Sistemi di riferimento per il GPS NRTK - Ogs

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia Giulia !" #$

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaSISTEMI DI RIFERIMENTOInsieme di regole e di misure necessarie a definire univocamente la posizionedi un punto nello spazio.-> Sistemi di riferimento cartesiani 2D o 3D-> Sistemi di riferimento ellissoidiciP ≡ (X,Y,Z)DATUMDefinisce come il sistema di riferimento (SR)è legato alla Terra.-> Posizione dell’origine del SR-> La scala-> L’orientamento degli assi

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaREALIZZAZIONE DEL SR (aka(“FRAME”)Insieme delle operazioni di misura che materializzano/realizzano/concretizzano ilconcetto (astratto) di SR e di DATUM• Una realizzazione si presenta come una lista di vertici di rete, di cui vengonodeterminate le coordinate riferite a una certa epoca, ed ev. la variazione di questenel tempo (velocità).• Per un determinato SR possiamo avere diverse realizzazioni, in diversi tempi econ diverse modalità di misura, anche di diversa precisione.• La dinamica della crosta terrestre è il principale responsabile della variazionedelle coordinate nel corso del tempo• I punti sulla superficie terrestre si spostano con velocità che variano da pochimillimetri a diversi centimetri per anno. Nell’arco di pochi anni i valori cumulatipossono diventare significativi.

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaIL CONCETTO NRTKSi basa sulla possibilità di modellizzare accuratamente le componenti dispersivedel segnale satellitare, in particolare la componente atmosferica, in virtù della loroelevata correlabilità spaziale.-> Misurato il valore in alcuni punti dello spazio (le stazioni della rete) è possibilepredire il corrispondente valore in qualsiasi altro luogo interno con precisionicentimetriche.From: Volker Schwieger@FIG2007

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaLE SPECIFICHE DI UN SR PER SERVIZI NRTK“E’ LA RETE CHE MATERIALIZZA IL SR USATO DALL’UTENZA”.• La posizione di ciascuna stazione permanente deve essere metricamentecoerente con il sistema di coordinate dei satelliti• Data la precisione centimetrica raggiungibile dall’NRTK, la posizione dellestazioni andrebbe definita con precisione ancora superiore.• Il SR scelto per la rete deve essere ufficiale e certificabile.• Reti contigue territorialmente dovrebbero condividere lo stesso SR in modo dafacilitare la connessione fra le stesse ed evitare “salti” di soluzione.• Per il formidabile contributo fornito dalle reti allo studio e al monitoraggio delladinamica terrestre, il SR dovrebbe essere unico su scala globale ecostantemente aggiornato.• n.b. Alcune specifiche possono collidere con le necessità dell’utenza e con lafacilità d’uso del servizio (necessità di ulteriore trasformazione delle coordinate)

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaI SR DI INTERESSE PER I SERVIZI DI RETE RT• ITRS e le sue realizzazioni ITRFxx• ITRS e le sue realizzazioni IGxx• ETRS89 e le sue realizzazioni ETRFxxI sistemi nazionali storici:• Gauss-Boaga/Roma40• Ed50• … Cassini-Soldner (!)non hanno caratteristiche adeguate di precisione né diattualità

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaITRS e sue realizzazioni ITRFxxITRS – International Terrestrial Reference SystemSR 3D cartesiano geocentrico, co-rotante con la Terra, allineato al Sistema diRiferimento Geocentrico Celeste mediante una rotazione che considera iparametri di orientamento terrestri.SR definito e mantenuto dall’International Earth Rotation and ReferenceSystems Service (IERS – http://www.iers.org), con il contributo di varietecniche di geodesia spaziale (VLBI, Lunar e Satellite Laser Ranging , GPS,Glonass, DORIS … ) e dei relativi servizi.SR adottato/raccomandato dalla International Union of Geodesy andGeophysics (IUGG) (Perugia 2007) per tutte le applicazioni scientifiche.SR che annovera diverse realizzazioni denominate International TerrestrialReference Frames: ITRFyy (dall’ITRF88 iniziale, all’attuale ITRF2005). Inmedia ogni 5 anni. Già si annuncia ITRF2008.

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaRealizzazioni ITRFxx(yyyy)Una realizzazione ITRF è legata aduna precedente (es. da ITRF00 aITRF89) da una trasformazione diHelmert a 7 parametri (3t, 3r e 1s). Iparametri di trasformazione varianolinearmente nel tempo e definisconoulteriori 7 parametri (3dt, 3dr, 1ds).Esempio: Da ITRF2000 a:Il passaggio successivo dallarealizzazione ITRF iniziale adun’epoca generica (es. daITRF00(00) a ITRF00(08)) avvienesecondo un modello lineare:

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaITRS e WGS84Originariamente, il SR WGS84 è stato realizzato nel 1987 con misure Doppler(Sistema NNSS o Transit). Esso ha sostituito il precedente WGS72.Le prime realizzazioni del WGS84 coincidevano con ITRS entro tolleranze di unmetro.Le realizzazioni recenti del WGS84 sono basate anch’esse su misure GPS.Le realizzazioni recenti del WGS84 (G730 del 1994, G873 del 1996/7 e G1150del 2001) coincidono praticamente con il corrispondente ITRF entro un marginedi circa 10 cm.(fonte ftp://itrf.ign.fr/pub/itrf/WGS84.TXT)Ellissoide: WGS84 per WGS84, GRS80 per lTRSNota: La realizzazione del WGS84 è meno rigorosa di quella dei vari ITRF. Nella v.G1150 il calcolo di compensazione della rete è stato fatto fissando il 65% delle stazioni …(fonte http://www.mycoordinates.org/is_definition_of_wgs_december-2006.php)

