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«Nuove applicazioni GIS a supporto della
gestione delle infrastrutture del sottosuolo.
Gli esiti del progetto europeo GeoSMartCity»
Progetto realizzato con la collaborazione di:
GeoSmartCity seminario formativo, Genova, 7 Febbraio 2017
1
Uso di strumentazione GNSS come supporto
alla gestione del rilievo delle reti del sottosuolo
architetto Massimo Dente
Con il supporto di presentazioni Trimble, gentile cortesia del dott. Geologo Paolo Di Giusto - Crisel Srl
2
Indice della presentazione
• GPS e sistemi GNSS
• Il rilievo con i sistemi GNSS
• Restituzione dei dati per il sistema GIS
3
GPS e sistemi GNSS
Il GPS, o sistema globale di posizionamento, può essere definito come una
metodologia avanzata per determinare in maniera precisa le coordinate
plano-altimetriche di qualunque punto posto sulla superficie terrestre, sia
immobile sia in movimento.
Per la determinazione di un punto sulla terra si utilizzano oltre ai satelliti del
sistema GPS americano anche quelli di altri sistemi (GLONASS, BEIDOU, e
prossimamente GALILEO) nonché di alcuni servizi che permettono di
migliorare la precisione delle rilevazioni. Si tende pertanto a parlare più in
generale, di sistemi di posizionamento satellitare GNSS (Global Navigation
Satellite System).
Tra i servizi che si possono utilizzare ci sono quelli basati sui sistemi SBAS
(Satellite Based Augmentation System ) il cui scopo è quello di fornire ai
ricevitori GPS e GLONASS una informazione aggiuntiva che consente di
“correggere l’errore” dei dati di posizionamento ricevuti.
4
Segmenti del Sistema GNSS
5
Segmento Spaziale
Minimo 24 Satelliti
• 6 Orbite inclinate di 55°
• 4 satelliti su ogni orbita
• 20.200 km di altezza
• 1 rivoluzione di 12 ore
6
Segmento di controllo
5 Stazioni di controllo
7
Segmento di utilizzo
Mapping & GIS Product with GNSS
•
•
•
•
•
GeoExplorer® Geo7X series
GeoExplorer® 5 series
Trimble Nomad® 900G series
Juno® series
Yuma2® rugged tablet
• Pro 6H®, Pro 6T®
• ProXRT ®
• R1 ®
8
Introduzione al GPS
2
1
Misura della distanza
basata sulla misura
della velocità delle
onde
3
4 Satelliti per
risolvere X, Y, Z, t
4
Messaggi dai
satelliti
Basato sulla
trilaterazione
5
Correzioni dovute
alla propagazione
del segnale
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Ostacoli
I segnali GPS non possono attraversare i corpi fisici
10
Multipath
I segnali GPS si riflettono e il segnale generato può generare
errori di posizione
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Ritardo Atmosferico
I segnali GPS vengono ritardati nell’attraversare l’atmosfera
Ionosphere
Troposphere
Base
< 10
km
Base
Rover
> 10
km
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Geometria dei satelliti
Position Dilution of Precision (PDOP)— più i satelliti sono disposti
omogeneamente, migliore è la posizione GPS
13
Rilievo con posizionamento relativo
Due ricevitori tracciano gli stessi segnali ed errori nel tempo.
Entrambi calcolano una posizione errata.
Gli errori calcolati dalla base si utilizzano per correggere quelli
rilevati dal ricevitore rover.
I servizi GNSS
Base
Rover
14
Il rilievo con i sistemi GNSS
Strumenti e software di supporto
Per l’esecuzione dei rilievi GNSS nel progetto GeoSmartCity ci si
è avvalsi di strumentazione e software Trimble® in particolare
sono stati utilizzati i seguenti strumenti e software:
• Il palmare Geo 7x con antenna GPS e modem integrati in
grado di raggiungere precisioni di rilievo sub metriche sino a
10 cm.
• Il software GPS Pathfinder Office installato sul PC desktop per
elaborare e gestire i dati GPS e GIS.
• Il software Terrasync installato sul palmare per la raccolta dei
dati in campo.
