Geomedia_2_05_r

L’integrazione dei dati geospaziali con la tecnologia Z/I di Intergraph

Tutto sulla post-elaborazione dei dati GPS - Tutorial (1 a Parte)

Guida, Navigazione e Controllo: dalla Terra alla Luna

Rassegna soluzioni software orientate a PREGEO8

La tecnologia SpiderNET di Leica

Non Evoluzione. Rivoluzione

Presentazione di Trimble S6.

Il tempo di un topografo è subissato da

più richieste ed esigenze che mai. Così

quando ci avete chiesto migliori prestazioni,

maggiore precisione ed estrema

versatilità, vi abbiamo ascoltato. Trimble

S6 rappresenta una rivoluzione nella tecnologia

del rilievo topografico.

Trimble S6 include gli ultimi progressi

tecnologici, portandovi funzionalità

potenziate e ancora più dinamiche.

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20049 Concorezzo (MI)

Tel. 039-628011

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©2004, Trimble Navigation Limited. Tutti i diritti riservati.

Trimble è un marchio di Trimble Navigation Limited, registrato nell’Ufficio marchi e brevetti degli Stati Uniti. SUR-076

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FOCUS

6

16

Laser scanning e rilievi tradizionali topografici e aerofotogrammetrici

DI RENZO CARLUCCI

Un sistema di tracking e gestione per applicazioni aviotrasportate

A CURA DELLA SEZIONE RICERCA E SVILUPPO DI A&C2000

MERCATO

Direttore

RENZO CARLUCCI

rcarlucci@aec2000.it

Comitato editoriale

FABRIZIO BERNARDINI, VIRGILIO CIMA,

LUIGI COLOMBO, MATTIA CRESPI,

MAURIZIO FAVA, SANDRO GIZZI,

LUCIANO SURACE, DONATO TUFILLARO

Direttore Responsabile

DOMENICO SANTARSIERO

sandom@geo4all.com

Hanno collaborato a questo numero:

FABRIZIO BERNARDINI

FULVIO BERNARDINI

RENZO CARLUCCI

VITTORIO GRASSI

DANILO LEARDINI

FRANCESCA SALVEMINI

LAURA SEBASTIANELLI

Marketing e distribuzione

A&C2000 S.r.l.

Div. Geo4All

Via C.B. Piazza 24

00161 Roma

Tel. 06.44291362 - Fax 06.44244965

E-mail: info@geo4all.com

Redazione e amministrazione

Via C.B. Piazza 24

00161 Roma

Tel. 06.44291362 - Fax 06.44244965

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Progetto grafico e impaginazione

DANIELE CARLUCCI

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è di C= 45,00).

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della Rivista non costituiscono disdetta dell’abonamento a

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richiesti dall'abbonato non oltre 20 giorni dopo la ricezione

del numero successivo.

Editore

Domenico Santarsiero

10 La Provincia di Parma sarà accessibile on line – Premio Oscar alle tenologie di Intergraph –

MapInfo su Marketech Systems – Galileo sbarca in Cina… - …e la Corea non sta a guardare –

Quando l’impegno non paga – Gestione delle pratiche ambientali per le Provincia di Verbano-

Cusio-Ossola – Tele Atlas e TomTom allungano i termini dell’accordo – 1a Autodesk User

Conference - Un centro studi per le competenze dei geometri umbri

20

46

26

REPORTS

Dalla fotogrammetria alla condivisione dei dati con le tecnologie Z/I di Intergraph

A CURA DELLA REDAZIONE

Tecnologie RTK e Multiref GPS: SpiderNET di Leica – A CURA DELLA REDAZIONE

TUTORIAL

34 La georeferenziazione per il mapping GIS – DI DANILO LEARDINI

38

RASSEGNA PRODOTTI

Tecnologie GPS e tradizionali in pregeo 8 – Una rassegna sui prodotti e le soluzioni

orientate al Catasto – A CURA DELLA REDAZIONE

La post elaborazione delle misure GPS (1 a Parte) – DI VITTORIO GRASSI

TERRA E SPAZIO

54 Guida, Navigazione e Controllo: dalla Terra alla Luna – DI FABRIZIO BERNARDINI

AZIENDE E PRODOTTI

50 I nuovi prodotti “server” di ESRI – Siemens lancia un nuovo standard A-GPS – La

cartografia digitale al servizio della nostra sicurezza – La PCI Geomatics affianca l’ESA su

Coast Charts – Aggiornamenti per ERDAS e LPS – Dalla Thales il MobileMapper Pro

Package – Finalmente il software anti-tombarolo – L’Etna sotto stretta sorveglianza – Una

Reference Station ad hoc da Sokkia – ER Mapper versione 7.0

ARTE E SCIENZA

58 I volti della scienza di Caravaggio – DI FRANCESCA SALVEMINI

RUBRICHE

4 EDITORIALE

62 AGENDA

Registrato al tribunale di Roma con il N° 243/2003

del 14.05.03 (già iscritto al Tribunale di Rimini N° 18/97

del 31.10.97)

Stampa

IGER • Istituto Grafico Editoriale Romano - V.C.T.

Odescalchi, 67/a - 00147 Roma - Tel. 06/510774/1 - Fax

06/5107744

Gli articoli firmati impegnano solo la responsabilità

dell’autore. È vietata la riproduzione anche parziale del

contenuto di questo numero della Rivista in qualsiasi forma

e con qualsiasi procedimento elettronico o meccanico,

ivi inclusi i sistemi di archiviazione e prelievo dati,

senza il consenso scritto dell’editore.

In copertina un’immagine satellitare del Vesuvio. Da notare gli

agglomerati urbani che proliferano alle sue pendici; l’ultima

eruzione del vulcano è stata nel 1944 ed attualmente il Vesuvio è

in stato di quiete. L’immagine è tratta dal sito istituzionale di Digital

Globe al sito: www.digitalglobe.com

Immagine: cortesia di Digital Globe

EDITORIALE

L’invasione del virtuale

E’

ormai indiscutibile il fatto di essere talmente circondati dal virtuale sintetico che quasi si fa fatica a

riconoscere la realtà, col suo corollario di fatti “veri” legati alla nostra vita, dalle ricostruzioni digitali che

permeano la nostra quotidianità (ogni riferimento al mondo di “Matrix” è puramente casuale); con

l’avvento dei moderni sensori è poi veramente impressionante vedere quanto ormai il nostro ambiente sia

“contaminato” dal virtuale.

Sebbene molti di noi abbiano sempre affrontato l’esperienza del virtuale con un atteggiamento un po’ scettico e con

insito il dubbio che comunque esso sia qualcosa da relegare più al mondo dei videogiochi che agli studi scientifici, altri

probabilmente trattano questo aspetto con una tale scientificità da rendere i già fumosi confini che lo delimitano, un

tutt’uno con il reale.

Scorrendo i titoli di un interessante convegno che si terrà a Torino prossimamente sul “Dominio dello Spazio:

Scienze, Tecniche, Rappresentazioni” (www.spazio.csi.it) e soffermandosi nella sessione coordinata dal Prof. Dequal di

Torino, si nota una relazione del Prof. Gruen (stimato conoscitore della fotogrammetria) intitolata “Cammino verso

una Terra virtuale” nella quale si opera una panoramica dalle immagini fino ai modelli 3D e che ci stimola interessanti

riflessioni.

Il contributo del virtuale per una vera ricerca scientifica è presente negli studi volti alla conoscenza del passato dove,

ad esempio, all’interno di ricostruzioni virtuali archeologiche, si riesce ad ipotizzare quale siano state le forme della

terra all’epoca, allo stesso tempo fondendo la virtualità alla realtà come nel caso della Realtà Aumentata (Augmented

Reality). Ma quale bisogno abbiamo di ricostruire virtualmente una realtà che abbiamo davanti ai nostri occhi e per la

cui conoscenza non dobbiamo far altro che osservare? Quale vantaggio ci può dare una visuale sintetica, virtuale della

Terra nella situazione attuale?

L’uso dei sensori basati su tecniche laser ha portato di nuovo alla ribalta la questione del rilievo del continuo o del

discreto. Ai tempi dell’introduzione della tecnica fotogrammetrica si portava a favore dell’uso di questa anche il fatto

che con la semplice realizzazione della fase di presa dei fotogrammi si archiviava un continuum d’informazioni sempre

disponibili, in netta contrapposizione al rilievo diretto nel quale il topografo si portava via dal luogo oggetto del rilievo

solo le poche informazioni relative ai punti battuti.

Oggi stiamo tornando indietro e si riaffaccia la stessa questione nel momento in cui si analizzano i dati rilevati con

sistemi laser “a nuvola di punti”; per fitta che sia tale nuvola è comunque una rappresentazione discreta e la cosa che

più preoccupa è che la posizione di tali punti è totalmente casuale e non indirizzata verso un particolare dettaglio da

rilevare come il sapiente occhio del topografo sapeva fare.

Per tali sensori laser, se utilizzati congiuntamente a sistemi di posizionamento GPS inerziali, non è più

assolutamente necessario il lavoro del topografo e il suo operato è ormai relegato alla sola determinazione di punti di

controllo atti a collaudare la bontà del rilevamento automatico.

Insomma quella dell’uomo sembra essere un impresa comunque destinata a stravolgere la Terra, da una parte

cercandone alternative virtuali e dall’altra distruggendone l’ambiente.

Ma è proprio così difficile godersi la nostra Terra al naturale?

Veniamo dunque agli argomenti del nostro numero nel quale, oltre ad un articolo che tratta appunto della questione

sul continuum ed il discreto mettendo a confronto rilievi fotogrammetrici e laser scanner, troviamo alcuni interessanti

contributi tra i quali vorrei segnalare quello di Vittorio Grassi che inizia una collaborazione con la nostra rivista volta

alla diffusione della sua particolare conoscenza dei sistemi GPS; c’è anche spazio per qualcosa che ci indirizza invece

oltre le vedute terrestri verso l’universo infinito ove il GPS non consente più il posizionamento e si deve ricorrere

ancora alle fidate stelle; in ultimo la storica visione dei problemi della rappresentazione in esempi di spazi pittorici.

Buona lettura

Renzo Carlucci

Per le segnalazioni di capitolati e specifiche tecniche inviare in formato elettronico i documenti a info@geo4all.com, oppure,

se cartacei, alla nuova sede della redazione di Via Edoardo D’Onofrio 212, 00155 Roma.

4 GEOmedia 2 2005

FOCUS

di Renzo Carlucci

a Fotogrammetria non è

più lei. Il processo

fotogrammetrico ora

coinvolge l’uso di una estesa varietà di

sensori e di tecnologie per la raccolta,

l’elaborazione, il controllo e la

diffusione dei dati sulle caratteristiche

naturali ed artificiali della terra, che

quasi dimenticano il linguaggio

figurato basato sul fotogramma. Ciò

ha condotto ad un aumento dei

volumi dei dati digitali, che richiedono

nuovi metodi di archiviazione e

gestione durante il processo di

produzione; inoltre la comunità

scientifica del telerilevamento si è

concentrata fortemente sull’uso dei

dati radiometrici per interpretare le

informazioni derivate dalle “scene” ( la

“scena” è l’acquisizione digitale di un

sensore confrontabile all’acquisizione

del fotogramma) in contrasto con il

tracciato classico, che ha teso a

mettere a fuoco la qualità geometrica

dei dati. Ciò nonostante, di fronte a

progressi tecnologici emozionanti e

nuove applicazioni, i principi di base

della fotogrammetria sono ancora in

uso.

Una importante innovazione, entrata

ormai nell’uso corrente ed

universalmente accettata, è data dalla

acquisizione esatta dei centri di presa

e delle rotazioni al momento della

ripresa per ogni fotogramma realizzata

da sistemi inerziali e GPS (tipo

Applanix) che portano ad economie e

risparmi di tempo notevoli se si pensa

che la campagna a terra per i punti

di appoggio si riduce notevolmente. Il

Laser

Scanning,

rilievi tradizionali

topografici

e aerofotogrammetrici

L

lavoro del topografo si limita quindi

alla sola determinazione di pochi punti

di controllo atti a verificare il buon

esito della Triangolazione Aerea.

Innovazione del Laser Scanner

Ma gli ultimi studi e test,

realizzati per l’effettuazione di rilievi

del territorio a larga scala, hanno

individuato particolari tecnologie

che, pur mantenendo il livello di

dettaglio e le accuratezze tipiche del

settore cartografico, consentono di

contenere i costi del rilievo.

Con i Laser Scanners, sistemi di

rilevamento basati sulla misura di

distanza laser, citati comunemente

come LIDAR, l’innovazione

introdotta è elevata in quanto viene

misurata in modalità completamente

automatica una semina di punti la

cui densità è regolabile dall’utente.

Come gran parte della tecnologia in

uso, il LIDAR si è sviluppato

dall’industria della difesa. Negli

anni 80, alcuni sistemi di

produzione LIDAR erano già in uso,

anche se costosi e limitati in gran

parte all’uso di enti militari. Il

LIDAR è un sistema montato su

velivoli aerei, costituito da un laser

La Fotogrammetria non è più lei. Il

processo fotogrammetrico ora

coinvolge l’uso di una estesa varietà

di sensori e di tecnologie per la

raccolta, l’elaborazione, il controllo e

la diffusione dei dati sulle

caratteristiche naturali ed artificiali

della terra, che quasi dimenticano il

linguaggio figurato basato sul

fotogramma. Ciò ha condotto ad un

aumento dei volumi dei dati digitali,

che richiedono nuovi metodi di

archiviazione e gestione durante il

processo di produzione; inoltre la

comunità scientifica del

telerilevamento si è concentrata

fortemente sull’uso dei dati

radiometrici per interpretare le

informazioni derivate dalle “scene”,

in contrasto con il tracciato classico,

che ha teso a mettere a fuoco la

qualità geometrica dei dati. Ciò

nonostante, di fronte a progressi

tecnologici emozionanti e nuove

applicazioni, i principi di base della

fotogrammetria sono ancora in uso.

Una importante innovazione,

entrata ormai nell’uso corrente ed

universalmente accettata, è data

dalla acquisizione esatta dei centri di

presa e delle rotazioni al momento

della ripresa per ogni fotogramma

realizzata da sistemi inerziali e GPS

(tipo Applanix) che portano ad

economie e risparmi di tempo

notevoli se si pensa che la

campagna a terra per i punti di

appoggio si riduce notevolmente. Il

lavoro del topografo si limita quindi

alla sola determinazione di pochi

punti di controllo atti a verificare il

buon esito della Triangolazione

Aerea.

Sezioni di un agglomerato urbano generato da

Aerofotogrammetria (rosso) e da DEM derivato

da Laser Scanner (blu)

6 GEOmedia 2 2005

FOCUS

destinato a misurare le coordinate

3D di un obiettivo passivo (scanner).

Ciò è realizzato unendo la

tecnologia di misura delle distanze

con laser alle misure di

orientamento e posizionamento.

Un sistema di tracciamento a

dispersione nell’aria LIDAR si

compone di un sottosistema

elettronico che emette un raggio

laser congiunto ad un sistema di

ricezione della riflessione; inoltre

dispone di un sottosistema di

orientamento e posizionamento, dato

da un GPS differenziale ed una

unità IMU (Unità Inerziale), e di

un’unità di archiviazione dei dati e

software adeguato. Tali laser sono

unità in genere funzionanti con le

frequenze 1064 nm e 532 nm

(lunghezze d’onda infrarosse e

verdi). La fascia infrarossa fornisce

un segnale di ritorno eccellente da

vegetazione, e generalmente è

selezionata per i sistemi topografici.

A causa della relativa capacità di

penetrare l’acqua, la lunghezza

d’onda verde è usata anche per le

applicazioni batimetriche. La

frequenza di emissione, il campo di

visibilità dell’ottica, l’altezza e la

velocità di volo contribuiscono a

determinare la densità dei punti a

terra. I sistemi topografici correnti

funzionano da 300 a 15.000 Hertz. I

sistemi più avanzati hanno

possibilità operative ampie e possono

rilevare un DEM (Modello Digitale

del Terreno) con accuratezze 3D fino

a 5-7 centimetri (vedi sistema

FlyScan di Fugro www.flimap.com).

La componente critica di tale

Il rilievo dei “corridoi tecnologici” con il sistema FLI - MAP

sistema è la larghezza di impulso e

la capacità di rilevare l’impulso di

ritorno. I sistemi moderni

funzionano con una larghezza

nominale di impulso di 10

nanosecondi o meno, esplorando un

percorso sotto il velivolo derivante

da un modello dei punti sulla terra.

Dopo una minima elaborazione,

questi punti si trasformano nella

base per un DEM.

L’elaborazione dei dati

Concettualmente l’elaborazione dei

dati è diretta. Una volta che le

posizioni GPS sono determinate, la

posizione del dispositivo d’esplorazione

e l’orientamento del sensore sono usati

per calcolare la posizione del punto

laser rilevato sulla superficie terrestre.

L’immagine risultante da un sistema

LIDAR è un vero e proprio DEM,

realizzato quindi al volo dopo una

elaborazione che può considerarsi di

routine. Poiché i sistemi si compongono

di componenti e di sottosistemi ottici e

meccanici, il sistema totale deve essere

però calibrato in situ per fornire i

risultati espressivi. Il risultato netto è

la capacità di sviluppare un DEM che

rappresenta la vera superficie al suolo,

con accuratezze di circa 30 cm da un

altezza di volo media di 500 metri.

Con i sistemi LIDAR si sviluppano

cosi i modelli DEM “della superficie

riflettente,” costituita dalle parti

superiori della vegetazione e delle

costruzioni o delle altezze intermedie,

secondo la capacità del fascio laser di

passare nelle aperture nella

vegetazione.

L’uso congiunto

di fotogrammetria

e laser scanner

Tale tecnologia si avvale spesso

dell’impiego simultaneo di due sensori,

uno fotografico e l’altro laser (per la

misura di distanze).

In pratica, con un solo passaggio si

unificano più fasi del rilievo, ovvero:

realizzazione di fotogrammi

rilievo di punti di appoggio

realizzazione di un Modello Digitale

del Terreno

Nel comune procedimento

aerofotogrammetrico tali fasi sono

invece trattate separatamente.

Le due procedure differiscono

sostanzialmente nella realizzazione del

DEM, acquisito nella prima con

modalità automatica (rilievo di punti

con elettrodistanziometro laser), nella

seconda con modalità semi-automatica

(determinazione tramite processo stereofotogrammetrico

di una griglia di

punti).

