 Media 0,006 0,010-0,085 vr3 Max 0,022 0,030-0,073 vr3 Min -0,014-0,002-0,105 vr3 Conteggio 3 3 3 vr3 Dev. standard 0,012 0,011 0,012 Differenze tra coordinata IGM95 e coordinata MAC/VR3 (Δt=5 )

Un esempio di posizionamento: la stazione di Osoppo Posizioni NRTK (VRS) ogni 1 Posizione da rilievo statico (10 rispetto alla stazione permanente più vicina) Posizione da monografia IGM95

Il rilievo cinematico NRTK: un esperimento su ferrovia (23/06/06) - NRTK GPSLombardia - Tratta Saronno-Tradate delle FNM - confronto con asse binario Stumentazione utilizzata: - Leica GX1230GG con controller, bluetooth e telefono cellulare -Topcon Leacy-E con controller, bluetooth e telefono cellulare

Alcuni risultati del rilievo cinematico NRTK FIXED 20% ST 14% FL 41% ST 39% FIXED 48% FL 38% Percentuali delle diverse soluzioni ottenute sulla tratta Saronno-Tradate Tratta Saronno-Tradate Tratta Tradate-Saronno Le statistiche rispetto all asse del binario Tratta Saronno Tradate (soluzioni Fixed) Dist (m) Delta E (m) Delta N (m) Delta h (m) Min 0.00-0.17-0.14-0.72 Max 0.47 0.38 0.27 0.49 Media 0.07 0.03 0.03-0.05 dev.st 0.10 0.09 0.08 0.39 N 173 Tratta Tradate Saronno (soluzioni Fixed) Dist (m) Delta E (m) Delta N (m) Delta h (m) Min 0.00-0.18-0.16-1.28 Max 0.56 0.41 0.39 0.64 Media 0.07 0.04 0.04-0.32 dev.st 0.08 0.07 0.06 0.63 N 436

Alcuni esempi di rilievo cinematico (VRS) nell area di Udine Difficoltà nel riaggancio alla rete sia in caso di perdita di segnale GPS che in caso di perdita della correzione di rete

Alcune conclusioni a) I diversi metodi di posizionamento hanno mostrato una precisione sostanzialemente equivalente b) La soluzione FIX è stata ottenuta sempre ed in tempi molto rapidi c) La correzione di rete è sempre stata ricevuta con latenze basse d) Le funzionalità della rete FReDNet sono sostanzialmente equivalenti a quelle delle altre reti (per esempio GPSLOMBARDIA) e) I risultati del posizionamento cinematico sono in linea con quanto ottenuto con altri esperimenti di questo tipo f) Si potrebbero forse introdurre metodi di verifica dei dati e di rimozione di outliers (in tempo reale)

Una elaborazione delle stazioni permanenti dell area alpina (140 stazioni) Le nuove SP del progetto ALPS-GPSQUAKENET: la rete GAIN

Il modello deterministico per l analisi dei dati delle stazioni permanenti GPS Passo 1. Il modello deterministico/stocastico y i = a + bt i + m 0 [ ( ) ( ) ] Am cos ωmti + Bmsen ωmti + j H ( t i T k ) g k + ε i m= 0 k = 1 C = diag ( ) yy C yy -I valori di ω m sono stimati a partire dal periodogramma - H( ) è la funzione di Heaviside e g k è l ampiezza della discontinuità che è da stimare

Passo 2. La scelta del modello stocastico y i = a + bt i + m 0 [ ( ) ( ) ] Am cos ωmti + Bmsen ωmti + j H ( t i T k ) g k + ε i m= 0 k = 1 Test KPSS caso stazionario caso non stazionario C yy 2 w = σ I +σ 2 f Q f C = mod ( ˆ ) yy C yy

Passo 3. La stima finale dei parametri del modello deterministico y i = a + bt i + m 0 [ ( ) ( ) ] Am cos ωmti + Bmsen ωmti + j H ( t i T k ) g k + ε i m= 0 k = 1 C ( ˆ ) oppure 2 2 yy = mod C yy C yy = σ w I +σ f Q f Stochastic model North East Up AMUR GPS Permanent station (mm/yr) (mm/yr) (mm/yr) Velocity estimate under WN hypothesis 18.81 +/- 0.10 25.09 +/+ 0.11 3.05 +/- 0.33 Velocity estimate by ECF 18.79 +/- 0.13 25.05 +/- 0.24 3.20 +/- 0.59

La serie temporale della stazione permanente ZOUF

Velocità della rete analizzata rispetto all Eurasia

La rete FREDNET e la rete non permanente GPS permanenti GPS non-permanenti

Le modalità operative delle campagne non-permenenti Le caratteristiche delle campagne GPS i) Campagne ripetute a cadenza annuale ii) Osservazioni per 8h in 4 giorni consecutivi (in alcuni punti 24h per 4 giorni) iii) Sampling rate di 15, cut-off di 15 iv) Stazionamento con stessa strumentazione v) Compensazione dati effettuata con il Bernese vi) Modellazione del PCV delle antenne (parametri assoluti Geo++) vii) Collegamento alle SP più vicine viii) Ripetibilità giornaliera che è attorno a 3-4 mm (in planimetria) Campagne effettuate sulla rete locale in Friuli Venezia Giulia: 2002 2004 2005-2007 2009 2011 (stazioni in rosso della figura della pagina precedente)

Velocità rispetto a IGS05 (In rosso le stazioni delle rete non-permanente, in nero le SP)

Velocità rispetto all Eurasia fissa (D Agostino et al., JGR, 2010) (In rosso le stazioni delle rete non-permanente, in blu le SP)

Un test sulla affidabilità sulla stima delle velocità con dati da stazioni non-permanenti Test basato su dati delle SP della rete FReDNet Stima delle velocità di otto stazioni su sei anni di dati giornalieri delle SP Stima delle velocità di otto stazioni su sei gruppi di cinque valori consecutivi campionati dalle SP con cadenza annuale entro un range di quattro mesi Test statistico sull equivalenza delle due stime così ottenute (test t Student a due code, α=5% ) L ipotesi di equivalenza delle due stime è, in senso statistico, verificata