15
La serie Geo7X
• Un palmare con GPS integrato
– Ricevitore GNSS ad alta precisione 220 canali
– Fotocamera da 5 MP e Modem 3.5G
• Windows Mobile® 6.5
– WiFi WLAN e Bluetooth®
• Egnos
• Batteria della durata di 15 ore
• Geo7X (50 cm)
• Geo7X (10 cm)
• Geo7X (1 cm)
16
17
Trimble Juno 3
• Juno 3B
–
–
–
–
–
–
–
Un palmare con GPS
Fotocamera 5MP
Windows Mobile® 6.5
WiFi WLAN e Bluetooth®
Precisione DGPS 1 - 3 metri
Egnos o Postprocessed
Batteria della durata di 10 ore
• Juno 3D
– Modem 3.5G integrato
18
Trimble R1
•
•
•
•
•
Ricevitore GNSS 44 canali
L1/G1
GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou
Precisione: 50 cm
Compatibile con:
– iOS 7, iOS 8
– Android (4.1 or greater)
– Windows (7 or greater)
– WEHH (6.5x)
NMEA
Bluetooth
19
Preparazione all’acquisizione dei dati
(con GPS Pathfinder Office)
•
•
•
•
Creazione del progetto
Preparazione degli sfondi cartografici
Creazione del dizionari dati
Trasferimento dati sul computer da campo
20
Creazione di un progetto
21
Sfondi cartografici
Risoluzione
96 dpi
Risoluzione
300 dpi
Nello strumento possono essere visualizzati sia file raster in
formato *.tif e *.ecw, che vettoriali in formato shape. Per
l’utilizzo degli sfondi raster è opportuno verificare la risoluzione
dell’immagine ottimale per la visualizzazione sul palmare.
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Creazione di un dizionario dati
Un dizionario dati serve per rilevare con più efficienza gli oggetti d’interesse
(geometrie) e le relative caratteristiche (attributi), per organizzare il rilievo e
agevolare successivamente l’integrazione dei dati rilevati nel GIS.
• “ Data” e “Ora” per compilare in
automatico il giorno e l’ora del
rilievo
• “Menu” per la creazione di una
lista di scelta
• “Nome del file” per collegare una
fotografia all’oggetto in corso di
rilievo
• “Testo” e “Numerico” per digitare i
valori liberamente dal tastierino
• “Separatore”, solo grafico
23
Creazione di una lista di scelta
24
Imputazione dei dati sul palmare
L’utilizzo delle liste di scelta dati velocizza il processo di
imputazione dei valori e garantisce la restituzione di dati già
normalizzati per il loro successivo inserimento nel GIS.
25
Caricamento dei dati sullo strumento
Per collegare il palmare al
PC è necessario installare
Device Manager (s.o.
Windows 7). Al
completamento
dell’installazione sarà
possibile visualizzare il
disco del palmare e
trasferire i nostri dati sul
palmare.
Con le specifiche utilità di Pathfinder i nostri file saranno trasferiti
sul palmare nella cartella:
Computer\Trimble Geo 7X handheld\\\My Documents\TerraSync
26
Acquisizione dei dati in campo (con Terrasync)
•
•
•
•
•
•
Interfaccia del software Terrasync
Avvio del software
Configurazione
Caricamento degli sfondi
Creazione del file delle osservazioni
Esecuzione del rilievo
27
Interfaccia di Terrasync
Il software TerraSync è suddiviso
in cinque sezioni contenenti
ciascuna funzioni specifiche per:
• la visualizzazione della mappa
• la gestione dei file di dati
• la navigazione verso un punto
• visualizzare informazioni sullo
stato dei satelliti nel cielo e
sullo strumento
• la configurazione del software
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Avvio del software TerraSync
All’avvio Terrasync si apre sempre nella
schermata di sottosezione Skyplot della
sezione Status.
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Inizializzazione dello strumento
Dopo aver avviato Terrasync è
necessario attendere qualche minuto
per permettere al software di
tracciare la posizione dei satelliti e
per stabilire la connessione con i
servizi GNSS.
Inizialmente troveremo che ci sono 0
satelliti visibili e successivamente il
numero dei satelliti s’incrementerà .