I sistemi attualmente operativi sul

territorio nazionale (quale ad esempio

l’ALTM1210 utilizzato su molti

progetti di rilevamento) si avvalgono

di unità funzionali indipendenti dal

vettore che possono essere montate

alla bisogna sia su un vettore aereo

che su elicottero. Per avere tale

caratteristica di portatilità sui diversi

vettori, sono realizzati con strumenti

di poco ingombro e peso limitato.

Ne scaturisce un generale

abbassamento del livello qualitativo

dell’ottica fotografica, se si considera

che una camera aerofotogrammetrica

classica raggiunge risoluzioni di 100

linee per mm su fotogrammi di

dimensioni pari a 24x24 cm con

obiettivi di diametro di circa 50-60

cm, non comparabile con le camere

digitali semi professionali ove le

dimensioni del sensore sono

tangibilmente ridotte così come pure

le dimensioni dell’obiettivo.

D’altronde le camere aerofotogrammetriche

classiche necessitano di

installazioni permanenti su aerei

dedicati, che ne fanno innalzare i costi

operativi.

GEOmedia 2 2005 7

FOCUS

Aspetti produttivi e limiti operativi

Con l’uso del sistema ALTM1210 congiunto a camera

digitale ROLLEI 6008 (sensore 6x6 cm) la quantità di

fotogrammi necessari a coprire le zone interessate dal

rilevamento può essere dell’ordine di 10-20 volte superiore.

E’ noto che la propagazione degli errori aumenta

proporzionalmente al numero di fotogrammi richiesti.

E’ inoltre da rilevare il limite operativo del sistema di

misura di distanze Laser, che attualmente è condizionato

da una distanza massima (e quindi quota di volo) non

superiore ai 700-800 metri. Il vettore aereo non può

sollevarsi sopra questa quota relativa rispetto al terreno ed

è costretto quindi ad operare con un maggior numero di

strisciate, tenendo oltretutto impegnata l’area del rilievo

per un tempo superiore.

Il vantaggio ottenibile dal poter operare in qualsiasi

condizione atmosferica (nebbia) o notturna è però

abbattuto dalla necessità di fotografare comunque il

terreno con condizioni di buona visibilità e in ore diurne

(a cavallo del mezzogiorno).

Il Modello Digitale del Terreno prodotto da Laser

Scanning è determinato da una semina di punti casuali

acquisiti sul terreno sulla quale una procedura successiva

di interpolazione va a determinare la superficie.

Nel procedimento di acquisizione del Modello Digitale

del Terreno da Aerofotogrammetria è l’operatore che

imposta i criteri per l’acquisizione manuale o

semiautomatica dei punti con osservazione 3D

(stereoscopica) ed interviene per posizionare anche

manualmente i punti al fine della migliore definizione

delle caratteristiche del terreno stesso.

Il paragone tra i due sistemi, ormai visibile in molti

progetti di rilievo realizzati negli ultimi anni, se da una

parte per ovvi motivi economici farebbe propendere per

l’uso dei sistemi Laser Scanner, dall’altra mette in luce i

migliori risultati ottenibili da Aerofotogrammetria digitale.

Considerazioni finali

All’inizio il rilievo veniva effettuato dal topografo, che a

terra misurava tutti i punti caratteristici del territorio. Poi

con la fotogrammetria si è proceduto a limitare l’attività

del topografo al solo rilievo di punti “fondamentali”,

caratteristici di appoggio dei fotogrammi. Oggi con il

Laser Scanner si vuole eliminare del tutto l’attività di

rilievo accurata e precisa del topografo con un sistema che

“a caso” rileva una quantità enorme di punti. Purtroppo,

dato questo posizionamento casuale, pur volendo infittire

la maglia il più possibile non è detto che “uno” di questi

punti colpisca l’oggetto caratterizzante l’entità da rilevare.

Ma inevitabile è l’avanzare delle tecnologie, che via via

saranno indubbiamente foriere di maggiore produttività e

di migliori precisioni, mentre al contempo dovranno

aumentare le nostre competenze e le nostre capacità nella

loro gestione

Autore

RENZO CARLUCCI

8 GEOmedia 2 2005

Asita

MERCATO

La Provincia di Parma

sarà accessibile on line

Lo scorso Maggio

è stato presentato

nella sala “P.

Savani” della

Provincia il nuovo

SIT (Sistema

Informativo

Territoriale) per la

provincia di Parma. Il

servizio è in rete sul

portale Parma all’indirizzo

http://sit.provincia.parma.it .

Attraverso i servizi offerti dal SIT è

possibile navigare via web sul territorio

provinciale e consultare con pochi click

tutto il patrimonio cartografico della

Provincia e le banche dati ad esso

collegate. Il sistema integra le banche

dati regionali e quelle catastali

dell’Agenzia del Territorio relative a tutti

i comuni della Provincia. Attraverso una

serie di applicativi GIS che la Provincia

ha messo in rete sarà possibile per i

comuni del territorio parmense inserire

nel sistema informazioni cartografiche e

creare e gestire banche dati complesse

come ad esempio il reticolo delle strade e

dei numeri civici o gli strumenti

urbanistici comunali. Il sistema sarà

aperto per la consultazione anche ai

tecnici, professionisti, aziende e cittadini

del territorio che via web potranno anche

richiedere scaricare informazioni

cartografiche di loro interesse.

(Fonte: Redazionale)

Premio Oscar alle tecnologie di Intergraph

E’ proprio così. Intergraph si aggiudica

l’equivalente del premio Oscar nel campo

dello sviluppo software e tecnologico.

L’Australian Information Industry

Association (AIIA), assegnatrice del titolo

per il 2005, ha ritenuto le modalità di

gestione della mobilità di Intergraph

tramite la tecnologia IntelliWhere

TrackForce di notevole impatto ed

innovazione, fungendo da incentivo per

l’efficienza e la produttività nel

campo aziendale e del mercato

in generale.

La tecnologia IntelliWhere

TrackForce è una piattaforma

altamente scalabile basata su

servers che permette alle

aziende di gestire situazioni e risorse che

utilizzano informazioni in tempo reale

prese direttamente sul campo. Questo

permette agli addetti del settore della

mobilità di prevenire e gestire meglio

situazioni che avvengono in ambito

territoriale con una maggiore efficacia e

prontezza.


MapInfo acquisisce Marketech Systems

La MapInfo ha acquistato la MarkeTech

Systems, società precedentemente in

mani private con base a Raleigh, in North

Carolina, e che si occupa della

distribuzione di software, dati e servizi

dedicati alle normali banche per aiutarne

lo sviluppo sia in termini di vendite che di

profitti. L’acquisizione espande la

gamma dei prodotti offerti dalla

MapInfo approfondendo l’aspetto

dei servizi finanziari, uno dei

mercati verticali a cui la società si

affida per la futura crescita.

www.mapinfo.com

www.marketech.com


Gallileo sbarca in Cina...

Anche la Cina aderirà al progetto

europeo Galileo. Le China Galileo

Industries Ltd, secondariamente ad un

accordo con gli europei di Galileo, sono

state ufficialmente elette dal National

Remote Sensing Center of China

rappresentanti del gigante asiatico nella

corsa verso il controllo del

posizionamento satellitare; lo scopo della

collaborazione è di promuovere il

sistema in Cina per uno scopo

principalmente civile e di costruire,

quindi, un sistema di trasporto basato

interamente sui dati forniti dai satelliti

europei. Il gruppo Galileo in Cina è

formato dalla joint operation di quattro

diversi partners: China Aerospace

Science and Industry Corporation

(CASIC), China Electronics Technology

Group Corporation, China Satcom e

l’Accademia Cinese di Tecnologia

Spaziale. La Cina aveva ufficialmente

firmato l’accordo con quelli di Galileo

lo scorso Ottobre, accordo che prevedeva

anche un diretto interessamento degli

orientali per quel che riguarda l’aspetto

tecnologico. Le industrie Cinesi, infatti,

si occuperanno di costruire sia

componenti per i satelliti che per il

supporto da terra, con una conseguente

crescita nei rapporti tra le aziende dei

rispettivi continenti, che, proprio per

avvantaggiarsi, hanno già messo su

delle joint ventures con la CASIC e gli

altri partners cinesi per costruire

dispositivi per la navigazione

direttamente in Cina.

...e la Corea non sta a

guardare

Anche la Corea del Sud sarebbe

interessata ad una eventuale

partecipazione al programma Galileo in

modo da affiancare la tecnologia GPS,

attualmente utilizzata nel paese. Il

Governo coreano ha preso questa

decisione all’interno di un recente

meeting scientifico a livello ministeriale;

a tale scopo il Ministero della Scienza e

della Tecnologia sta pianificando una

proposta d’accordo con l’Unione Europea

al fine di poter concludere un accordo

entro la fine del 2005. Circa 5 milioni

di Euro: questo sembra essere il prezzo

che i coreani dovranno pagare per

entrare a far parte del progetto europeo.

(fonte: Redazionale)

10 GEOmedia 2 2005

MERCATO

Quando l’impegno non paga

Ci spiace annunciare ai nostri lettori che d’ora in poi GEOmedia potrebbe essere alleggerita di una delle pubblicità delle aziende

del nostro settore. Se nel mercato televisivo una notizia del genere potrebbe essere vista dall’utente come un generale giovamento,

nell’ambito editoriale (e delle riviste soprattutto) ove si ha necessità ed obbligo di appoggiarsi quasi per intero all’aspetto pubblicitario senza

oltremodo tediare i lettori sempre liberi di saltare da una pagina all’altra, assume invece per noi una certa rilevanza. Quello che stupisce,

ma soprattutto lascia perplessi, è la modalità in cui questa querelle si è sviluppata; il fatto ci fa per certi versi malinconicamente sorridere

sulla natura umana e sulla nostra ostinata buona fede rispetto ai contenuti della rivista, al solito super partes, al di là della pubblicità che

essa ospita.

Ciascun lettore di GEOmedia si pone rispetto alle pagine della rivista e le interpreta a seconda dei propri peculiari interessi, senza,

crediamo, condizionamenti o imbonimenti da parte della nostra redazione ma solo ed unicamente con un supplemento di informazioni volte

a meglio inquadrare le opportunità offerte dai nuovi strumenti che si affacciano continuamente sul mercato.

Eppure c’è una azienda – e che preferiamo non citare, per non approfittare della nostra posizione di vantaggio – che ci ha minacciati di

non fare più pubblicità sulla nostra testata. Ciò non per motivi legati alle nostre idee o a particolari scelte editoriali, nel qual caso il tono

di questo intervento sarebbe stato di ben altro spessore e forza. La ragione di questa minaccia deriva da un fatto del tutto incidentale e

collaterale: alcuni professionisti del settore, chiamati a svolgere funzioni di consulenza all’interno di un progetto, nell’applicare una griglia

di valutazione – peraltro individuata dal committente - sono approdati verso una soluzione tecnologica diversa da quella proposta

dall’azienda in questione. Per puro caso, una parte di questi professionisti appartiene al comitato di redazione della nostra rivista. Di

conseguenza, per la proprietà transitiva, l’azienda “punisce la rivista” sottraendole il mandato pubblicitario.

A voler approfondire l’accaduto bisognerebbe scomodare molti ed ampi riferimenti non solo culturali e politici, ma addirittura di etica,

morale, psicologia, e via dicendo. Ma l’accaduto non lo merita.La nostra reazione è stata dapprima di stupore ed incredulità. In un secondo

momento ci ha fatto sorridere. In conclusione ne siamo compiaciuti.

Questa è per noi la dimostrazione del fatto gli sforzi di GEOmedia per rimanere sempre super partes non sono vani e ciò ci incoraggia a

perseverare nel fare informazione a tutto campo al di là delle nostre personalissime opinioni e preferenze, senza che ciò minimamente

interferisca sullo svolgimento degli incarichi professionali di ciascun collaboratore. Di questo siamo fieri.

Resta però il fatto che voi lettori dovrete probabilmente rinunciare alla pubblicità di questa azienda innominata. Ci dispiace, perché se

una pubblicità è ben fatta e ben pensata, anche essa rientra tra le informazioni utili a comparare l’evolversi delle tecnologie e del nostro

tempo. Un tempo in cui, evidentemente, l’impegno non paga più.

Domenico Santarsiero

Gestione delle pratiche

ambientali per la provincia di Verbano-Cusio-Ossola

SINERGIS, assieme alla società

ECOSTUDIO Srl di Casale

Monferrato, con la quale ha un

consolidato rapporto di partnership,

ha realizzato il “Sistema Informativo

Territoriale per la Gestione delle

Pratiche Ambientali” della Provincia

di Verbano-Cusio-Ossola.

ECOSTUDIO ha sviluppato il

repository delle pratiche e la gestione

degli iter amministrativi; SINERGIS

ha curato la parte di consultazione

delle banche dati gestionali e

l’integrazione con l’ambiente GIS.

Tale integrazione è stata realizzata

tramite il sistema NAUTILUS,

sviluppato da SINERGIS per

risolvere il problema di integrare tra

loro e georeferenziare banche dati

eterogenee, secondo le regole dei

GeoDataWareHouse. Nella soluzione

per la Provincia di Verbania il

NAUTILUS ambientale è in grado di

dialogare con le banche dati

gestionali per la consultazioni delle

schede e svolgere ricerche ambientali

di vario tipo; l’integrazione con il

sistema ArcGIS permette di

effettuare ricerche e analisi

territoriali molto complesse. Una

soluzione analoga, per la gestione

delle pratiche ambientali basata sul

NAUTILUS, è stata implementata

sia alla Provincia di Alessandria che

alla Provincia di Biella.

www.sinergis.it

Tele Atlas E TomTom allungano i

termini dell’accordo

L’accordo tecnologico e di

distribuzione stipulato tra Tele Atlas

(www.teleatlas.com) e TomTom

(www.tomtom.com) non si concluderà

prima della fine del 2007. Questo è il

risultato di un nuovo incontro

avvenuto non molto tempo fa tra i

rappresentanti delle due società. Tele

Atlas rimarrà il perno centrale nella

produzione e distribuzione di mappe

digitali e di altre tipologie di

contenuti come i Punti Di Interesse, che verranno

utilizzati all’interno delle piattaforme TomTom GO,

TomTom Navigator e TomTom Mobile in Europa

occidentale ed in Nord America.Si tratta

dell’estensione di un accordo di massima che vede

legate le due compagnie fin dal 1997; i termini dello

stesso, che ha indubbiamente una risonanza

mondiale, prevedono che TomTom continui ad

usufruire della linea di prodotti firmata Tele Atlas per

creare soluzioni per la navigazione sia in macchina

che a piedi.

MERCATO

Pregeo 8 nella compensazione di baseline GPS non convenzionali

O anche: “Cosa succede se utilizziamo

Pregeo 8 per calcolare una rete di baseline

GPS di dimensioni “regionali””. Ed infatti

è questo il test in cui la nostra redazione si

è cimentata. Lo scopo è duplice: da una

parte verificare la procedura di

compensazione di Pregeo8 su una rete di

grandi dimensioni, dall’altra quella di

testare la soluzione su un set di dati GPS,

in linea con ciò che è stato introdotto nelle

procedure catastali appunto con la

versione 8 di PREGEO.

Dal punto di vista della soluzione

topografica e matematica, Pregeo8 non ha

nulla da invidiare ai più blasonati software

di compensazione di dati misti derivanti da

misure tradizionali (angoli e distanze) e

baseline GPS, come StarNet, Geolab, etc..

La procedura Pregeo è l’unica in grado di

mettere insieme un mix così ampio di

tipologie di misure: vi figurano infatti

caratteristiche delle tipologie di rilievo

catastale (a partire dalle misure di natura

geometrica tipo allineamenti e squadri),

misure tradizionali distanziometriche e

angolari (sia di direzione che di azimut) ed

infine, con l’ultima versione Pregeo8,

anche di natura GPS, cioè di baseline GPS

a scala locale o di basi lunghe tipiche delle

nuove soluzioni basate sull’uso di stazioni

di riferimento spesso distanti anche oltre i

20-30 km.

Nelle precedenti puntate del “Tutorial

GPS” abbiamo affrontato le diverse

problematiche correlate al rilievo

catastale, passando dalla soluzione degli

elaborati grafici digitali, fino al

trattamento dei dati GPS. Il Tutorial,

ormai concluso, sarà a breve pubblicato

come prima edizione dei “Quaderni di

GEOmedia”.

Dopo questa esperienza, abbiamo voluto

cimentarci quindi in una prova che supera

gli ambiti di applicabilità delle norme

catastali, ma che pur sempre è di forte

interesse per noi operatori del settore, sia

in termini di sperimentazione, che in

termini di verifica numerica di soluzioni

che avvolte esulano dalla quotidianità

operativa.

Il test qui presente è stato realizzato su

una rete GPS di livello regionale (per

l’esattezza sulla regione Lazio) impiegando

una serie di punti di “inquadramento”

IGM95 tradotti nel libretto come Punti

Mutue Distanze tra i Punti Fiduciali:

Fiduciali ed associati alle coordinate

Gauss-Boaga riportate in monografia, ivi

compresa la quota ortometrica.

Il libretto delle misure è riportato nel

box a fondo pagina. Dall’analisi dei dati si

evidenziano delle ovvie differenze dovute

alle diverse configurazioni delle reti

formate e compensate secondo criteri

chiaramente non coincidenti, tra quelli che

sono definiti come punti geodetici

nazionali e le misure dirette oggetto della

sperimentazione. Tali differenze sono

riportate nei due box seguenti.

A cura della Redazione

Coppia PF dalla TAF Misurata Calcolata Sqm diff.

PF01/0010/C266-PF02/0010/F590 22151.298 22151.063 0.000 +0.236

PF01/0010/C266-PF03/0010/C116 15207.306 15206.768 0.000 +0.539

PF01/0010/C266-PF13/0010/C266 27718.33 927716.856 0.000 +1.483

PF02/0010/F590-PF03/0010/C116 8081.668 8082.012 0.000 -0.344

PF02/0010/F590-PF13/0010/C266 40801.230 40800.109 0.000 +1.120

PF03/0010/C116-PF13/0010/C266 38067.868 38066.401 0.000 +1.467

Discrepanze planimetriche tra i punti IGM95 e le baseline dirette

Dislivelli tra i Punti Fiduciali:

Coppia PF dalla TAF Misurata Calcolata Sqm diff.

