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

COS’È UN SISTEMA DI RIFERIMENTO

.

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:

Monografia IGM95

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

SISTEMI DI RIFERIMENTO

Grazie per l’attenzione

GNSS e catasto

L’uso dei ricevitori satellitari nelle pratiche di

aggiornamento catastale.

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

Come avviene il passaggio dal sistema WGS84 al sistema catastale ?

GNSS E CATASTO

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:

Per Intersezione

x101

x102

Per Allineamento

RILIEVO PUNTI NON STAZIONABILI:

GNSS E CATASTO

101

102

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

GNSS E CATASTO

ARTIFIZI

PF

Recinzione

???

1000

2000

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

GNSS E CATASTO

GNSS E CATASTO

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

GNSS E CATASTO

ESEMPIO PRATICO

GNSS E CATASTO

Grazie per l’attenzione e....auguri per un proficuo lavoro.

Alberto Pettinari

GNSS E CATASTO