Post on 11-Nov-2020
SISTEMI DI RIFERIMENTOUtilizzo 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
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
SISTEMI DI RIFERIMENTO
SISTEMI CARTOGRAFICI
SR GLOBALI
•(ITRS, IGS, WGS84)
SR LOCALI
•(Roma 40, ED50)
.
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
s.r. globali
…… per la realizzazione di questo SR
•Very Long Baseline InterferometryVLBI
•Satellite Laser RangingSLR
•Global Position SystemGPS
Vengono utilizzate le stazioni permanenti sparse su tutto il globo che utilizzano tre metodi di osservazioni:
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
ETRS89Coincidente con l’ ITRS nel 1989
Solidale con la placca europea
SISTEMI DI RIFERIMENTO
…… e in ITALIA ???
La realizzazione del SR ETRS89 è la rete geodetica realizzata dall’ISTITUTO
GEOGRAFICO MILITARE
IMG 95
SISTEMI DI RIFERIMENTO
In Totale 1230 vertici di cui:
9 punti EUREF
423 GEOTRAV (Livellati)
641 coincidenti con Vertici trigonometrici
SISTEMI DI RIFERIMENTO
Precisioni
•0,009 m (0,7 p.p.m.)
•95% = 22 mm
media dei semiassi maggiori delle ellissi
planimetriche d’errore relative (1):
•0,018 (m)
•95% = 36 mm
errore relativo della componente verticale
(1):
REALIZZAZIONE RETE IGM95
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
OWGS84
XWGS84
YWGS84
ZWGS84
Meridiano zero(BIH 1984.0)
CTP (BIH 1984.0)
Centro di massadella Terra
Al Sistema WGS84 è associato un ellissoide biassiale, geocentrico ed equipotenziale (del campo normale), denominato anche esso WGS84
• semiasse maggiore:
• a = 6.378.137 m
1 parametro metrico:
DEFINITO DA:
• GM : 3986005x108 m3s-2Costante Gravitazionale
• W : 7292115x10-11 rad s-1Velocità angolare
• C20 : -484.16685 x10-6Coeff. Gravitazionale
DEFINITO DA:
SISTEMI DI RIFERIMENTO
TUTTO QUESTO È STORIA!!!
1° GENNAIO 2009
ETRF 2000
RDN
Rete Dinamica Nazionale
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
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
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
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)
GRAS
GRAZ
MEDI
MATE
NOTO
Media europea: 2.7 cm/anno
spostamento azimut
m gradi
GRAS 0.252 42
GRAZ 0.254 52
MEDI 0.205 50
MATE 0.200 46
NOTO 0.172 43
9 anni
Differenza: ITRF2000 – ITRF92
RDN
Rete composta da 99 stazioni omogeneamente distribuite
Interdistanza media circa 100150 km (1 stazione ogni 3000 km2 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
RDN
P
Z
YXXp
Zp
GeocentricheGeografiche
Rettilinee
en
(Richieste dal Catasto)
XYZ
Lat 0° 0’ 0”Long 0° 0’ 0”
H ell. m
0,0,0Cassini-Soldner
Ecc…
Cartografiche
UTMGauss-Boaga
Ecc..
Yp
Planari
GNSS E CATASTO
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
GNSS E CATASTO
SVANTAGGI ???
Necessità di visibilità dei satelliti
Sensibilità a disturbi elettromagnetici
Necessità di occupare punti da rilevare
Disomogeneità con il nostro sistema di riferimento nazionale
GNSS E CATASTO
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.
GNSS E CATASTO
La posizione di un punto P è espressa:
Mediante coordinate cartesiane
(X,Y,Z)
• rispettivamente latitudine, longitudine e quota ellissoidica.
Mediante coordinate geografiche
(φ,λ,h)
GNSS E CATASTO
P
Z
YXXp
Zp
GeocentricheGeografiche
Rettilinee
en
(Richieste dal Catasto)
XYZ
Lat 0° 0’ 0”Long 0° 0’ 0”
H ell. m
0,0,0Cassini-Soldner
Ecc…
Cartografiche
UTMGauss-Boaga
Ecc..