PF01/0010/C266-PF02/0010/F590 535.147 535.786 0.000 -0.639

PF01/0010/C266-PF03/0010/C116 221.083 221.875 0.000 -0.792

PF01/0010/C266-PF13/0010/C266 -6.684 -5.946 0.000 -0.738

PF02/0010/F590-PF03/0010/C116 -314.064 -313.911 0.000 -0.153

PF02/0010/F590-PF13/0010/C266 -541.831 -541.732 0.000 -0.099

PF03/0010/C116-PF13/0010/C266 -227.767 -227.821 0.000 +0.054

Discrepanze altimetriche tra gli IGM95 e le misure (dislivelli ortometrici contro dislivelli ellissoidici)

0|13042005|1001|H501A|0010|1|ROSSI MARIO|AGROTECNICO|ROMA|

9|58|10|100|2323733|8.00-G,Stda 3.11|FR|Nota: |

1|100|4649384.72,1029612.30,4229027.27|0.000|ROMA-150902|

6|L2|05112004-11:09|05112004-15:09|BAS|PDOP=2|

2|PF01/0010/C266|5748.7308,-1123.6781,-5982.1430|3.1175e-005,-2.7405e-00

6,1.0725e-005,4.4511e-006,-1.8045e-006,8.2015e-006|PDOP=5|0|PF150906|

2|PF02/0010/F590|-3532.9291,17987.4586,304.7631|2.1788e-005,4.6817e-006,1.0679e-005,1.0642e-005,3.2581e-006,1.9206e-005|PDOP=2|0|PF150902|

2|PF03/0010/C116|1243.9677,13295.0396,-4231.5970|1.3070e-005,9.3299e-007,1.9674e-006,8.4360e-006,2.4692e-006,1.3572e-005|PDOP=2|0|PF150704|

2|PF13/0010/C266|-4136.5906,-21706.2828,9721.3930|2.9000e-005,6.9812e-006,7.4300e-006,1.3102e-005,5.0160e-006,1.1258e-005|PDOP=2|0|PF149701|

2|200|50333.2807,-19765.5257,-50067.3005|1.4439e-005,2.1613e-006,5.1662e-006,4.2153e-006,2.0642e-006,1.6084e-005|PDOP=3|0|RIETI|

2|300|-16174.4343,-39152.8977,27479.0502|2.6945e-006,2.3358e-007,1.2695e-006,1.9610e-006,3.2184e-007,3.8833e-006|PDOP=3|0|LATINA|

2|400|4430.1112,-72732.9767,13088.5887|5.6841e-006,9.5254e-007,5.4940e-007,2.9357e-006,2.1487e-007,2.6998e-006|PDOP=3|0|FROSINONE|

8|PF13/0010/C266|4644133.779000|2291286.094000|10|PF149701|

8|PF13/0010/C266|81.290000|04|PF149701|

8|PF03/0010/C116|4624225.246000|2323733.172000|10|pf150704|

8|PF03/0010/C116|309.057000|04|N|

8|PF02/0010/F590|4629872.911000|2329513.937000|10|PF150902|

8|PF02/0010/F590|623.121000|04|PF150902|

8|PF01/0010/C266|4622506.749000|2308623.277000|10|PF150906|

8|PF01/0010/C266|87.974000|04|PF150906|

A partire dalle misure di cui sopra e impiegando la procedura

Pregeo8, siamo giunti a risultati fortemente correlati alle aspettative

della sperimentazione. Nelle due immagini a fianco, il grafico della

rete e qualche cifra del calcolo.

12 GEOmedia 2 2005

MERCATO

Un centro studi per le competenze dei geometri umbri

Mentre andiamo in stampa va in onda il primo appuntamento pubblico del neonato Centro di Formazione e

Ricerca per il Territorio e l’Edilizia di Perugia, nato dalla collaborazione attiva tra il locale Collegio dei

Geometri, la Provincia e alcune delle scuole per geometri della provincia perugina.

L’iniziativa nasce sia dalle esigenze di individuare nuovi percorsi formativi per una figura professionale così

radicata nel territorio, sia come supporto alle attività di formazione permanente necessarie a sostenere la

categoria professionale e gli iscritti al collegio stesso; ma inquadrare le attività del Centro Studi in maniera

così riduttiva sarebbe giocare un brutto scherzo a chi con tanta passione ha lavorato alla sua formazione e

alla sua progettualità. Gli scenari di questa iniziativa vanno ben oltre la semplice formazione, addentrandosi

nella creazione di un polo di conoscenze e competenze, supportando un rinnovato percorso formativo per i

giovani studenti che possa essere all’altezza degli sviluppi negli scenari europei e internazionali.La

Federazione Internazionale dei Geometri individua infatti nelle competenza del geometra (surveyor) una figura caratterizzata da

una rosa di attività, conoscenze e competenze reali, che certamente nè i corsi di studi inferiori, nè tantomeno le declamate lauree

riescono a definire in maniera completa.

La creazione di questa polo del sapere geomatico a Perugia dimostra che è possibile pensare ed agire anche in modo diverso,

coinvolgendo i soggetti principali nella catena dell’accrescimento del sapere, ovvero in primis le scuole dove si formano le coscienze

culturali e professionali e il mondo del lavoro che potrà contribuire con l’esperienza e la messa in pratica del sapere. Il polo di

Perugia potrà così funzionare da centro studi, ma anche da centro ricerca, incentivando l’uso delle tecnologie avanzate nel campo

della geomatica e mettendo a disposizione le proprie strutture per chi volesse avvicinarsi a queste nuove tecnologie,

sperimentandone l’uso a livello professionale, oppure mettendo a disposizione dei professionisti gli strumenti operativi spesso

costosi e complessi da usare se non sotto la guida attenta di una persona esperta; pensiamo alla fotogrammetria, al telerilevamento,

al GIS come molteplicità di strumenti ma anche di idee.Questo primo incontro pubblico, che si è tenuto lo scorso 23 Settembre nei

locali del Centro Studi siti nella scuola per geometri I.T.G Arnolfo di Cambio, rappresenta quindi un punto di partenza per capire

e crescere verso un futuro professionale fatto di saperi complessi guidato dall’informatica, dai sistemi satellitari, dalle

telecomunicazioni e dal nuovo mondo digitale che si è affacciato sul terzo millennio. Ed ecco che per raggiungere il Centro Studi

bastano le coordinate WGS84 N 43°06’39.51” E 12°23’36.80”, mentre per chi ne vuole sapere di più basterà attendere il prossimo

numero di GEOmedia sul quale troverà un ampio report sulle attività del centro e sulla giornata del 23 settembre; è anche possibile

contattare il Collegio dei Geometri all’indirizzo internet www.collegiogeometri.pg.it/.

Un augurio vivissimo dalla Redazione per la nuova iniziativa perugina e a tutto il suo staff, dal Presidente Alberto Chiariotti

all’agitatore delle idee geomatiche, il Geom. Otello Grassi.


1 a Autodesk User Conference

Si è svolta lo scorso mese la 1 a Autodesk User Conference, il primo appuntamento Autodesk

su scala nazionale nell'ambito dei Sistemi Informativi Territoriali e della Progettazione delle

Infrastrutture. L'occasione è stata significativa per riunire gli utenti Autodesk e tutti gli

operatori di questo settore in un unico momento e condividere con loro novità ed esperienze.

La Conferenza ha visto svolgersi sessioni generali, applicative, tecniche, training ed altre attività che volevano essere un punto

di scambio e confronto per tutti gli operatori. Tutto questo è stato completato da un'area espositiva con i principali Partner di

Autodesk. Non sono mancati momenti piacevoli di intrattenimento con premiazioni per i migliori lavori presentati e sorprese

per i partecipanti alla giornata.

FOCUS

Localizzazione

e gestione per

applicazioni

aviotrasportate

Il progetto

Il progetto è nato dalla richiesta di

un operatore del settore aereo di

realizzare un sistema di base per il

tracking e la gestione di dati

georeferenziati relativi ad un

aereomobile e/o ad un sistema

aereportato finalizzato alla acquisizione

di coordinate geospaziali e alle relative

informazioni derivate da sensori di

rilevamento di coordinate e/o di altro

tipo come immagini, sensori termici,

etc.

Nell’ambito dello stesso progetto

sono state ipotizzate sia la

realizzazione completa del sistema sia

la fornitura di un sistema

diversamente composto a bordo

dell’aeremobile con servizi di accesso

al sistema di visualizzazione via web e

di tracciamento su base cartografica.

Il progetto ha riguardato

l’implementazione del sistema nella

sua complessità e l’integrazione di

diverse componenti come il GPS, il

Pocket PC, il sistema di

comunicazione con il Campo Volo e

l’integrazione del sofware di base

GeoREM sia nella componente client

di acquisizione dati che in quella

server di gestione dei dati in tempo

reale e in post elaborazione. Sono

state definite le specifiche realizzative

e di implementazione delle diverse

componenti così come gli schemi di

installazione e cablaggio del sistema a

bordo. Sono oltretutto state

implementate specifiche opzioni “open”

atte ad integrare in futuro diversi altri

sensori, compresa una fotocamera

digitale.

L’architettura

L’architettura del sistema è stata

definita in tutte le sue componenti

attraverso il sistema generale di

funzionamento, che ipotizzava la

gestione di più vettori

contemporaneamente, considerati a

tutti gli effetti dei veri e propri client

del sistema di gestione e acquisizione

a terra. La componente server è

progettato per gestire

contemporaneamente più sets di dati e

di velivoli dando la possibilità di

accesso alle funzionalità di gestione e

Velivoli

TCP/IP Wlan

Communication Systems

Figura 1 - Architettura generale del sistema

Location Web

Server

visualizzazione dei dati in maniera

controllata, il tutto attraverso una

interfaccia web ad accesso controllato

da password e da profili

personalizzati, seguendo una politica

di accesso ai diversi servizi e profili

utente definiti a priori

dall’amministratore del sistema.

Il sistema di

rilevamento e acquisizione

a bordo del velivolo

Il sistema a bordo del velivolo

comprende la componente di

determinazione di posizione GPS ed è

predisposto per espansioni future allo

scopo di integrare altri tipi di

Wide

Communication

Area

(GPRS, altro)

Web User Access

16 GEOmedia 2 2005

sensoristica (determinazione di assetto,

camere di ripresa fotografica o video,

etc.).

L’integrazione con altri tipi di

sensori è stata realizzata gestendo una

porta seriale di ingresso per qualsiasi

segnale del sensore in grado di

operare come un time marker a cui

viene associato un event code GPS.

Attraverso questa soluzione si è in

grado di gestire i logs delle diverse

sensoristiche associati al time code del

GPS collocandolo sempre su

coordinate GPS.

L’elenco delle componenti a bordo

del velivolo, sono così definite:

Sistema GPS – E’ stato installato un

sistema GPS non di tipo aeronautico,

con antenna esterna e box di

montaggio con relative porte di

controllo, di alimentazione e di

comunicazione.

Modulo GPRS industriale – Il

sistema di comunicazione tra il

velivolo e il Campo di Volo.

PC palmare – Il sistema di gestione

del GPS, di acquisizione dei log e di

visualizzazione cartografica è stato

implementato su un sistema palmare

di tipo professionale. Tale sistema ha

provveduto a gestire anche le

problematiche di comunicazione,

sfruttando un modulo GPRS di tipo

industriale appositamente istallato,

affiancato da altri sistemi di

telecomunicazione come ICOM IC-

F31GT BIIS o Motorola GP360, che

hanno permesso di sfruttare un

modem digitale interno e la

connessione seriale per il collegamento

diretto di apparati GPS o di altri

dispositivi.

Il sistema di acquisizione

delle informazioni

Le informazioni di posizione e/o

altri dati di telemetria del velivolo

sono state acquisite a bordo con un

adeguato sistema di memorizzazione

montato sul pocket computer ed in

tempo reale a terra presso il Campo

Volo o presso il provider del servizio.

L’accesso ad esse è stato realizzato

attraverso un server web che permette

la visualizzazione e la consultazione

attraverso i più comuni browsers

internet.

Dal punto di vista funzionale, di

dipendenza dell’architettura e delle

dotazioni strumentali che si sono

utilizzate durante il progetto esecutivo,

il sistema di trasferimento dati potrà

permettere di acquisire sia la posizione

del velivolo sia altri dati di telemetria,

tra i quali la riserva di carburante, i

parametri di rotta, i parametri del

motore (pressione, giri, etc.). Per

questo il sistema era predisposto all’

acquisizione dei dati significativi da

altri sensori a bordo del velivolo; tale

predisposizione è stata realizzata

attraverso la personalizzazione del

sistema di gestione GeoREM, che

conteneva le funzionalità per

l’archiviazione del “Time Code Events”

secondo lo schema in tabella 1.

In sostanza, l’acquisione dati è

predisposta per la gestione di una

matrice di informazioni, collegate al

time mark GPS e all’unità di

acquisizione Pocket PC a bordo, che

ha funzione di interfaccia del sistema

e di visualizzazione dei dati di rotta.

In questo modo a parte le coordinate

di posizione, utilizzando il solo event

log del sistema, si è in grado di

registrare quante informazioni si vuole.

Sistema di gestione, precisioni

e servizi di georeferenziazione

Il sistema di gestione, così come già

descritto al precedente punto, si basa

sulle procedure già definite e presenti

nel sistema a bordo del velivolo ma

anche sulle funzionalità di acquisizione

in tempo reale e di download delle

informazioni al termine del volo; in

particolare il sistema di gestione delle

informazioni prevede le seguenti

modalità:

Sistema di acquisizione a bordo.

Sistema di invio in tempo reale a terra

delle informazioni significative

(posizione, telemetria, etc.).

Sistema di download dei dati al

termine del volo.

Sistema di consultazione e

trasferimento ad altri supporti dei

dati, attraverso funzionalità di tipo

server e di tipo client web.

La precisione finale del sistema in

termini di posizione è stata

Time PC Time GPS Lat/long/H Sensore..1 Sensore..n

Time.. Time gps La...Ln..H Param... Param...

Time.. Time gps La...Ln..H Param... Param...

Modalità di acquisizione dei set di dati

diversificata in funzione del tipo di

applicazione e del tipo di soluzione

hardware e architetturale scelta. In

sostanza, la precisione varia dai 10-

15m di un sistema GPS a basso costo,

ai 1-3m di un sistema GPS con

opzione EGNOS e/o di un sistema

inverted DGPS. Precisioni di livello

submetrico si sarebbero potute

ottenere impiegando tecniche DGPS e

cinematiche anche di tipo avanzato ma

più complesse e costose.

La georeferenziazione a livello di

sistemi di coordinate e/o la

georeferenziazione degli oggetti a terra

ripresi durante il volo avviene

direttamente attraverso la

trasformazione delle coordinate GPS

per via parametrica ma sarebbe potuta

anche essere ottenuta attraverso

sistemi più performanti, sulla scorta di

procedure ad hoc messe a punto in

funzione dell’applicazione finale.

Sviluppi futuri

Dal punto di vista degli sviluppi

futuri, il sistema proposto è stato

realizzato con una architettura di tipo

“open” che potrà evolvere con

successive integrazioni. Ciò è possibile

in sostanza avendo definendo un set

minimo di funzionalità del sistema a

bordo del velivolo (ovvero sulla

piattaforma GeoREM istallata sul

pocket PC) che ha funzioni di un vero

e proprio “pannello di navigazione” a

cui sono stati collegati i due sistemi

di base, ovvero il GPS e il sistema di

telecomunicazione; oltre a queste

dotazioni di base il sistema gestisce,

su una specifica porta di

comunicazione, l’acquisizione di eventi

e dati che possono derivare da altri e

successivi sensori ed acquisizioni

(camera digitale, camera ad

infrarossi...) per eventuali estensioni

del sistema.

A livello di segmento a terra, il

sistema è predisposto con una stazione

di acquisizione e visualizzazione sia in

tempo reale che in modalità asincrona.

Tale sistema consiste in una

applicazione web based e in un

sistema di telecomunicazione

multicanale (diretto GPRS, internet,

altro...) oltre alle funzionalità di

gestione degli accessi e di gestione dei

dati di telemetria del velivolo.

Lo sviluppo futuro in termini di

protocolli viene garantito dall’uso della

tecnologia TCP/IP che interviene come

un sistema di base impiegato nelle

diverse procedure di trasferimento

dati, sia in upload che in dowload

verso tutti i velivoli impiegati nelle

operazioni di survey territoriale o di

servizi alternativi.

Conclusioni

Il progetto si basa sul concetto di

fornitura di un sistema aperto a

successive integrazioni e sulla

dotazione minimale di un sistema di

“gestione flotta aerea” di base,

operando scelte tecnologiche e di

componentistica minimale di fascia

non aereonautica e reimpiegando la

soluzione a terra con un sistema già

testato e definito. Quest’ ultima

componente può essere anche pensata

come un servizio prestato da un

provider specializzato (sistemi web +

telecomunicazioni) in risorse e servizi

nel campo dei Mobile Location

Services.

Autore

A CURA DELLA SEZIONE

RICERCA E SVILUPPO

A&C2000 s.r.l.

www.aec2000.it

REPORTS

Dalla

Fotogrammetria

alla condivisione dei

dati con le

tecnologie Z/I di

Intergraph

Come creare soluzioni tecnologiche in

partnership con i propri utenti

L

a punta di diamante della

produzione Z/I è sicuramente

la suite di soluzioni

TerraShare, sistema di client server

modulare creata appositamente per i

professionisti del settore che permette la

gestione multipla di diversi tipi di files

immagine e di dati del terreno

all’interno dello stesso processo

produttivo. I dati geospaziali, in questo

modo, sono facilmente accessibili dagli

utenti attraverso i diversi ambiti di

lavoro nei quali si trovano ad operare:

tramite le varie applicazioni CAD, GIS

ed in rete utilizzando Internet Explorer.