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaITRS e realizzazioni IGSL’ International GNSS Service (IGS) - già International GPS Service – riunisceoltre 200 agenzie nel mondo (Nasa, IGN …) al fine di condividere risorse e datiGPS & GLONASS per fornire prodotti GPS & GLONASS di elevata precisione(effemeridi, coordinate stazioni, parametri iono e troposferici, movimenti delpolo …) .IGS è un servizio dell’ International Association of Geodesy (IAG) e raccoglie idati di 420 stazioni GNSS mondiali, di cui >350 attiveIGS opera per migliorare la definizione dell’ITRS.Le soluzioni IGS sono più indicate per le applicazioni GNSS in quanto:§ Derivano esclusivamente da misure GNSS e ciò le rende altamentecoerenti con le applicazioni GNSS;§ Sono aggiornate molto più frequentemente dell’ITRF, addiritturasettimanalmente;§ Sono disponibili effemeridi precise in IGS.

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaETRS89 e sue realizzazioniETRS - European Terrestrial Reference SystemLe coordinate ITRF variano nel tempo: da mm a cm/anno. Ciò è dovuto aimovimenti delle placche.Per ridurre questo effetto si considera un SR solidale alla placca europea:origine e orientamento degli assi si muovono rigidamente con essa.La definizione e la realizzazione diETRS89 sono a carico di unasottocommissione IAG EUropeanREference Frame – EUREF che si avvaledi una rete permanente di circa 200stazioni appartenenti all’EuropeanPermanent Network (EPN) e 16 centri dianalisi.EPN è una densificazione della rete IGS.

Realizzazioni IRTF dell’IGSA partire dal 1989, per ogni realizzazione ITRFyyrealizzazione ETRFyyETRF89 = ITRF89ETRF90ETRF91ETRF92ETRF93ETRF94ETRF96ETRF97ETRF2000 = RDNETRF2000(05)Per le realizzazioni successive all’89:

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaETRS89 e IGM95IGM95 è la prima realizzazione italiana di ETRS89Presenta leggere distorsioni/deformazioni < 10 cm rispetto a ETRF2000.IGM ha determinato i parametri di griglia per il passaggio IGM95 – RDN,disponibili nei file griglia dell’ultima serie “.grk” per i SW che le implementano(Verto, Cartlab, etc.)

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaSR delle reti regionaliIl SR è già contenuto implicitamente nel formato RTCM 2.1 e 2.3 (MessaggioType 3 – “Coordinate della stazione di riferimento”) .Il formato RTCM 3.1 può contenere molte più informazioni: parametri del SR(Type 1021 - 1027), SR delle stazioni (Type 1005-1006).Friuli Venezia GiuliaFredNetRINEX e RTKInquadrata ITRF00“A.Marussi”RINEX e RTKInquadrata ETRS89 (PADO, ZOUF, GSR1)

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaVENETORINEX e RTKInquadrata ETRF2000 / RDNLOMBARDIAGpsLombardia - RINEX e RTKInquadrata IGS05(2009) +ETRF2000 - RDNPROVINCIA TNTPOS (Trentino Positioning Service) – RINEX e RTKInquadrata IGb00 ( Graz, Innsbruck, Medicina eZimmerwald ). Traslazione geocentrica delle SP suIGM95.PROVINCIA BZSTPOS (South Tyrolean Position Service) - Solo RINEXInquadrata ETRS89 rispetto BZRG(ITRF/EPN), HFLK, TREN

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaSLOVENIASIGNAL (SlovenIja-Geodezija-NAvigacija-Lokacija) – RINEX e RTKRealizzazione locale ETRS89 secondospecifiche EUPOS.AUSTRIAAPOS (Austrian Positioning Service)RINEX e RTCM2.3Realizzazione ETRS89http://www.bev.gv.at/portal/page?_pageid=713,1571538&_dad=portal&_schema=PORTAL> Si evidenzia una disomogeneità nei SR adottati regionalmente, anche infunzione dei diversi scopi delle reti (scientifici, tecnici, misti)

GPS-RTK: un servizio di posizionamento in tempo reale nel Friuli-Venezia GiuliaOsservazioni finali: la lista dei desideriDiretta evidenza del SR adottato/distribuito dalle reti regionali sui portali diaccesso ai servizi di correzioni differenzialiMaggiore integrazione tra reti limitrofe, per evitare disallineamenti o effettidi bordo al confine tra le reti. La RDN potrà fornire l’occasione.Piena integrazione tra le reti regionali del FVG:- Stesso SR;- Entrambi i broadcaster dovrebbero distribuire le correzioni delle rispettivesottoreti (+ ridondanza = stabilità, accessibilità …);- Entrambi i portali devono poter distribuire i rispettivi Rinex;Grazie!