Yp
Planari
GNSS E CATASTO
ERRORI DEL SISTEMA GPS:
• funzionamento ricevitori e satelliti
• sfasamento orologi satelliti
• sfasamento orologi satellite/ricevitoreErrori strumentali
• orbita del satellite
• ritardo ionosferico e troposferico
• ecc…Errori di modello
• salti di ciclo
• Multipath
• variazione del centro di fase dell’antenna
Errori di osservazione
Diminuzione della precisione (DOP)
GNSS E CATASTO
Tanto è minore questo valore, tanto migliore sarà la geometria dei satelliti
OTTIMO GDOP PESSIMO GDOP
LIMITE CONSIGLIATO DI GDOP = 6
GNSS E CATASTO
SISTEMA DI RIFERIMENTO CATASTALE:
• S.R. Locale
È un sistema di riferimento
relativo
• Genova
• Roma M. Mario
• Castanea delle Furie
Utilizza tre punti di emanazione
(Datum):
• Elissoide di Bessel
• È una rappresentazione equivalente
Usa la Proiezione
Cassini-Soldner
GNSS E CATASTO
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
IL PIANO EULERIANO :
GNSS E CATASTO
È una trasformazione diretta da coordinate geocentriche a piane;
È una trasformazione tridimensionale, quindi interessa la planimetria e l’altimetria
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
GNSS E CATASTO
Sia O un punto di coordinate geocentriche note e l’origine del sistema euleriano;
Sia P un generico punto di coord. Geocentriche note
GNSS E CATASTO
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:
4|101|102|-30|*S*|
5|PF01/0010/B107|1.50|0|spig.fabbr.|
4|102|101|30|*S*|
5|PF01/0010/B107|2.00|0|spig.fabbr.|
4|101|1.80|Chiodo|
5|PF01/0010/B107|1.87|spig.fabbr.|
ARTIFIZI
101
102
GNSS E CATASTO
Punto di partenzaPunto di arrivoAngolo orizzontale
Negativo = sxPositivo = dx
Indicazione dimisurazionestrumentale
Spigolo da calcolareDistanza
dall’antenna allospigolo
Non c’è distanza disquadro!
Commento sulpunto
Punto di partenza(dall’altro lato)Punto di arrivo
Angolo orizzontaleNegativo = SXPositivo = DX
Indicazione dimisurazionestrumentale
Spigolo da calcolareDistanza
dall’antenna allospigolo
Non c’è distanza disquadro!
Commento al punto
Linea 4 dilivellazione
Nome del PuntoAltezza strumentaleCommento al punto
Nome del puntoLettura al filo medioCommento al punto
Riga di Informazione di tipo 1: Vertice iniziale di baseline
Tipo Riga 1Nome punto
iniziale
Coordinate
Geocentriche
Altezza
Antenna
Materializ.
Punto
E’ obbligatorio a ciascuna riga di tipo 1 associare immediatamente dopo una riga di tipo 6
PREGEO: NUOVE RIGHE
GNSS E CATASTO
Riga di Informazione di tipo 6: Informazioni GPS
Tipo Riga 6Tipo
ricevitore
Data e ora
inizio
osservazioni
Data e ora fine
osservazioni
Modalità di rilievo
1|100|4388437.47,875412.99,4529957.83|0.000|Chiodo|6|L2|15022008-14:37|15022008-16:17|RTK|PDOP=1|
Esempio:
PREGEO: NUOVE RIGHE
GNSS E CATASTO
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:
2|112|10902.918,10088.433,-12683.437|0.00219,-0.00010,0.00086,0.00028,-0.00005,0.00066|PDOP=3|2.102|Recinzione|
PREGEO: NUOVE RIGHE
GNSS E CATASTO