Il fatto che la suite TerraShare

funzioni come vero e proprio nesso tra le

varie applicazioni dedicate al

trattamento delle immagini semplifica

non di poco il percorso produttivo degli

addetti ai lavori; una volta effettuato

l’accesso ai Terabytes di immagini

disponibili su TerraShare il sistema è

concepito per evitare che le immagini su

cui si sta lavorando debbano essere

duplicate per essere utilizzate su

applicazioni diverse ma comunque

facenti parte dello stesso processo

produttivo. Il risparmio in termini di

tempo è enorme. Qualsiasi supervisore o

tecnico che ha accesso al network di

informazioni può continuamente

rapportare l’utilizzo delle immagini con

ogni ciclo del processo produttivo e gli

stessi utenti finali hanno accesso al

sistema e possono operare un controllo

qualitativo e di stato direttamente on

line.

E’ proprio questa ragnatela produttiva

formata da Terrashare e dalle soluzioni

ad essa integrate che permette un flusso

di lavoro così lineare ed efficace. Tutti

gli aspetti sono coperti: dal mission

planning all’aerotriangolazione, dalla

generazione di ortofoto alla

distribuzione dei dati all’interno delle

aziende collegate.

Se nella panoramica dei prodotti che

vi stiamo per proporre vengono presi in

considerazione solo i prodotti Z/I, questo

non vuol dire che altre soluzioni

fotogrammetriche non possano essere

utilizzate rendendo così il flusso di

lavoro contraddistinto da una ampia

flessibilità.

Considerato l’intero processo

lavorativo, le soluzioni Z/I possono

essere suddivise secondo il tipo di

necessità che si deve affrontare;

dall’acquisizione alla distribuzione,

passando per la fase produttiva, le

immagini possono interamente essere

lavorate utilizzando le capacità degli

strumenti Z/I.

L’acquisizione dei dati

ImageStation Mission Planning è

composto da un planning di volo

fotografico e da un sistema di reporting

che si appoggiano su un enorme

database di mappe in formato raster,

Considerate l’onestà, la

coerenza, la fedeltà nei confronti

della propria azienda ed il rispetto

verso e tra i propri impiegati

elementi necessari per la buona

riuscita di un progetto? Credete

che un efficace servizio clienti,

una continua innovazione ed una

certa trasparenza economica

rendano affidabile una società?

Bene, allora state leggendo le

pagine giuste. Z/I Imaging si pone

come azienda di riferimento

nell’ambito dei sistemi per

l’acquisizione, la produzione e la

distribuzione di immagini terrestri.

Per far ciò la Z/I si avvale di

fondamenta più che solide

formate da un rapido sviluppo e

distribuzione di soluzioni, clientela

di stampo internazionale formata

dai principali leaders del settore e

da un network di vendita,

supporto e distribuzione a livello

globale. Le soluzioni Z/I, che

spaziano da quelle specifiche per

produrre e gestire immagini a

quelle per la produzione di sistemi

di ripresa aerotrasportati,

scanners fotogrammetrici e

workstations, sono tutte

concepite per essere utilizzate su

piattaforme Windows; in questo

modo la continuità del lavoro tra i

tre processi, quello di

acquisizione, di produzione e di

distribuzione è assicurata,

permettendo alla Z/I Imaging di

coccolare i propri utenti con

attenzioni davvero di prim’ordine.

20 GEOmedia 2 2005

REPORTS

vettoriale e su ortofoto digitali per il

planning del volo stesso; trovano spazio

all’interno della soluzione tutte le

innovazioni tecnologiche nel campo

CAD e GIS. Grazie ad ImageStation

Mission Planning è possibile

l’implementazione e la gestione di rilievi

aerei, dal planning della missione fino

alla generazione dei rapporti e degli

indici finali.

Grazie all’Airborne Sensor

Management System l’operazione

fotografica in volo può essere

semplificata e resa più efficiente. Grazie

ad esso sarà possibile montare e

controllare un’ampia varietà di sensori

come i DMC, RMK, LMK, RC30, T-AS,

PAV30, POS/AV e vari sistemi GPS.

Questo sistema permette di utilizzare

tutti questi sensori attraverso un unico

supporto integrato, salvando quindi

prezioso spazio all’interno del velivolo.

Il sensore DMC offre un design

modulare con maggiori risoluzioni

geometriche e quindi assicura

performances migliori. La multi-camera

del sensore combina un’alta risoluzione

pancromatica con capacità

multispettrali. Il principio di

allineamento del sensore garantisce

immagini ad alta precisione grazie anche

ad una severa geometria della struttura

del dispositivo stesso e grazie ad una

efficace compensazione del movimento

integrata nel sistema.

Il T-AS Gyro-Stabilized Suspension

Mount serve da compensatore per i vari

movimenti che l’aeroplano effettua

durante il volo e può essere utilizzato sia

per il sensore DMC che per l’RMK Top.

Tecnologie che sfruttano la girobussola,

componenti dinamici e controllo passivo

delle vibrazioni: queste sono gli

accorgimenti utilizzati da Z/I per

rendere più stabile la fotocamera.

Questa stabilizzazione, unita con un più

solido allineamento verticale del

dispositivo fotografico, permette

all’utente di avere una più ampia portata

d’azione durante la cattura delle

immagini in volo.

L’RMK Top Aerial Survey Camera

System rappresenta lo standard di

riferimento per la fotografia aerea su

pellicola con un’ottima resa qualitativa,

una perfetta adattabilità alle tecniche

fotografiche supportate dalla tecnologia

GPS e una altrettanto semplice

integrabilità con i sistemi di gestione

delle immagini aeree. L’RMK Top è

anch’esso caratterizzato da un design

modulare; le singole componenti

formano unità funzionali ottimizzate per

soddisfare i bisogni di chi predilige le

applicazioni pratiche ma anche di chi si

sofferma più sull’aspetto economico

dell’acquisizione. Le fotografie ottenute

con questo dispositivo si pongono in

entrambi i casi come base di partenza

sia per la fotogrammetria digitale che

per quella analitica.

Il POS (Position and Orientation

System) Z/I si presenta come un sistema

di posizionamento ed orientamento per

la georeferenziazione diretta delle

immagini aeree. Sviluppato direttamente

dalla Applanix Corporation per Z/I, il

POS Z/I incorpora i migliori sensori

inerziali disponibili ora sul mercato,

GPS e software di post elaborazione.

Esso misura la posizione assoluta

rispetto al centro della prospettiva della

fotocamera, compresi gli angoli di

orientamento di ciascuna immagine ad

un dato tempo di esposizione. La qualità

di un rilevamento effettuato in

automatico è altresì assicurata lasciando

i dati ottenuti tramite il POS in post

elaborazione all’interno dello speciale

POS EO processing mode, fornito

dall’ImageStation Automatic

Triangulation.

Lo Z/I Mouse, un mouse 3D ad alta

precisione, semplifica la digitalizzazione

e la cattura dei dati stereo da introdurre

all’interno dei processi fotogrammetrici.

Chi si occupa di fotogrammetria si trova

così a poter disporre di uno strumento

preciso e semplice da usare che permette

l’inserimento dei dati senza aver bisogno

di una superficie per la digitalizzazione,

dal momento che le tecnologia stessa è

già inserita nel design del mouse. Grazie

alla velocità acquisita tramite questo

sistema, gli utenti guadagneranno in

efficienza evitando i continui e ripetuti

movimenti legati alle attuali procedure

per la digitalizzazione a cui erano

sempre stati abituati. Un design

ergonomico all’avanguardia permette di

velocizzare l’input dei dati e la

produttività in genere. L’utilizzo di parti

solide rispetto alle parti meccaniche

nella concezione dello strumento evita

che possano avvenire rotture col passare

del tempo. La flessibilità in fase di

digitalizzazione è poi assicurata dalla

possibilità di associare 15 diverse

funzioni programmabili ai tasti del

mouse. Può prendere il posto sia

dell’ImageStation Hand-Held Controller

(HHC) che dell’Immersion Mouse.

In fase di produzione la serie Z/I

presenta numerose soluzioni

all’avanguardia:

La nuova ImageStation 2002

garantisce un eccezionale flusso di

produzione a livello fotogrammetrico. Il

design modulare a rack consente

l’eventuale espansione del sistema in

corrispondenza delle mutevoli esigenze

che il lavoro impone. Il cuore della

ImageStation 2002 è spinto dai più

innovativi ritrovati tecnologici nel

campo dei processori e della grafica

computerizzata e l’ergonomia del

sistema è studiata per soddisfare le

esigenze di chi deve utilizzarla per

lunghi periodi, con attenzioni particolari

verso il posizionamento in altezza sia del

digitizer che dei tavoli che ospitano i

monitor. Rispetto alle altre workstations,

ImageStation 2002 offre la precisione di

a 5 nm del digitizer, controller manuale

degli input tramite force-sticks, ampio

spazio di lavoro e doppi display

opzionali.

La nuova Image Station è ergonomicamente

progettata per accogliere più operatori, lo Z/I

Mouse e la sedia per chi lavora

L’elaborazione dei dati

Lo scanner fotogrammetrico di

precisione Photoscan 2002 rappresenta

lo standard di riferimento per oltre

l’80% dei rivenditori a livello

internazionale. La soluzione è ora stata

migliorata nell’aspetto grazie alla

modularità del suo design che permette

REPORTS

una piena soddisfazione dei bisogni

produttivi anche in termini di spazio. Il

processo di scansione è stato potenziato

fino a raggiungere i 12 bits per pixel con

un risultato complessivo al termine

dell’operazione che migliora del 25%.

Photoscan sembra essere la soluzione

idelae per chi cerca uno scanner

affidabile ed efficiente in grado di

lavorare 24 ore su 24, 7 giorni su 7.

Autoscan si pone come il prodotto

ideale per tutte le istituzioni o società

che si trovano improvvisamente a che

fare con inaspettate problematiche

legate alla scansione di fotografie

stampate in serie su bobina. Il software

permette una semplice impostazione

delle caratteristiche della scansione, un

facile settaggio delle funzioni associate e

fornisce un rapporto in tempo reale dello

stato del lavoro. Molti dei lavori che

prima dovevano essere effettuati

manualmente sono ora automatizzati

grazie ad Autoscan.

Grazie ad ImageStation SSK (Stereo

Softcopy Kit), che si presenta come un

complesso sia hardware che software, è

possibile trasformare il proprio PC in un

vero e proprio stereoplotter digitale, sul

quale gira lo stesso software

ImageStation utilizzato

sull’ImageStation 2002. L’hardware

dell’ImageStation SSK include grafiche

Wildcat (TM), un CrystalEyes Stereo Kit

ed un mouse 3D. Dal lato software la

soluzione presenta un ImageStation

Photogrammetric Manager,

l’ImageStation Stereo Display e

l’ImageStation Feature Collection.

L’ImageStation SSK Pro comprende

tutte le funzioni dell’SSK con in più

l’ImageStation Model Setup e

l’ImageStation DTM Collection.

Con ImageStation Photogrammetric

Manager vengono messi a disposizione

gli strumenti per la gestione dei dati

fotogrammetrici più comuni, compresi

menu per l’inserimento dei dati e un set

standard di rapporti sugli stessi. La

gestione e il mantenimento dei dati

possono essere di notevole aiuto

nell’allestire e nel gestire progetti

fotogrammetrici per le varie workstation

fotogrammetriche in commercio.

ImageStation Model Setup è lo

strumento ideale per il risezionamento

singolo dei modelli o per misurazioni in

supporto a programmi di aggiustamento

esterni. Il programma supporta il

panning dell’immagine in qualsiasi

finestra di misurazione con effetti di

movimento delle immagini lineari ed in

tempo reale. Capace sia di misurazioni

monoscopiche che stereoscopiche,

ImageStation Model Setup non richiede

hardware stereo per misurazioni in

mono, fornendo quindi un metodo più

diretto per misurazioni dei modelli

indipendenti.

L’ImageStation Digital Mensuration è

caratterizzata da un potente ambiente di

misurazione e trasferimento multiplo di

punti-immagine con un pacchetto di

aggiustamento di alto livello dedicato ai

lavori di triangolazione

fotogrammetrica. Il display multi

fotografico dotato di finestre per le

misurazioni tabulari aiuta l’utente a

trasferire e misurare i punti all’interno

di regioni multi-overlap. La misurazione

automatica dei punti e i controlli di

integrità in rete offrono, poi, garanzie di

affidabilità e compattezza.

ImageStation Automatic Triangulation

è un rivoluzionario software di

triangolazione automatica in grado di

fornire i migliori punti di collegamento

multiray grazie ad un pacchetto interno

di aggiustamento attivo durante tutta le

fasi di operazione di matching delle

immagini. La soluzione garantisce il

processing dei dati GPS/INS, la

selezione dei repers e dei blocchi

all’interno di una strisciata, la

calibrazione della camera, la selezione

automatica dei parametri e l’analisi per

l’autocalibrazione. I tempi di

elaborazione dell’ ImageStation

Automatic Triangulation risultano essere

quasi del 40% inferiori a qualsiasi altro

Image Station Automatic Triangolation fornisce

migliori punti di collegamento multiray grazie ad

un pacchetto interno di aggiornamento

pacchetto per la triangolazione

disponibile sul mercato.

Con ImageStation Stereo Display

vengono assicurati gli elementi base per

la visualizzazione e la manipolazione di

immagini stereo con il tracking tramite

un cursore sviluppato per le applicazioni

tridimensionali, con superimposizione

vettoriale stereo e modifiche a livello di

contrasto e luminosità apportabili

all’interno dell’ambiente MicroStation.

ImageStation Stereo Display utilizza la

potente tecnologia ImagePipe e fornisce

funzioni di decompressione delle

immagini JPEG on-the-fly e resampling

epipolare, funzioni di enhancement delle

immagini e capacità di effettuare

spostamenti stereo.

ImageStatio Feature Collection

estende le caratteristiche di MicroStation

fornendo uno strumento di

digitalizzazione di facile utilizzo da

utilizzarsi con immagini di tipo stereo e

mono. E’ caratterizzato da numerosi

comandi per la raccolta e l’editing dei

dati; i menu a schermo sono

un’interfaccia ideale sviluppata proprio

allo scopo di facilitare la produzione di

mappe. Una tavola aggiornabile

dall’utente permette di definire una serie

di simbologie relative al lavoro sulle

mappe,permettendo di adattare il

proprio operato al lavoro specifico che si

intende svolgere.

CADMap /dgn è un potente strumento

grafico per la cattura, l’editing dei dati e

la digitalizzazione delle mappe.

Attraverso la semplice pressione di un

tasto è così possibile combinare linee,

archi e curve con la possibilità di unire

linee, trimmarle ed effettuare le normali

operazioni di routine. Tasti funzione

modificabili dall’utente riducono i tempi

morti dovuti alle operazioni ripetitive;

CADMap/dgn risulta essere una

soluzione onnicomprensiva che permette

la complementarità di lavoro tra i diversi

reparti, gli equipaggiamenti e le

piattaforme con cui si ha a che fare. Il

software si interfaccia normalmente con

i dispositivi analitici di stereoplottaggio

o con i sistemi digitali ImageStation che

girano sotto Microsoft Windows; avere

dunque strumenti di cattura dei dati per

le mappe e le superfici in comune

implica una notevole riduzione dei costi

per quanto riguarda il training degli

operatori interni alla propria azienda i

quali hanno a che fare con diversi

sistemi durante il proprio lavoro.

Le funzioni essenziali per la

produzione delle informazioni di

elevazione vengono fornite da un

software chiamato ImageStation

Elevations Engine. Funzioni quali

l’importa/esporta, la generazione dei

contorni e dei TINs, l’estrazione, la

correzione, l’aggiornamento, il merging

ed il salvataggio delle informazioni di

elevazione sono supportati. La soluzione

lavora con lo stesso CADMap/dgn

fornendo all’utente la possibilità di

utilizzare le funzioni di elaborazione dei

dati, di visualizzazione e di

manipolazione degli stessi.

22 GEOmedia 2 2005

REPORTS

ImageStation DTM Collection offre un

metodo interattivo per la raccolta di dati

DTM (Digital Terrain Model), punti di

elevazione e linee di discontinuità.

L’editing dinamico in tempo reale

permette di vedere immediatamente gli

effetti provocati da un eventuale editing

sui contorni e sulla superficie TIN. Il

software utilizza una tavolozza per le

feature allo scopo di definire le

caratteristiche geomorfologiche e funge

da ambiente di riferimento per il

software ImageStation Automatic

Elevations.

Grazie a ImageStation Automatic

Elevations è possibile estrarre

automaticamente i punti di elevazione

DTM da immagini stereo aeree o

satellitari. Le strutture gerarchiche in

cui sono organizzate le informazioni

relative alle immagini ed i metodi di

elaborazione delle stesse forniscono un

elevato grado di automazione e

precisione. ImageStation Automatic

Elevations utilizza la tecnologia

ImagePipe per il resampling epipolare

on-the-fly, elaborazione a 16 bit per

pixel e multithreading pieno per

performance eccezionali.

ImageStation Base Rectifier è un

programma per l’ortorettificazione di

immagini digitali interattivo e d’insieme.

L’ortorettificazione può essere svolta

quando le immagini sono su di un

sistema fotogrammetrico e quando un

DTM (griglia o TTN) è disponibile.

Con ImageStation OrthoPro si ha un

prodotto autosufficiente per la

rettificazione e la mosaicatura

automatica con performances

sorprendenti. Utilizzandolo si potranno

ortorettificare tutte le immagini

specificate, far corrispondere il tono e

bilanciare la radiometria di tutte le

immagini, applicare il feathering sui

tagli predefinti nei parametri dall’utente

e molto altro. L’applicazione ha la

capacità di inserire automaticamente i

dati da proiezioni e punti di riferimento

integrandoli all’interno di un singolo ed

unificato progetto di mappatura.

La gestione e

distribuzione dei dati

composta da diversi modelli:

TerraShare Enterprise Framework si

pone come fondamenta per tutta la

nuova produzione a livello aziendale

all’interno della famiglia TerraShare.

Questa nuova tecnologia favorisce infatti

lo sviluppo di strumenti di produzione

incentrati sull’azienda stessa più che

strumenti basati sulle singole

workstations. Il project management si

amplia così in un discorso più vasto ed

onnicomprensivo, collegando i vari

aspetti di ogni singolo lavoro. I pacchetti

di strumenti vengono così “spalmati”

all’interno di architetture client-server,

con l’intera struttura che permetterà di

distribuire l’elaborazione dei dati

favorendo l’accesso di molteplici utenti e

incentivando il lavoro in collaborazione,

il tutto personalizzando interamente il

proprio lavoro.