Se stiamo eseguendo un rilevamento
in modalità Real Time il simbolo
dell’antenna diventerà fisso solo
quando sarà stabilita la connessione
al servizio GNSS impostato.
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Sezione Setup
Prima di iniziare a lavorare, nella sezione Setup, è bene scegliere il Sistema di
Coordinate in cui si vogliono visualizzare i dati e in cui sono georiferiti gli
sfondi cartografici. Selezionando quindi il tasto Coordinate System sarà
possibile scegliere il sistema di coordinate da assegnare.
31
Sezione Setup
Sempre nella sezione Setup, è necessario impostare il servizio GNSS da
utilizzare. Nel caso si utilizzi un servizio GNSS è possibile impostare se devono
essere registrate le sole posizioni corrette in Real Time (Wait for Real Time) o
è sufficiente registrare anche le posizioni senza correzione GNSS (Use
Uncorrected GNSS).
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Sezione Map
Nella sezione Map, si può caricare e visualizzare una mappa di sfondo.
Selezionando il tasto Layers e poi il tasto Background files è possibile
scegliere da una lista di files quello da caricare in mappa.
Nella finestra di mappa sarà possibile visualizzare i punti e le linee acquisite
sulla cartografia di sfondo caricata.
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Sezione Data
Nella sezione Data si inizia un nuovo lavoro. E’ importante selezionare il
dizionario di dati precedentemente creato (compare aprendo il menu a
tendina di Dictionary name). Poi selezionando il tasto Create si apre una
schermata che chiede di digitare l’altezza dell’antenna da terra, inserito quindi
questo valore si completa la creazione del file dati .
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Sezione Data
Creato il file in cui archivierò le rilevazioni, nella sottosezione di Data è
possibile mediante il comando Collect Features scegliere la scheda di attributi
da associare al punto da rilevare. Avviata la registrazione della posizione con il
tasto Log (o New vertex, o Offset) sarà possibile compilare la scheda attributi
mentre il ricevitore memorizzerà la posizione del punto.
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Acquisizione posizioni
Immessi gli attributi e acquisiti i dati GPS selezionando il tasto Done si salva e
chiude l’acquisizione. Quindi ci si può incamminare verso la seconda posizione
da rilevare ed iniziare l’acquisizione con la stessa procedura.
E’ possibile visualizzare graficamente le posizioni rilevate nella sezione Map.
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Restituzione dei dati per il sistema GIS
•
•
•
•
Scaricamento dei dati dal palmare
Scaricamento dei dati da servizio GNSS
Correzione differenziale
Integrazione dei rilievi nel GIS
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Scaricamento dei rilievi con Pathfinder
Completato il rilievo, in ufficio collegando nuovamente il palmare al PC
tramite Activesync (Microsoft) sarà possibile con le utilità per il trasferimento
dati di Pathfinder copiare i dati di rilievo sul PC.
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Scaricamento rilievi con Terrasync
Per scaricare i rilievi dal palmare in formato “shape” (punto, linea e area) si
utilizza il comando “Write data to shape” disponibile tra le opzioni nella
sezione data. L’elaborazione di export (Write to shape) trasforma le
coordinate delle posizioni rilevate nel sistema di coordinate che abbiamo
impostato nello strumento.
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I dati di rilievo importati in un progetto Pathfinder possono essere corretti in
post-processing solo dopo aver scaricato da un sito che offre servizi GNSS i
files con le posizioni registrate dalle stazioni fisse nello stesso periodo in cui
abbiamo eseguito il rilievo. Per le elaborazioni eseguite nel progetto
GeoSmartCity è stato utilizzato il servizio GNSS della Regione Liguria.
40
I dati sono disponibili con campionamento ai 1’’, 5’’, 30’’ e aggregati per
intervalli di 15 minuti.
41
42
Il risultato dell’elaborazione di correzione evidenzia in rosso le posizioni del
rilievo dopo la correzione.
43
Integrazione dei rilievi nel GIS
Il rilievo corretto può ora essere esportato nel formato dati del GIS
44
Grazie per l’attenzione!
45

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