Grazie a TerraShare la gestione di

Terabytes di immagini all’interno di un

ambiente distribuito e connesso in un

network viene notevolmente

semplificata. TerraShare è il modulo

centrale del sistema server-based della

Z/I per la gestione dei dati raster e

include un server ed un software client.

L’utilizzo di strumenti di lavoro familiari

è un punto di forza della soluzione,

essendo pienamente compatibile con

l’ambiente Microsoft Windows.

Separando la modalità di visualizzazione

del progetto dalla posizione fisica in cui

si trova effettivamente memorizzato, gli

utenti godono di una singola

visualizzazione statica del lavoro, anche

se esso nello stesso momento, è stato

spostato dalle workstations verso gli

scanners. Disegnato sulla tecnologia per

database aziendali Microsoft Transaction

Server (Oracle o Microsoft SQL server),

TerraShare si adatta perfettamente alle

esigenze dell’azienda.

TerraShare Poduction Manager

fornisce una interessante interfaccia per

tutti i prodotti Z/I ImageStation e GIS,

rendendo semplice il disegno e la

gestione delle geoimmagini, la

visualizzazione delle informazioni sul

progetto e il suo stato, avendo

costantemente sott’occhio i files relativi

al progetto anche durante gli

spostamenti che avvengono all’interno

del processo di lavoro. Grazie a

TerraShare Production Manager si potrà

incrementare la propria produttività

accedendo ai progetti, alle immagini, ai

modelli stereo e di elevazione tramite la

rappresentazione logica dei dati operata

da TerraShare.

Con TerraShare Enterprise DTM tutti

gli elementi del processo e la gestione

dei DTM vengono integrati all’interno di

un ambiente aziendale che aggiunge

significativi strumenti e produttività a

questo difficile flusso di lavoro. La

soluzione supporta la gestione e la

produzione dei suddetti dati, sensori e

tecniche, compreso il disegno stereo

interattivo, le tecniche di correlazione

automatica delle immagini e LIDAR.

TerraShare Enterprise DTM fornisce un

robusto set di funzioni dedicate per

servers come il contouring, la TIN

generation, la conversione del formato,

l’estrazione automatica dei DTM da

modelli stereo e altri strumenti avanzati.

Grazie a TerraShare Ortho Manager si

La parte dedicata alla produzione e

gestione è inserita totalmente all’interno

della famiglia di prodotti TerraShare.

Con Terrashare, infatti, si ha un sistema

che gestisce i dati relativi alle

geoimmagini (immagini, DTMs e

grafiche raster digitalizzate)

dall’acquisizione, alla produzione fino

alla distribuzione. TerraShare è

Il flusso informativo e di produzione dei dati geospaziali

GEOmedia 2 2005 23

REPORTS

Per ulteriori informazioni:

INTERGRAPH ITALIA LLC

Uffici di Roma

Via G. Galati, 91 00156

Tel. 06 406 3911

Fax: 06 406 3762

www.intergraph.it

potrà visualizzare in un’unica immagine

tutto il progetto su cui si sta lavorando

tramite la composizione delle sue

ortofoto, importandole da

un’applicazione GIS o CAD. Con un

semplice click del mouse sarà possibile

visualizzare migliaia di ortofoto insieme.

TerraShare gestisce così gran parte del

lavoro, operando su migliaia di ortofoto

mosaicate e trasformate a seconda della

proiezione che il lavoro dell’utente

richiede. L’incremento della produttività

è netto, semplificando il sistema di

gestione delle ortofoto e distribuendo

immagini aggiornate velocemente ed

accuratamente.

TerraShare E-Geo rende semplice la

vita a chi vuole utilizzare i propri

progetti all’interno di siti di

distribuzione on line o di e-commerce.

TerraShare E-Geo permette agli utenti di

vedere tutti gli aspetti della propria

produzione dal momento che chi gestisce

il sito al quale ci riferiamo è totalmente

libero di gestire, visualizzare, distribuire

e vendere immense quantità di dati su

internet. Utilizzando questa soluzione

per costruire il proprio sistema di

distribuzione delle immagini, i clienti

potranno accedere alle informazioni,

vedere i metadati associati, fare le

richieste appropriate, scegliere il metodo

di distribuzione e scaricare i dati

immediatamente, pianificare un

successivo download e richiedere

informazione sui metodi di spedizione.

TerraShare Software Develpment Kit

(SDK) permette di usare TerraShare

come nucleo per il proprio sviluppo. Si

tratta di un ambiente totalmente aperto

estendibile tramite Visual Basic, Visual

C/C++, Java e qualsiasi linguaggio

attraverso le interfacce ActiveX ed

OLE/COM. Con TerraShare SDK gli

utenti possono ritagliare su misura il

sistema creando applicazioni integrabili

all’interno della linea di produzione

dell’azienda o semplicemente

personalizzare TerraShare col cambiare

delle proprie esigenze. Gli sviluppatori

avranno accesso a funzioni per il data

tracking, la gestione dello spazio nel

disco e per la gestione delle routines dei

processi server-based per customizzare il

cuore di TerraShare.


24 GEOmedia 2 2005

Trasporti

Telecomunicazioni

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Tante soluzioni, un’unica visione

Http://www.Intergraph.it

RASSEGNA PRODOTTI

Tecnologie GPS e tradizionali in Pregeo 8

Una rassegna sui prodotti e le soluzioni orientate al catasto

Sulle pagine di GEOmedia la procedura catastale PREGEO8 è

senz’altro di casa, visto che il tutorial sull’uso di questa nuova

procedura ha occupato ben 6 edizioni.

Il tema interessa molteplici settori e professionisti come

geometri, agronomi, architetti e studi tecnici che nell’ambito

delle attività catastali svolgono molteplici compiti. Sono infatti

oltre 25.000 i professionisti che firmano gli atti di

aggiornamento della cartografia catastale impiegando appunto

le tecniche del rilievo topografico tradizionale (e oggi del GPS)

attraverso le procedure messe a disposizione, come software in

libera distribuzione, dal catasto italiano.

Il tutorial sulla procedura PREGEO 8 si conclude quindi,

attraverso una breve rassegna, con una disamina del software

disponibile sul mercato che pur non avendo la pretesa di

analizzare nel dettaglio le singole soluzioni, permetterà

comunque a voi lettori di avere una panoramica a 360° della

disponibilità dei software aggiuntivi potendovi permettere

diverse interfacce e modalità di gestione dei rilievi topografici

orientati al catasto.

Tra le soluzioni che vi presentiamo sulle pagine a seguire,

alcune emergono come soluzioni di una certa completezza,

anche nella parte più delicata e complessa che riguarda il

trattamento dei dati GPS nella fase di post-elaborazione, così

come nella fase di integrazione con i dati tradizionali delle

stazioni totali.

E' il caso della soluzione GEMINI della Leonardo Software

House, che rappresenta la prima soluzione completamente

italiana, per l'analisi e il trattamento dei dati GPS.

Il software è stato scritto completamente da zero, è il caso di

dire, visto che gli algoritmi sono stati implementati con l'energia

profusa dal Politecnico di Como, a conclusione di un progetto

finalizzato che ha visti coinvolti oltre che diversi ricercatori a

contratto, anche i diversi specialisti del settore che ruotano tra il

Politecnico di Milano e la sede distaccata di Como. Diversi sono

stati anche i test degli algoritmi GPS impiegati nella procedura,

attraverso memorie e articoli presentati sui bollettini scientifici

e durante i convegni di settore.

Ma le novità non sono tutte qui, e per saperne di più non vi

resta che proseguire nella lettura.

Prodotto Azienda Formati Gestiti Nota della Redazione Web

Analist Analist group Formati standard

Pregeo, modelli

digitali del

terrenocompreso

Pregeo 8

TGO Trimble I più diffusi formati

CAD e Topografici

compreso Pregeo 8

CAD & PILLAR Digicorp Formati standard

Pregeo, modelli

digitali del terreno

ArTeN TMP Steel&Graphic I più diffusi

formati, compresi

quelli in ambito

GPS come Rinex e

NMEA

RETT 1.0 Geolario Formato ASCII non

specificato

GEMINI,

MixeOTTO,

ANTAS Mobile

Tabula 2000

Professional

Leonardo SH

Topoprogram

I più diffusi

formati, compresi

quelli in ambito

GPS come Rinex e

NMEA

I più diffusi formati

CAD e Topografici

compreso Pregeo 8

TOPKO SierraSoft I più diffusi formati

CAD e Topografici

compreso Pregeo 8

Dalla documentazione inviata non sembrano emergere note specifiche sul

trattamento di dati GPS, pur menzionandolo tra le device gestite in

campagna durante le fasi di rilievo. Presenta le funzioni standard dei

software per ambiente Pregeo come controllo mutee distanze, autoallestito,

etc.

Nella realtà è il software di integrazione e calcolo dei dati topografici GPS e

tradizionali fornito con le soluzioni Trimble. Sembra essere l'unica soluzione

di postelaborazione GPS che esporta i dati anche in formato PREGEO8

E' una soluzione professionale orientata soprattutto all' ingegneria del

territorio per progettazione stradale, calcolo volumi, DTM e topografia.

Integra i moduli per l'elaborazione dei dati catastali senza particolari

accorgimenti per l'uso della tecnologia GPS.

E' un software integrato e modulare ma non presenta particolari funzionalità

verso le elaborazioni catastali. Necessita di AUTOCAD.

La soluzione RETT 1.0 sembra essere l'uovo di colombo per trasformare le

coordinate GPS di provenienza RTK in un formato alquanto semplice ottimo

per l'uso in campo meramente topografico, saltando a piè pari diverse

questioni importanti come le matrici di varianza covarianza, i sigma dei

punti e altre cose importanti per l'uso dei dati di rilievo nelle diverse

applicazioni.. Non sembra un software specificamente orientato a Pregeo8,

ne' tantomeno un software per l'analisi professionale dei dati GPS.

E' una delle soluzioni con la maggiore integrazione tra topografia, GPS e

dati catastali. Tra i moduli di forte interesse c'è GEMINI, la prima soluzione

tutta italiana per la postelaborazione di dati GPS, oltre a MixerOTTO che si

presenta come proprio e vero integratore di dati topografici GPS e

tradizionali.

Rappresenta un intero set di funzioni e programmi per l'elaborazione di dati

topografici orientati al catasto. Non presenta particolari soluzioni orientate

alla integrazione dei dati GPS verso PREGEO8 se non attraverso i

tradizionali metodi conosciuti.

La soluzione integra i dati attraverso le classiche interfacce ai diversi

strumenti topografici. Per quanto riguarda il catasto presenta le tradizionali

funzioni di integrazione dei dati per Pregeo.

www.analistgroup.it

www.assogeo.it

www.digicorp.it

www.steelgraphics.it

www.geolario.it

www.leosh.it

www.topoprogram.it

www.sierrasoft.it

26 GEOmedia 2 2005

RASSEGNA PRODOTTI

Analist CE

Analist CE è l'ultima frontiera della

topografia che diventa anche tascabile.

Risparmio in termini di tempo, possibilità

di verificare i punti rilevati direttamente

in campagna. Basta avere a disposizione

un Computer Palmare e potrete effettuare

uno scambio dei dati direttamente con la

Stazione Totale o il GPS. Analist CE è uno

strumento pensato apposta per il

topografo professionista.

Oltre alla soluzione per PC palmare i

software di Analist Group permettono di

gestire le seguenti funzioni in ambito

catastale: frazionamenti, verifiche di

confine, Picchettamenti, Esportazione

coordinate su Strumento, Elaborazione

del libretto con inquadramento nella rete

dei PF, Importazione estratto di mappa,

Verifica sqm e misurate sui PF, Gestione

Fiduciali, Autoallestito, Monografie nel

formato PDF, Modelli digitali del Terreno,

Interfaccia diretta con Disto Bluetooth.

Questo è quanto recita l'informativa

ricevuta da Analist Group per la nostra

inchiesta sulle soluzioni software

orientata al rilievo topografico catastale e

a Pregeo 8. Un set di informazioni di base

che non ci permettono di dire altro sulla

validità della soluzione proposta.

(fonte: Redazionale)

Trimble Geomatics Office (TGO) verso Pregeo 8

La soluzione proposta da Trimble

nell'ambito del software di postelaborazione

dei dati GPS riguarda

specificamente l'esportazione di tali dati,

sia a livello di rilievo in RTK che a livello di

post-elaborazione, verso il formato

accettato dalla procedura PREGEO8. Tra le

soluzioni di post-elaborazione di dati GPS

fornite dalle case madri delle

strumentazioni, essa spicca per la sua

unicità. Infatti lo standard di pregeo 8

interessa esclusivamente l'Italia, ma

l'attenzione della Trimble verso le soluzioni

a 360° evidentemente è una realtà.

Come procedere

Dal menù Esporta di TGO, si sceglie la

funzione esporta Pregeo8; a questo punto

compare una finestra di dialogo nella

quale il tecnico deve inserire i propri dati

anagrafici, il protocollo e gli identificativi

catastali. L'informazione relativa alla

data viene invece compilata

automaticamente dal software.

Un volta compilati i vari campi si clicca

su accetta e compare una nuova finestra

di dialogo (Fig2.) nella quale si devono

inserire i dati della quota media sul livello

del mare, la est media, le precisioni

strumentali, il tipo di aggiornamento ed

eventuali note.

(fonte: ASSOGEO)

Fig.2 - la maschera finale di TGO per le informazioni di

contesto catastale.

Fig.3 - nell'immagine il file DAT prodotto aperto con il

blocco notes di windows.

Fig.1 - l'interfaccia generale di TGO per la generazione del file DAT per PREGEO8

GEOmedia 12 2005 27

RASSEGNA PRODOTTI

Cad & Pillar dalla topografia al disegno per l’ingegneria civile

CAD&PILLAR è un software tecnico in ambiente AutoCAD

che integra diversi moduli opzionali per l’ingegneria del

territorio in particolare per la progettazione stradale,

ferroviaria, gestione di rilievi topografici, dighe, acquedotti,

raster, segnaletica stradale, cave e discariche. CAD&PILLAR

è proposto commercialmente con cinque moduli distinti per

poter fornire all’utente la configurazione più adatta alle

proprie esigenze:

Il modulo T Topografia

Le funzionalità presenti nel modulo T permettono

all’utente di scaricare i file di dati da qualsiasi strumento e

registratore di campagna e di gestire tutte le letture eseguite.

I rilievi possono essere rilievi trigonometrici, catastali o

livellazioni di qualsiasi dimensione. E’ possibile definire

poligonali, allineamenti e squadri, controllare la generazione

automatica di linee di discontinuità a partire dai codici

assegnati ai punti, gestire dati GPS, unire rilievi diversi ed

esportare i dati in generici file ASCII o file di tracciamento.

L’elaborazione può essere eseguita con diversi metodi di

compensazione (ai minimi quadrati, empirica,

rototraslazione…) tenendo conto di poligonali definite, di

dati GPS ed eseguendo controlli sugli errori massimi. Il

processo di calcolo è documentato in un rapporto finale in cui

sono evidenziati errori, residui, scarti quadratici medi per

consentire all’utente di verificare la bontà del rilievo eseguito.

La rappresentazione del rilievo avviene completamente in

ambiente AutoCAD e sfrutta una serie di comandi specifici per

vestire in modo automatico un rilievo a partire dai codici dei

punti, gestire la rappresentazione delle linee di discontinuità e

dei punti stessi, definire particelle, ecc.

Il libretto delle misure viene creato automaticamente e può

essere aggiornato anche sulla base delle modifiche apportate

per via grafica.

Una sezione specifica del programma è dedicata alla

conversione di coordinate tra sistemi cartografici diversi e la

creazione di un sistema locale definito dall’utente.

Il programma supporta tutte le procedure previste da

PREGEO: in particolare, importare, modificare o esportare un

autoallestito, gestire frazionamenti, generare monografie

catastali, creare una proposta di aggiornamento oltre che

importare ed esportare direttamente .DAT o .MDB.

Tutta la gestione grafica dei rilievi viene operata attraverso

l’interfaccia intuitiva e familiare di AutoCAD versione OEM

che agevola molto l’utente durante il processo di

apprendimento del programma.

Gli altri moduli

M Modelli Curve di Livello e Volumi - Il modulo M permette

di generare modelli digitali a triangoli (DTM), a curve di livello

o a maglia regolare a partire da punti topografici o da punti e

entità 3D di AutoCAD. E' possibile la modifica e l'affinamento

dei modelli digitali attraverso specifici comandi, così come è

possibile disegnare sezioni e profili, gestire spianamenti,

eseguire analisi altimetriche, cliviometriche e delle esposizioni.

Modulo S Strade - Il modulo S permette la progettazione

stradale monoasse secondo la normativa vigente (DM 5 Nov

2001) e la contabilizzazione delle quantità di progetto. I

comandi permettono di creare i tracciati secondo le varie

tipologie di curve previste dalla norma (Clotoidi, anche

multiparametro, clotoide di flesso e di continuità, policentriche

stradali), verificare i criteri sulla composizione dell'asse e

realizzare il diagramma di velocità ed il diagramma di

visibilità oltre che rapporti scritti sulle verifiche eseguite.

La definizione di sezioni di progetto è particolarmente

semplice e potente in quanto è possibile creare sezioni qualsiasi

(anche non stradali) dinamiche, ovvero sensibili ai

cambiamenti operati al progetto. L'approccio grafico dato

dall'ambiente AutoCAD permette di affrontare e risolvere

qualsiasi tipo di tracciato, intersezione, ecc.

Modulo C Cave - Il modulo C contiene comandi specifici per

la progettazione e la gestione di cave e discariche, ovvero per

la modellazione di scarpate di pendenza e la definizione di

modelli digitali di progetto. Il calcolo di sterri e riporti può

essere eseguito con il metodo delle sezioni ragguagliate o

sfruttando il metodo dei prismoidi per calcolare i volumi tra

diversi modelli digitali.

Modulo R Raster - Con il modulo raster l'utente può inserire

foto, ortofoto, raster catastali, raster della carta tecnica

regionale, ecc. In particolare, è possibile georeferenziare le

immagini in modo da lavorare nello spazio modello di

AutoCAD nel sistema di coordinate reale. Tra le funzioni

presenti quelle per eliminare le deformazioni introdotte dalle

scansioni, il raddrizzamento prospettico di immagini da

impiegare nella restituzione di facciate di edifici.

Completano le funzionalità del modulo comandi per la

proiezioni delle immagini su modelli tridimensionali, la

modifica e cancellazione di pixel di immagini e la creazione di

file raster delle immagini modificate.

(fonte: Digicorp)

28 GEOmedia 2 2005

RASSEGNA PRODOTTI

ArTeN TMP

L’ambiente integrato di ArTeN TMP permette una semplice e chiara

archiviazione dei lavori in una struttura ad albero sempre implementabile

a seconda delle esigenze del progetto. I collegamenti verso AutoCAD,

Pregeo, Registradati vengono gestiti in modo semplice ed intuitivo

(standard Windows).

ArTeN TMP si interfaccia con qualsiasi strumento topografico, sia

Tradizionale che GPS. Attraverso il modulo di conversione dei dati

(personalizzabile) i files vengono convertiti in un unico Database

contenente sia i dati rilevati sia le eventuali implementazioni eseguite

attraverso il libretto delle misure.

Il libretto delle misure permette di gestire tutte le operazioni di

implementazione e calcolo celerimetrico, sono possibili operazioni sul

singolo punto celerimetrico, sia per gruppi di punti. Al libretto viene

demandato altresì il compito dell’esportazione dei files in formato DAT, sia

con verifica formale (numerazione base 100 o base 1000 a seconda del

numero dei punti e delle stazioni) sia riproponendo la numerazione

eseguita in campagna.

L’ambiente grafico di ArTeN TMP, sviluppato in ambiente AutoCAD con

strumenti avanzati ed innovativi, offre diverse possibilità come: disegno

semina dei punti, definizione di linee di discontinuità con entità AutoCAD

(Linee, Lwpl, 3Dpl), creazione del modello matematico, generazione delle

curve di livello, sezioni nere, rosse, calcoli volumetrici. Sempre in ambiente

Autocad è possibile importare i file di Pregeo 7 e 8 oltre ai file NTF, CXF, e

le nuove immagini raster EMP e PNG caratteristiche di Pregeo 8. Mediante

il modulo ArTeN TAF è poi possibile ottenere la verifica sulle mutue

distanze tra i punti fiduciali.

L’ambiente integrato automatizza e rende semplice la gestione di rilievi

topografici e delle elaborazioni relative.

Una struttura di directory, generata automaticamente permette una

chiara ed efficace archiviazione, molto utile per la successiva gestione dei

dati rilevati ed elaborati. L’utente, tramite l’ambiente integrato viene

guidato completamente nello svolgimento delle varie elaborazioni:

l’esecuzione della parte grafica (AutoCAD con comandi dedicati alla

topografia), nella gestione calcolo celerimetrico (Libretto delle misure),

nella conversione dei dati provenienti dagli strumenti di misura

(Registradati), nella stampa dei dati elaborati (Coordinate, calcoli

volumetrici, calcoli poligonometrici ecc), nell’esecuzione del programma

PREGEO.

MODULO Registra Dati - Con questo potente modulo è possibile

interfacciarsi con qualsiasi stazione totale, consente la conversione dei dati,

in formato .Uni di (ArTeN). Eccezionale la facilità con cui l’utente riesce da

solo a parametrizzare e/o programmare il formato di dati in input, creando

una compatibilità assoluta con tutti i formati presenti oggi sul mercato

MODULO Libretto delle Misure - Attraverso il libretto delle misure

oltre alle normali operazioni di editing (modifica delle altezze del prisma

e dello strumento) e’ possibile eseguire operazioni di rototraslazione

agendo sui dati celerimetrici della stazione e dei singoli punti. Dal

libretto delle misure e’ sempre possibile creare libretti Per Pregeo sia

nella versione 7.52 (planimetrici) che 8 (Plano-altimetrici).

MODULO ArTeN TAF- Indispensabile per la verifica in base alla

Circolare 2/88 delle distanze tra i Punti Fiduciali rilevati nell’atto di

aggiornamento catastale e le distanze rilevate nei precedenti atti di

aggiornamento. L’archivio fornito e’ Nazionale e comprende tutte le

Province Italiane. Possono essere caricati gli archivi scaricabili dal sito

dell’Agenzia del Territorio.

PREGEO 7.52 – 8.00 – Con questo modulo è possibile importare e

gestire i file di Pregeo 7.52 e 8.1.3, visualizzare il libretto delle misure,

importare i file emp e png, creare gli estratti autoallestiti.

TOPOGRAFIA – ALTIMETRIA – Con questo modulo è possibile

realizzare elaborazioni e calcoli delle altimetrie topografiche, partendo

direttamente dai rilievi o da punti generati da Autocad. Diverse le

potenzialità di calcolo come la generazione di curve di livello, di sezioni,

di DTM. Tra le funzionalità quelle dei calcoli volumetrici come

spianamenti, sezioni ragguagliate, calcolo volumetrico per differenza di

modelli matematici.

(fonte: Steel & Graphics)

RETT 1.0

Rett 1.0 è uno strumento facile nell'utilizzo,

potente ed economico per l'elaborazione di dati

GPS.

Rett 1.0, basato su un sistema di calcolo

vettoriale, procede alla trasformazione delle

coordinate geografiche WGS84 in coordinate

cartesiane rettilinee derivanti dalla proiezione

dei punti su di un piano tangente ad un punto

qualsiasi del rilievo e scelto dall'operatore in

fase di elaborazione.

Più semplicemente è possibile lavorare in

campagna posizionando il ricevitore Master

nel punto che più ci fa comodo (posizione

autonoma) e procedere quindi al rilievo

registrando semplicemente le coordinate

WGS84 in modalità RTK.

Il software da inoltre la possibilità di impostare

le false origini o di calcolarle

automaticamente. Rett 1.0 è particolarmente

indicato per i neofiti del GPS in quanto non

richiede l'impostazione di nessun datum e

quindi non richiede particolari conoscenze in

campo geodetico.

Si ritiene fondamentale sottolineare il fatto che

i software per l'elaborazione post-processing

generalmente operano mediante proiezioni

cartografiche le quali tendono a generare

distorsioni che, se possono essere accettabili

per uso cartografico, al contrario risultano

invece dannose in campo topografico. Rett.1.0,

grazie al particolare metodo di calcolo di

trasformazione delle coordinate, limita se non

addirittura elimina questo inconveniente

quando utilizzato all'interno di un raggio non

superiore ai 10 Km. Per operare oltre tali

distanze è semplicemente necessario dividere il

rilievo in più parti ed impostare le false origini

di un punto elaborato nella sessione

precedente e comune alle due sessioni. Per le

applicazioni catastali con strumentazione GPS

Rett. 1.0 è uno strumento indispensabile, in

quanto permette la restituzione immediata del

rilievo mediante l'esportazione in formato

*.dxf (punto, nome punto e quota) dando la

possibilità di verificare la bontà delle

operazioni di campagna e di verificare distanze

e superfici reali. Prossimamente uscirà la

nuova versione per Pocket Pc con l'aggiunta di

nuove funzioni.

(fonte: Geolario)

GEOmedia 2 2005 29

RASSEGNA PRODOTTI

Le soluzioni Leonardo Software House per il Catasto

Leonardo Software House, dal 1984 produttore di software per

topografia, cartografia, progettazione stradale e fotogrammetria

digitale, ha realizzato una serie di applicativi specializzati per

l’elaborazione di rilievi topografici a fini catastali. Alcuni di essi sono

di tipo ‘stand alone’, altri sono costituiti da moduli specifici inseriti in

sistemi software realizzati per l’elaborazione e la restituzione di rilievi

in genere, non esclusivamente catastali.

MixerOTTO: MixerOTTO risolve l’assemblaggio dei dati da inviare

a PREGEO 8 provenienti da rilievi misti (GPS + total station)

GEMINI: post processing rilievi GPS e compensazione di rete con

creazione libretto DAT per PREGEO8, MixerOTTO ed Antas

Office

ANTAS Mobile, nuovo applicativo per computers palmari Windows

Mobile 2003 per l’elaborazione ed il controllo del rilievo

catastale direttamente in campagna

ANTAS Office, il completo applicativo topo cartografico con nume

rose facilities di tipo catastale.

MixerOTTO

MixerOtto è nato per assecondare la necessità di assemblare ed

inviare a Pregeo 8 i dati numerici provenienti da rilievi misti, effettuati

in parte con Stazioni Totali ed in parte di origine satellitare, acquisiti

mediante strumentazione GPS.

MixerOtto non è però solo un assemblatore per la produzione di

rilievi misti; è infatti dotato di alcune funzioni di elaborazione dei dati

acquisiti dai files provenienti da rilievi RTK che permettono di

risolvere il problema dei punti non stazionabili con il ricevitore GPS o

la scrittura di veri e propri files di “picchettamento GPS”.

Scopo ultimo di MixerOtto è la produzione di un file DAT per Pregeo

8; ma non è tutto: con MixerOtto è anche possibile produrre files in

formato CSV di punti con coordinate sul piano UTM-WGS84 a partire

dai files RTK (acquisiti per la produzione del libretto Pregeo) così da

permettere la visualizzazione del rilievo su applicativi come Leonardo

QUATTRO ed Antas .

MixerOtto consente di visualizzare e salvare in un unico DAT

PREGEO8:

Righe di tipo 1, di tipo 2 e di tipo 6 GPS, lette da files con estensione

DAT o provenienti in modo diretto dall’applicazione di post processing

GPS Gemini o altri applicativi di post processazione di dati GPS.

Righe dati catastali di tipo qualsiasi provenienti da applicazioni

come Leonardo QUATTRO e Antas della Leonardo Software House o

software di terze parti memorizzate su files con estensione DAT;

Righe dati di tipo 1, di tipo 2 e di tipo 6 GPS, generate

dall’Assemblatore sulla base dei dati di rilievi RTK letti da file

provenienti da strumenti Trimble, Sokkia, Leica e Topcon (Javad).

Righe di tipo 6 inserite dall’utilizzatore.

Tutte le righe di Pregeo8 sono interpretate e disegnate (comprese

le righe 8 che sono processate per prime e dalle quali sono dedotte le

coordinate usate per localizzare il rilievo gps).

Le righe sono proposte in una lista unica, accorpate per origine

(GPS o stazione totale), secondo l’ordine richiesto dal Pregeo 8 che

prevede che le misure GPS precedano quelle eseguite con la stazione

totale. In cima alla lista sono proposte le tradizionali righe 0 e 9.

MixerOTTO prevede anche l’esecuzione del “picchettamento GPS”,

per ottenere le ‘misure inverse’ dai dati già presenti nelle righe della

lista o anche mediante l’inserimento di nuovi e sfruttando un

algoritmo di trasformazione di coordinate piane locali in coordinate

geocentriche, a partire da un punto di origine del sistema locale che sia

noto anche nel sistema di riferimento WGS84,

I calcoli di riduzione effettuati da MixerOTTO consentono anche la

rappresentazione grafica del rilievo misto mediante l’accorpamento

della ‘stazione comune’

ai due rilievi ed il

disegno selettivo dei

rilievi.

GEMINI

Il rilievo GPS, oggi,

richiede elaborazioni

veloci e sicure, e La finestra dati di MixerOTTO, che differenzia la

GEMINI risponde a provenienza dei dati mediante diversi colori.

questi requisiti. Gli

algoritmi di POST

ELABORAZIONE delle linee di base e per il posizionamento SINGLE

POINT permettono di arrivare, in piena sicurezza, ad elevate

precisioni anche con stazionamenti di pochi minuti: grazie a nuovi e

sofisticati filtri sui files delle osservazioni, GEMINI é in grado di

segnalare cycle slips non risolti, mentre corregge automaticamente

quelli di minor peso. GEMINI prevede anche l’acquisizione di

osservazioni da STAZIONI REMOTE, permettendo quindi di utilizzare

un solo ricevitore le cui osservazioni, combinate con quelle della

stazione remota, verranno utilizzate per la post elaborazione.

Oltre alla consueta trasformazione a 7 parametri, GEMINI adotta

anche un metodo pratico, studiato per utilizzare i risultati delle misure

GPS in termini di linee di base, eseguendo opportuni calcoli e

riportandone i risultati in formati omogenei a quelli delle total station

topografiche, noti ai topografi come angolo azimutale, angolo zenitale

e distanza inclinata, valori questi ultimi che possono essere impiegati

nelle normali procedure topografiche ed integrate al classico libretto di

campagna delle misure, sia di Leonardo QUATTRO sia di programmi

analoghi, per la soluzione di reti miste GPS - Total Station e la relativa

compensazione. Al termine della post elaborazione è inoltre possibile

eseguire calcoli di compensazione o generare un file di tipo DAT

compatibile con le specifiche del nuovo PREGEO 8.

GEMINI è sviluppato da Leonardo Software House con la

consulenza diretta del POLITECNICO di MILANO.

ANTAS Mobile e le operazioni catastali.

ANTAS Mobile, il primo di una nuova serie di applicativi ‘software

‘mobile’ sviluppati espressamente per i professionisti del territorio,

mette a disposizione in campagna tutti gli strumenti di calcolo ed

elaborazione fino ad oggi utilizzabili solo in ufficio.

ANTAS Mobile, pur essendo molto orientato alle operazioni di tipo

CATASTALE, è un applicativo universale, poiché riunisce un potente

CAD con operazioni COGO, funzioni per il tracciamento, sia per polari

che a squadro, libretto delle misure ‘tradizionale’ e DAT per PREGEO

8.L’inizio di un nuovo lavoro non potrebbe essere più semplice:

secondo abitudine lo strumento topografico viene posto in stazione e si

parte: ANTAS Mobile posiziona lo strumento al centro del piano di

lavoro e, in mancanza di altre indicazioni, inizierà con l’orientamento

della stazione nella direzione Nord. Il Libretto delle misure, suddiviso

in finestre tabellari per punti, stazioni e misure, è consultabile in

qualunque momento, senza interrompere il lavoro. La quarta finestra

visualizza il libretto misure DAT Pregeo 8 che si aggiorna

automaticamente man mano che procedono le operazioni. Anche la

numerazione delle stazioni celerimetriche e dei relativi punti è

automatica e segue lo standard PREGEO.

Nello svolgimento del rilievo è possibile inserire le coordinate dei

punti fiduciali, verificarne le mutue distanze, con indicazione

immediata degli scarti (da TAF e da rilievo) ed eseguire la

rototraslazione baricentrica che ‘inserisce’ il rilievo nel triangolo

fiduciale (che viene anche evidenziato graficamente).

ANTAS Mobile prevede un’altra serie di verifiche che permettono di

lasciare il sito del rilievo con la ragionevole certezza di non doverci

30 GEOmedia 2 2005

RASSEGNA PRODOTTI

tornare per sanare eventuali errori:

verifica della distanza di stazioni esterne al TRG Fiduciale dal

TRG stesso;

controllo su punti iperdeterminati con avviso immediato dello

scarto sulle coordinate;

controllo sulla prossimità di punti ribattuti.

Il libretto misure DAT può essere anche direttamente completato

mediante l’inserimento dei dati amministrativi nelle righe ‘0’ e ‘9’.

Elaborazione in campagna

Oltre ai dati relativi alle misure, inseriti nelle righe 1 e 2, tramite le

funzioni CAD e COGO è possibile eseguire direttamente una serie di

operazioni quali ‘inserimento confini ed allineamenti’, frazionamenti e

divisioni di aree.

l’inserimento di una polilinea nel CAD (rilevata al momento o

inserita anche manualmente) provoca la creazione di 2 nuove linee nel

libretto DAT: una linea 6 (Commento) ed una di tipo 7 che contiene i

vertici dell’allineamento stesso;

Il frazionamento di una particella (eseguibile con diversi metodi di

ricerca della dividente) provoca sia l’inserimento della dividente nel

DAT sia la richiesta di picchettamento – e conseguente inserimento

come linee 2 – dei nuovi punti che ne costituiscono le estremità.

In particolare, quest’ultima funzione, permette di eseguire

completamente il lavoro (rilievo, frazionamento, picchettamento

vertici, generazione DAT completo) con una sola uscita in campagna,

con evidente risparmio di tempo.

ANTAS Mobile è dotato anche di un potente gestore di immagini

raster georeferenziate, pertanto è possibile operare avendo come

sfondo la cartografia raster: particolarmente efficiente è l’importazione

dell’estratto di mappa catastale con le due componenti raster e

vettoriale (files EMP e PNG)

Altre interfacce di tipo vettoriale sono costituite dall’import/export

di files DXF © , DAT PREGEO 8, ASCII configurabile oltre a formati

proprietari Leonardo Software House.

ANTAS Mobile è interfacciabile con tutte le stazioni totali dotate di

uscita dati e con GPS NMEA, per i quali sono previste diverse modalità

di conversione coordinate (7 parametri ed inversa, proiezione su piano

locale tangente).

ANTAS Office e le operazioni catastali

Terminate le operazioni di campagna, si possono percorrere diverse

strade:

il lavoro è terminato: si invia il DAT a PREGEO8 oppure

una parte del lavoro va eseguita in ufficio: si apre il file generato

da Antas Mobile direttamente con ANTAS Office (ovviamente è

garantita la massima trasparenza tra i formati dati) e si prosegue

l’elaborazione.

La finestra dati di MixerOTTO, che differenzia la provenienza dei dati mediante

diversi colori.

Molte delle funzioni descritte sono presenti anche in Antas Office,

che può quindi agire come programma di ‘post processing’, ricevendo

sia files di ANTAS Mobile (lavoro già in parte elaborato) sia files da

registratori dati e da GPS.

Infatti una delle particolarità del libretto di Antas Office è quella di

essere di tipo ‘multirilievo’: nello stesso lavoro si possono eseguire più

operazioni topografiche indipendenti o correlate tra loro, ed inviare a

PREGEO 8 le operazioni di interesse catastale, ed eseguire rilievi misti.

I rilievi ‘misti’

Il libretto di ANTAS Office è in grado di gestire rilievi misti (GPS +

stazione totale), unificando le relative misure in un unico rilievo e

generando correttamente il libretto misure DAT Pregeo 8 con le righe

1 e 2 di tipo tradizionale (stazione e misure polari su punti

celerimetrici) e di tipo GPS (punto di emanazione + componenti

baselines + informazioni GPS: GDOP e PDOP); il libretto è completo

di edit dei parametri di precisione della baseline (matrice di varianza e

covarianza, matrice dei cofattori ed RMS).

I rilievi vengono quindi resi congruenti ed omogenei mediante

l’applicazione di algoritmi di trasformazione coordinate, da scegliere

tra diverse opzioni e separati per planimetria ed altimetria.

La trasformazione a 7 parametri ‘locali’ avviene addirittura in modo

automatico: se la ricerca di punti ‘doppi’ (ovvero noti nel sistema di

riferimento di arrivo e presenti nel libretto in quanto rilevati nel

sistema WGS 84) ha esito positivo, il programma calcola i 7 parametri

ed applica autonomamente il calcolo di trasformazione.

L’altimetria, il fattore più critico nei calcoli GPS, viene trattata

separatamente e con diversi livelli di precisione, potendo applicare ai

calcoli sia un’ondulazione geoidica nota, oppure ricavata da un

‘modello utente’ o da un modello generale già inserito nel programma.

Nel libretto vengono gestite anche le linee relative a misure di

livellazione, sia dal mezzo che non, conformemente a quanto previsto

da PREGEO 8.

Altre operazioni catastali

Le operazioni di frazionamento, divisione aree, inserimento

allineamenti ecc. avvengono direttamente dal CAD di ANTAS Office,

che è dinamicamente ‘in linea’ con il libretto misure DAT: questo

dinamismo è comunque comandato dall’utente, ovvero non esiste

‘l’obbligo’ di inviare a PREGEO 8 tutto il contenuto del CAD, ma solo

le entità grafiche e numeriche che interessano il rilievo catastale. Il

controllo delle operazioni è però costante e continuo, e le entità inviate

al DAT possono essere inserite solo se conguenti con la normativa

vigente; non è possibile, per esempio, inserire un allineamento se uno

dei suoi vertici non è un ‘punto di libretto’ (Antas segnala questo fatto

e chiede come proseguire), oppure modificare il colore di una linea al

di fuori della paletta catastale nero – rosso – verde.

Un’altra verifica decisamente fondamentale è l’esecuzione della

rototraslazione rigida baricentrica, che inserisce il rilievo nel triangolo

fiduciale: questa operazione avviene a livello del libretto ed è

reversibile, per cui è possibile verificare a priori il calcolo che sarà

eseguito da PREGEO 8, una volta importato il libretto, ma lavorare

comunque in coordinate ‘locali’.

Il CAD di ANTAS Office è di tipo ibrido raster - vettore, e consente

quindi di importare gli estratti di mappa (EMP + PNG) per sovrapporre

il rilievo e verificare la congruenza tra stato di fatto (rilievo eseguito) e

cartografia esistente.

Altre caratteristiche di ANTAS Office & Mobile sono disponibili sul

sito Internet www.leosh.com e www.antasmobile.com.

(Fonte: LeoSH)

GEOmedia 2 2005 31

RASSEGNA PRODOTTI

TABULA 2000® Professional

TABULA 2000® Professional è un insieme espandibile di

procedure che si rivolgono prevalentemente ai tecnici operanti

nel campo Topografico-Catastale.

Nella progettazione delle varie procedure si è scelta come

condizione principale la facilità d’uso, senza perdere di vista il

modo classico di operare del topografo e permettendo tutte le

personalizzazioni necessarie secondo la propria professionalità e

gli usi della provincia in cui si lavora. E’ gestito anche l’aiuto in

linea con testi e filmati e, cosa molto importante, è disponibile a

video tutta la normativa catastale vigente con la ricerca intuitiva

dell’argomento desiderato.

I diversi moduli di Tabula 2000 Professional permettono

diverse operazioni di calcolo ed elaborazione sia numerica che

grafica come segue:

Libretto - Dà la possibilità, in modo semplice ed intuitivo,

d’inserire (da tastiera, da qualsiasi registratore dati, da DXF) e di

modificare tutti i dati e i relativi tipi di riga, necessari alla

formazione di un qualsiasi libretto catastale per circolare 2/88,

modesta entità, ecc. L’input è caratterizzato dalla velocità

d’esecuzione e dal controllo istantaneo della congruenza dei dati

nei rispettivi campi. La visione contemporanea di molte righe del

libretto e la possibilità di aprire più lavori contemporaneamente,

rende facile le eventuali modifiche, anche con i classici “taglia,

copia, incolla”. Un potente motore controlla, in fase di input e

prima di passare tutto a Pregeo, la conformità delle righe ed

evidenzia gli errori che possono portare a SQM alti. E’ data la

possibilità d’eseguire ben otto stampe diverse tra cui quelle del

libretto delle misure completo di codice associato. Il programma

stesso scarica i dati sul dischetto da portare in catasto. E’

possibile inoltre eseguire ricerche sul database interno dei libretti

inseriti gestendo anche i clienti, lo stato del lavoro, ecc.. Tutto ciò

utilizzando PREGEO esclusivamente per l’elaborazione.

Grafica - Il modulo “Grafica” è un vero e proprio CAD a 32 bit,

che, agendo sullo schema del rilievo, disegnato secondo la

normativa catastale vigente, dà la possibilità di compiere quattro

tipi di operazioni: 1) informazioni metriche; 2) azioni sugli

elementi del rilievo e sulla relativa mappa 3) inserimento e

modifica di elementi di disegno classico 4) stampare, plottare,

esportare o importare in DXF lo schema del rilievo e l’estratto di

mappa digitale.

Il software ha un’ interfaccia utente chiara ed intuitiva, con una

gestione completa, in modo da rendere praticamente immediato

l’apprendimento; inoltre è disponibile un aiuto in linea per ogni

operazione che si vuole effettuare. Il programma consente di

usare tutti i comandi basilari di un CAD.

Le informazioni che il programma può dare sono: Distanze ed

azimut - ottenibili in quattro modi diversi; Aree - per punti e per

contorni; descrizioni sui punti; controllo tolleranze - tutte le

tolleranze previste dalla norma potranno essere controllate e

verificate dal programma (stazione fuori triangolo, oggetto del

rilievo eccedente il triangolo, tolleranze sulle superfici e sulle

distanze, ecc.)

Le operazioni che si possono eseguire sono: Creazione di punti

- permette di creare dei punti di dettaglio ottenibili in svariati

modi: incrocio di rette, punti a squadro, punti per allineamento,

puntando semplicemente il mouse o inserendone le coordinate,

ribattute o iperdeterminazioni, caricando i dati da un DXF, dalla

mappa, unione di più libretti. Il tutto creando i relativi dati

celerimetrici o di allinea-menti dalla stazione prescelta.

Importazione mappa catastale - Possibilità di importare una o

più immagini raster della mappa catastale, omografarla,

georeferenziarla (metterla in scala eliminando anche gli errori di

deformazione che dà lo scanner) e posizionarla, con diversi

metodi, sotto lo schema del rilievo e/o dell'estratto digitale (EdM)

rilasciato dal catasto e di seguito usarli per i relativi controlli di

tolleranza, creazione di punti, ecc., tutte operazioni

importantissime anche per eseguire riconfinamenti e creazione di

libretti di modesta entità direttamente dalla mappa.

Creazione contorni - permette, con il solo uso del mouse, la

creazione intuitiva ed in tempo reale dei contorni, con la

possibilità di cambiare sia il tipo di linea sia il colore;

Eliminazione di elementi del rilievo - permette di eliminare:

punti battuti, punti vertice o direzione, contorni, stazioni;

Divisione delle aree - permette di eseguire la divisione delle

aree in diciotto modi diversi. A divisione eseguita il programma

provvederà a generare i nuovi contorni cancellando quelli

originali ed inserirà anche le righe di tipo 2 o 4 e 5 per i nuovi

punti trovati.

La stampa è personalizzabile grazie all'uso di moltissimi Lucidi

(piani) su cui è posato il disegno. È gestita in automatico la

grandezza dei simboli e dei testi , in rapporto alla scala prescelta

e gli stessi saranno spostati automaticamente dal programma per

evitare sovrapposizioni. È possibile inserire uno sviluppo

dell'oggetto del rilievo in scala diversa direttamente nello

schema. Inoltre il programma proporrà direttamente il formato e

l'orientamento del foglio da usare per la stampa o il plottaggio.

Auto-allestito - Procedura immediata per produrre l'estratto di

Mappa digitale (EdM) direttamente dall'utente. La possibilità di

georeferenziare la Mappa, di digitalizzare le particelle in modo

ortogonale al lato desiderato, la dichiarazione di fabbricati con

l'accorpamento automatico alle eventuali particelle di terreno, il

controllo di tolleranza tra la superficie cartografica e quella

censuaria, danno la possibilità di realizzare questo elaborato in

modo veloce e professionale.

Modelli - È il modulo per la compilazione della proposta

d'aggiornamento e dei relativi modelli catastali (Frazionamento,

Tipo Mappale, Ausiliario), il tutto in modo semplicissimo e con il

controllo rigoroso in linea affinché quanto si sta inserendo sia

conforme alle norme vigenti. L'inquadramento e l'adeguamento

delle misure sull'estratto può essere completamente

automatizzato o eseguito a discrezione dell'utente, tutti i punti di

intersezioni tra linee del rilievo e mappa vengono calcolati ed

inseriti automaticamente nel libretto delle misure come

allineamenti. A frazionamento avvenuto il programma propone

tutte le superfici delle derivate con il controllo automatico della

tolleranza catastale. I codici delle qualità e delle destinazioni sono

tutti disponibili a video. Infine, il programma stesso controlla e

segnala l'eventuale sbilancio di superficie tra l'originaria e le sue

derivate. E' anche disponibile in linea tutta la normativa

riguardante la redazione dei modelli, completa di esempi grafici

e di compilazioni dimostrative.

Relazione - Esegue la compilazione e la stampa della Relazione

Tecnica da presentare al Catasto, estraendo in modo

personalizzabile e automatico i dati relativi al libretto. Si possono

creare infinite relazioni tipo ed è gestito anche l'uso di un

glossario personalizzato. E' possibile, in modo completamente

automatico, esportare la relazione nelle righe di tipo 6 del

libretto.

(Fonte: Topoprogram)

32 GEOmedia 2 2005

RASSEGNA PRODOTTI

Topko - Topografia numerica e catastale

Topko è un software topografico-catastale che consente

l'importazione e l'esportazione dei dati dai registratori di

campagna e l'elaborazione del rilievo per il calcolo delle

coordinate dei punti. Totalmente compatibile con Pregeo 8

presenta un set completo di comandi ed utilità per la gestione del

catasto terreni, dei piani quotati e di tutte le problematiche

topografiche.

Il programma consente l'importazione e l'esportazione dei dati

dai più diffusi registratori di campagna. Topko è fornito sia di

procedure di interfacciamento con i registratori di dati che di

procedure per la conversione di file nei formati originali dei

registratori.

Tutto il disegno è sotto il pieno controllo dell'utente che ha la

possibilità di modificare dimensioni e simbolo da utilizzare anche

per ogni singolo punto. I testi si possono spostare manualmente e

si possono ruotare i simboli dei punti. Una procedura automatica

consente di eliminare le sovrapposizione tra i testi di punti vicini.

Attraverso l'utilizzo dei codici di campagna è possibile generare

automaticamente le linee del disegno o le linee di discontinuità

del modello matematico ed ottenere la vestizione automatica del

rilievo. Ad ogni codice è possibile assegnare diversi parametri con

cui rappresentare il punto tra cui: simbolo, dimensione, layer.

Sono state predisposte diverse utilità topografiche, fra cui:

Intersezione in avanti 2D e 3D, Snellius-Pothenot, Risoluzione

triangoli, Intersezione inversa, Generazione di stazioni virtuali e

relativi punti di dettaglio, Ordinamento libretto di campagna,

Generazione misure di campagna da

coordinate (polari ed allineamenti e squadri).

Il programma elabora rilievi di campagna

eseguiti per poligonazioni, triangolazioni,

trilaterazioni; viene eseguita la media di

letture multiple e gestione delle misure

capovolte e viene eventualmente applicata la correzione sulle

misure eseguite in campagna (sfericità terreste, rifrazione).

La procedura di calcolo consente la compensazione empirica di

poligonali e la compensazione rigorosa con determinazione e

visualizzazione delle ellissi di errore. Tutti i risultati possono

essere stampati su report predefiniti e personalizzabili

dall'utente.

Per frazionamenti e lottizzazioni il programma consente di

imporre il valore dell'area da staccare da una particella

calcolando automaticamente la dividente. Quest'ultima può

essere passante per un punto, parallela o perpendicolare ad uno

dei lati (o ad una qualsiasi direzione). Topko su richiesta inserisce

i punti per la costruzione della dividente e crea automaticamente

le due particelle risultanti dalla divisione e la linea della nuova

dividente; il database censuario viene automaticamente

compilato sulla base dei dati del frazionamento eseguito.

L'interfaccia con il programma Pregeo aggiornata alla versione

8.00 è conforme alle disposizioni della Circolare Ministero delle

Finanze in materia di aggiornamenti cartografici catastali. In fase

di creazione delle misure viene controllata la corretta sintassi del

libretto indicando eventuali anomalie.

L'interfaccia con Pregeo comprende sia la gestione del file DAT

(lettura/scrittura) che la gestione diretta del database di Pregeo

(lettura/scrittura). Da Pregeo è possibile importare direttamente

le coordinate calcolate sia dal file binario OUT che dal database.

Inoltre è possibile importare direttamente nel programma il file

numerico EMP, la mappa raster corrispondente o produrre l'autoallestito;

specifiche funzioni consentono di orientare ed adattare

la geometria del rilievo all'estratto di mappa e proseguire quindi

con la creazione della proposta di aggiornamento.

Completa gestione del lavoro catastale: creazione di particelle,

inserimento della relazione; creazione automatica dello schema

del rilievo, gestione del modello 51 con

controllo sull'inserimento dei dati;

gestione dei codici di qualità e

destinazione; controlli sulle tolleranze

previste dalla normativa catastale.

Gestione diretta dei file TAF e delle

misurate.

Un modulo specifico per il GPS

estende le funzionalità di Topko

consentendogli di utilizzare all'interno

di un rilievo, oltre alle normali misure

celerimetriche anche coordinate

geografiche, geocentriche o baselines.

Topko estende le sue funzionalità

catastali consentendo di generare e

calcolare libretti Pregeo comprensivi di

misure GPS.

Altri moduli di Topko consentono di

gestire problematiche come la

modellazione tridimensionale con

calcolo di sezioni e volumi, la

progettazione di modelli 3D, l'idrologia,

i DEM.

(fonte: SierraSoft)

GEOmedia 2 2005 33

TUTORIAL

La georeferenziazione

per il mapping GIS

Dal dato alla campagna con la

soluzione TerraSync di Trimble

di Danilo Leardini

Il mapping GIS è ormai una realtà produttiva che ha mutato gli aspetti propri

del rilievo territoriale, estendendo l’uso delle coordinate a molteplici ambiti

applicativi che un tempo non avremmo potuto pensare e realizzare.

Andare sul campo con una mappa digitale, piuttosto che con una mappa

cartacea o con un GPS, è quindi una delle attività normali che i più diversi

operatori del settore realizzano per diversi scopi e finalità. L’aggiornamento delle

informazioni geografiche e territoriali avviene in massima parte impiegando

apparati GPS tanto per le fasi di rilievo ex-novo, quanto per l’aggiornamento di

mappe di ogni sorta. Le operazioni sul campo devono essere condotte il più delle

volte conoscendo le modalità di impiego e le definizioni specifiche delle

coordinate geografiche o piane, appartenenti ad un esatto sistema di riferimento.

La georeferenziazione

di mappe e immagini

La preparazione di un progetto di

mapping GIS parte innanzitutto dal

reperimento dei dati cartografici di

riferimento, ovvero dal sistema di

coordinate finali che dovremo fornire al

committente, e che coincide con la

definizione sia del DATUM cartografico

che della proiezione cartografica. Per

fare tutto ciò dobbiamo prima di tutto

reperire delle informazioni fondamentali

come:

Andare sul campo

con mappe digitali e GPS

Le attività di mapping GIS il più delle

volte sono condotte sul campo con

l’ausilio di una mappa dell’area dove si

devono effettuare rilievi ex-novo o

semplicemente aggiornando i dati,

oppure supportandosi direttamente con

una immagine satellitare o aereofotogrammetrica

dell’area, meglio se una

ortofoto.

In questa maniera, sulla mappa o

sull’immagine, potremo facilmente

riconoscere il contesto territoriale in cui

si opera, a condizione che siano noti i

parametri cartografici rispetto al

sistema naturale del GPS coincidente

con il sistema WGS84.

Le diverse modalità di condurre le

operazioni sul campo sono cosi

riassumibili in funzione della tipologia

di informazioni di base di cui

disponiamo per il progetto, ovvero una

casistica limitata a 4 casi specifici come:

a) mappa senza coordinate

b) mappa con coordinate geografiche

e/o con altro riferimento

c) immagine georeferenziata

d) immagine non georeferenziata

34 GEOmedia 2 2005

E’ chiaro che in funzione del caso in

cui ricade il nostro lavoro, dovremo di

volta in volta operare attraverso una

procedura di georeferenziazione, che può

cambiare anche fortemente in funzione

della casistica operativa.

Avremo cosi diverse modalità

operative, e sommariamente dovremo

operare in funzione di esse e in funzione

del prodotto finale che il committente si

aspetta.

Layout delle funzionalità del

software TerraSync di Trimble

la proiezione di riferimento

il Datum del sistema di coordinate

scelto

Queste informazioni possono essere

reperite in genere tra le informazioni

disponibili presso gli uffici tecnici del

committente, mentre se si tratta delle

cartografie tecniche degli enti

cartografici ufficiali, presso regioni o

province o presso il comune. I sistemi di

TUTORIAL

riferimento adottati coincidono in

genere con quelli nazionali noti come

Gauss-Boaga, Roma 40, oppure quelli

europei come UTM ed ED50.

Ma prendiamo come esempio una

delle Carte Tecniche Regionali del Lazio,

e analizziamo le sue specifiche.

La Proiezione di riferimento in questo

caso è quella internazionale UTM – Fuso

33 Nord, mentre il Datum adottato è

quello comunemente chiamato ED50,

contrazione dell’ European Datum 1950.

In questo caso l’utente non dovrebbe

avere alcuna difficoltà nel poter

utilizzare una cartografia in formato

raster o vettoriale a bordo di un GPS

tradizionale in grado di gestire una

cartografia di base nei diversi formati.

Infatti il sistema di riferimento ED50 è

molto diffuso, e su qualsiasi apparato

GPS potremo scegliere di operare

direttamente in tale formato.

La scelta della

modalità operativa

Per poter georeferenziare una mappa

a bordo di un apparato GPS, sono

possibili diverse modalità, in funzione

delle informazioni in nostro possesso.

La casistica operativa può essere la

seguente:

a) ho una mappa in formato raster o

vettoriale, conosco il datum e il

sistema di proiezione, ma non ho

delle informazioni in coordinate, ne’

dei parametri cartografici, ne’ dei

punti notevoli della mappa.

b) ho una mappa in formato raster o

vettoriale, e conosco le coordinate

generali del taglio cartografico o le

coordinate di alcuni punti notevoli

c) ho la mappa, ma non conosco ne’ il

sistema di riferimento nel il datum

di appartenenza

In linea generale, una buona

georeferenziazione può essere realizzata

per mezzo di una serie di punti di

controllo, individuati in maniera univoca

sulla mappa e misurati per mezzo del

sistema GPS.

Questi punti devono coincidere

possibilmente con dei punti ben formati

e individuati sulla mappa come vertici

IGMI, incroci di strade, spigoli di

fabbricati, elementi geometrici

caratteristici della mappa (triplici di

confine, etc.).

In ogni caso per una discreta

georeferenziazione i punti riconoscibili

in campagna devono essere minimo 4 o

5, al fine di poter compensare eventuali

discrepanze tra un punto e l’altro,

bilanciando così gli inevitabili errori.

Ora muniamoci di un GPS di classe

adeguata, nel nostro caso di un

Geoexplorer XT della Trimble, ed

incamminiamoci con pazienza verso i

nostri punti di controllo.

Abbiamo 2 possibilità:

a) andare in campo con la copia

cartacea della mappa da georeferire

b) andare in campo con la copia della

mappa sul Geoexplorer XT

Nel caso “b” sarà propedeutico

caricare sul Geoexplorer XT una mappa,

completa del file di georeferenziazione

secondo lo standard world map noto

negli ambienti operativi del GIS come

ESRI, etc.., ed operando come segue:

attraverso il Drag and Drop dal nostro

computer sul palmare, utilizzando il

software di corredo della Microsoft

Activesync. Se non lo avete scaricatelo

dal sito www.microsoft.com, arrivato

alla versione 3.7.1.

sempre utilizzando Activesync

possiamo fare un copia ed incolla da

Windows al palmare.

in alternativa possiamo trasferirla

tramite la sezione Data Transfer del

software Pathfinder Office 3.0 della

Trimble.

Nel caso “a” dovremo operare andando

a rilevare con il GPS sul campo i punti

selezionati sulla mappa. Ovviamente il

rilevamento può essere realizzato sia

nella modalità standard del GPS, ovvero

in WGS84, sia direttamente in uno dei

sistemi di coordinate (ED50, etc.)

presenti tra i sistemi predefiniti nel

software a bordo del GPS.

Andiamo ora a vedere come operare

con il software Terrasync per rilevare i

punti.

Come Acquisire i punti con

il Terrasync Professional 2.4

Dopo esservi portati nella sezione

programmi di Windows CE, attivate con

un doppio clic l’icona del software

Terrasync attendendo fino all’ apertura

della schermata principale del

programma.

Una volta inizializzato lo strumento,

in maniera del tutto automatica riceverà

tutte le informazioni sui satelliti

necessarie per un buon rilievo di

campagna.

Per prima cosa è necessario settare il

tipo di Datum e di Proiezione in cui

abbiamo deciso di operare. Per accedere

a tale funzione selezionate in alto a

sinistra il menù Setup (fig.1), e da esso

selezionate poi il tasto Coordinate

System per entrare nel menù e settare il

tipo di proiezione (nel nostro caso UTM-

33 N) e il tipo di datum (che nel nostro

Fig.1 – in alto a sinistra il menù Setup, da cui si

accede ai diversi settaggi.

Fig. 2 – dal menù Coordinate System si accede

ai diversi DATUM e sistemi di proiezione in cui

vogliamo archiviare le coordinate dei punti

rilevati.

GEOmedia 2 2005 35

TUTORIAL

caso è WGS84)

Oltre ai parametri relativi al Datum e

al sistema di proiezione, dovremo

scegliere anche le unità per le coordinate

e per la quota, cosi come il tipo di quota

ellissoidica o geoidica.

In quest’ultimo caso avremo

disponibili diversi modelli di geoide,

quello più preciso per l’Italia è EGM96.

A questo punto selezionate OK e

passate al menù Data cosi come potete

vedere in fig. 3.

Ora basta cliccare su Create per

entrare nel menù di selezione dell’entità

GIS che vogliamo rilevare.

Fig.3 – il menù per l’acquisizione dei dati GPS

con il software Terrasync.

Fig.4 –il menù per l’acquisizione dei dati GIS.

Per acquisire il punto, sottolineate il

tematismo Point_generic e premete su

Create per iniziare la registrazione dei dati

GPS, e attendete il tempo necessario per

Fig.5 – il menù per la conferma

dell’avvenuto rilievo del punto GPS.

acquisire le misure. Ovviamente il tempo

necessario ad una buona misura dipende

dalle condizioni al contorno come: visibilità

dei satelliti, PDOP, rapporto

Segnale/Rumore, ortografia della zona di

lavoro (campo aperto, suburbano,

copertura arborea)(fig. 4).

Al termine del rilievo premete il tasto

OK indicato in fig. 5 e proseguite a rilevare

i restanti punti nel medesimo modo.

Una volta rilevate e calcolate le

coordinate dei punti di controllo siamo

in grado di produrre una mappa

georeferenziata secondo gli standard in

uso nelle procedure GIS di

georeferenziazione, ovvero produrre una

mappa con il relativo file di definizione

dei parametri, come per esempio il

diffuso standard del world file.

Georeferenziare la mappa

A questo punto abbiamo tutte le

coordinate che ci servono per georeferire

la mappa cartacea; non ci resta dunque

che procedere alla fase finale. Dopo aver

effettuato la scansione della mappa,

andiamo ad utilizzare uno dei software

GIS in grado di georeferenziare un’

immagine e per far ciò ci siamo serviti

delle preposte funzioni disponibili nel

software ArcGIS 8.3 di Esri.

Come procedere

Dal desktop del PC apriamo con

doppio clik l’icona di ArcGIS, scegliendo

dal menù la voce new empty map e

selezioniamo con il tasto destro sul lato

sinistro dello schermo l’opzione Layer

(fig.6).

Scegliamo poi il menù General e

settiamo le UNIT su Meters.

A questo punto dal menù Coordinate

System, scegliamo i parametri per il

sistema di riferimento da adottare, che

nel nostro caso sono: PREDEFINED >>

PROJECT + UTM + OTHER GCS +

EUROPEAN DATUM 1950 UTM ZONE

33N, e ciccando su Applica rendiamo

effettiva la configurazione (fig.7).

Siamo quindi giunti alla fase finale,

ovvero alla fase di input dei dati

necessari alla georeferenziazione della

porzione di mappa di nostro interesse.

Ora non ci resta che caricare la mappa

sul progetto definito e assegnare le

coordinate rilevate sul campo ai punti

caratteristici usati per la

georeferenziazione.

Una volta effettuata la scansione della

mappa, o dopo aver reperito il file

grafico, con un semplice Drag and Drop

Fig. 6 – il desktop di ArcGIS 8.3 di Esri.

Fig. 7 – La selezione del sistema di riferimento.

36 GEOmedia 2 2005

TUTORIAL

lo trasportiamo sulla nostra area di

lavoro e proseguiamo come segue

con il tasto destro sulla barra delle

applicazioni, apriamo il menù

Georeferencing, assicurandoci che nel

menù a tendina (layer) ci sia il nome

del nostro file (es. nomecarta.tif).

puntiamo il mouse su ADD

CONTROL POINTS e selezioniamo

uno ad uno i nostri punti individuati

sulla mappa e rilevati sul campo con il

GPS.

Premendo il tasto destro del mouse e

scegliamo l’opzione Imput X e Y,

quindi immettiamo le Coordinate

acquisite in campo con il GPS,

ovviamente nella sequenza Est, Nord.

Una volta ripetuta l’operazione per

tutti i punti impiegati per la

georeferenziazione, siamo pronti ad

effettuare la vera e propria fase di

trasformazione della mappa, da mappa

generica a mappa georeferenziata.

Quindi come ultima operazione

esportiamo il file grafico georeferenziato

secondo il nostro sistema di coordinate e

dal menu a tendina alla voce

“georeferencing” scegliamo la voce

“Rectify”.

In questa fase apparirà una form nella

quale dovremo scegliere diversi

parametri come il metodo di

campionamento, la dimensione delle

celle ed il path di slavataggio del file.

Per il metodo di campionamento

sceglieremo il Nearest e per la

dimensione delle celle lasceremo i valori

di default; scelto poi il nome e la

directory dove salvare il file, diamo un

ultimo colpo di mouse sul tasto OK e

l’operazione sarà conclusa. A questo

punto saranno disponili i due file di base

per l’uso della mappa georeferenziata,

ovvero un file grafico della mappa e un

file di testo con estensione “.wld”.

Fig. 8 e 9 – In maniera interattiva saranno selezionati i punti rilevati sul campo per la

georeferenziazione.

Autore

DANILO LEARDINI

CRISEL S.R.L.

Fig. 10 – La fase finale di produzione del file immagine

georeferenziato.

GEOmedia 2 2005 37

TUTORIAL

Tutorial sulla post

elaborazione delle

misure GPS

di Vittorio Grassi

U

Una campagna di misure

eseguite con ricevitori GPS

può essere fatta con due o

più ricevitori, secondo più sessioni e più

giornate di misura. L’elaborazione dei

dati, finalizzata al calcolo dei vettori (e

quindi le coordinate dei punti rilevati)

può essere eseguita con due schemi ben

precisi:

a) “Multibase” dove vengono

considerati e compensati in blocco tutti i

vertici della rete e le posizioni dei

satelliti per ogni sessione di misura. Con

questo metodo vengono considerate tutte

le correlazioni tra le osservazioni GPS

ed è il metodo più rigoroso che tiene

conto della geometria globale del

problema. Il trattamento multibase viene

utilizzato, normalmente, in applicazioni

di tipo “scientifico” con software

applicativi come Bernese, Gipsy, GAMIT,

etc.

I sistemi di posizionamento dallo spazio

1 a parte

b)“Singola base” dove vengono

elaborate le singole basi indipendenti

senza tenere conto delle loro

correlazioni. La maggior parte dei

programmi “commerciali” segue questo

metodo che fornisce buoni risultati con

una maggiore semplicità. Poiché questo

tutorial è dedicato agli operatori nel

campo del rilievo territoriale come

geometri e liberi professionisti, le

trattazioni della presente nota farà

riferimento solo a questo metodo di

elaborazione.

Il trattamento dei dati

GPS in modalità SINGOLA BASE

Prima di iniziare qualsiasi calcolo

occorre chiarirci le idee sul significato e

sulla scelta dei parametri di calcolo.

L’elaborazione dei dati infatti può

essere fatta sia per le misure in doppia

frequenza che per quelle in singola

frequenza, o secondo specifici parametri

di calcolo che tengono in considerazione

l’utilizzo di entrambi in casi.

I parametri di calcolo

Prima di fare qualsiasi elaborazione è

opportuno verificare quali siano i

parametri di default dei calcolo che tutti

i programmi di elaborazione dati

memorizzano e propongono all’utente.

Tali parametri possono essere accettati

nelle comuni elaborazioni così come

sono, mentre per le elaborazioni più

sofisticate, dove si richiede la massima

precisione possibile, devono essere

modificati dall’operatore secondo le

proprie esigenze. Si prenderanno in

esame i casi più frequenti, rimandando

alle successive puntate i casi particolari

di alcuni dei programmi di postelaborazione

trattati.

La larga diffusione del GPS

nell’ambito professionale del rilievo

geodetico e topografico registratasi

nell’ultimo decennio non si è

accompagnata con un analogo

sviluppo delle conoscenze in termini

di trattamento dei dati. Dal punto di

vista generale, l’elemento

determinante di questa nuova

tecnologia è invece tutto legato al

trattamento del dato, o postelaborazione.

Ed è altresì sempre più

diffusa l’abitudine ad impiegare il

GPS nella modalità real time, meno

precisa e controllabile quanto alle

coordinate finali, anche nell’ambito

dei rilievi topografici e catastali. Si

tratta di un ambito applicativo nel

quale le misure dovrebbero essere

validate da un processo specifico ed

esatto (valori e parametri delle

baseline, precisioni, etc.),

conservandone memoria nella

determinazione finale delle coordinate

dei punti. Ma il lavoro richiede tempi

sempre più stretti, e la formazione

continua è un tema spesso ignorato

in questo nostro Bel Paese. Così si

preferisce concentrarsi sulla

produzione, piuttosto che sulla

qualità.

Con questo tutorial diamo inizio ad

un inserto che riteniamo interessante

per tutti coloro che vogliono fare del

GPS uno strumento di evoluzione nel

campo del rilievo territoriale,

puntando sulla qualità dei dati,

ottenibile solo a valle dell’esperienza.

Questa prima parte getta le basi per

le successive edizioni, che

affronteranno passo per passo

l’elaborazione dei dati GPS attraverso

diversi software commerciali quali:

TGO, della Trimble; SKI, della Leica

Geosystems; l’implementazione tutta

italiana del primo software di postelaborazione

GEMINI, sviluppato dalla

Leonardo Software House in

collaborazione con SOKKIA e il

Politecnico di Como. Saranno

esaminati anche software per l’analisi

dei dati GLONASS+GPS, come il TTC

della Trimble ed il PINNACLE della

Topcon.

Buona lettura, ed un invito a

seguire sulle pagine della nostra

rivista le successive puntate del

tutorial tenute da Vittorio Grassi,

qualificato professionista con

esperienza più che decennale sull’uso

del GPS in campo geo-topografico e

sul trattamenti dei dati.

38 GEOmedia 2 2005

TUTORIAL

Gemini di Sokkia/Leonardo

Carrellata di screenshots dei principali

softwares per l’elaborazione dei dati GPS in

commercio

Pinnacle di Topcon

SKI di Leica GeoSystems

TGO di Trimble

Spectrum di Sokkia

Angolo di “cut-off” o angolo d’elevazione

Di solito, nel rilievo mediante GPS, è

consuetudine impostare tale valore a 15°

sessagesimali anche se alcuni operatori

consigliano, senza fondamento alcuno,

un angolo di 10°.

Il valore di 15° è stato stabilito fin

dagli albori della scienza del trattamento

dati GPS, in quanto le osservazioni ai

satelliti molto bassi sull’orizzonte oltre

ad attraversare uno strato di ionosfera e

di troposfera che esce fuori dai modelli

utilizzati normalmente nei software di

elaborazione, possono presentare anche

molteplici effetti di multiriflessione.

Inoltre con angoli troppo bassi i segnali

satellitari presentano un basso rapporto

segnale/rumore che provoca ulteriori

problemi durante la risoluzione delle

ambiguità causando una scarsa

precisione nei risultati finali.

Quindi, per le comuni elaborazioni è

consigliabile un valore di cut-off non

inferiore 15°, mentre per elaborazioni

più sofisticate e precise è opportuno a

volte alzare tale valore anche a 20° 25°.

N.B.: se si prevede l’elaborazione di

dati con angolo di 20°, lo stesso deve

essere impostato sul ricevitore nella

campagna di misure. In caso contrario

alcune osservazioni non saranno

impiegate per il calcolo della base e si

potranno “perdere” uno o più satelliti.

Può accadere, ad esempio, che vengano

impiegati nel calcolo solo tre satelliti

invece dei quattro necessari: in tal caso

non ci si possono aspettare risultati

affidabili.

Inoltre, variando l’angolo, è

indispensabile eseguire una

programmazione della campagna in

quanto oltre al numero dei satelliti

visibili occorre anche verificare

l’andamento del GDOP e quindi

scegliere opportune finestre dove la

configurazione dei satelliti è quella

ottimale e programmata. Sarebbe

assurdo infatti elevare tale angolo

perché si vuole una buona precisione e

poi trovarsi, nel calcolo, un elevato

valore del GDOP.

Le effemeridi

Una prassi standard, adottata in tutto il

mondo nell’ambito dei rilievi GPS di

routine, è quella di impiegare le

effemeridi (traiettorie) trasmesse dai

satelliti (broadcast) e registrate nel

ricevitore.

Ma se le linee di base sono molto

lunghe (per es. sopra i 50 km) o quando è

necessario procedere a rilievi di elevata

precisione, è opportuno ricorrere alle

effemeridi precise disponibili alcuni giorni

dopo la data del rilievo sui siti ufficiali del

sistema GPS.

N.B.: è perfettamente inutile usare le

effemeridi precise allo scopo di aumentare

la precisione di delle linee di base se non

sussistono anche tutta una serie di

attenzioni tali da garantire la precisione

richiesta (lunghissimi tempi di

osservazione, intervallo di campionamento

elevato, calcolo della ionosfera e

troposfera nell’ambito operativo delle

misure GPS, bassissimo GDOP, ecc. ecc.).

Le effemeridi precise si possono reperire

all’interno di vari siti, tra i quali vi

segnaliamo quelli principali :

http://igiscb.jpl.nasa.gov/components/p

rods_cb.html che è il sito ufficiale del JPL

(Jet Propulsion Laboratory), ente

ufficialmente deputato a sovrintendere al

sistema GPS USA.

http://www.ngs.noaa.gov/gps/gps.html

che è il sito dell’ National Geological

Service, ovvero il Servizio Geologico

Nazionale statunitense.

I files delle effemeridi che bisogna

scaricare sono quelli nel formato

XXXX.sp3, dove le prime 3 X indicano la

settimana GPS, mentre la quarta sta ad

indicare il giorno della settimana.

Normalmente la settimana GPS è

indicata sui report delle misure GPS

registrate, ma per chi volesse calcolarla

essa è determinata come segue, a partire

dalla definizione del giorno gregoriano,

con le formule che seguono; ad esempio

per la data del 19 febbraio 2005,

abbiamo:

A = 367 * anno = 367*2005 = 735835

B = anno * int ((mese+9)/12 = 2005

C = int (7 * B / 4) = 3508

D = int (275 * mese/9) = 61

G = giorno = 19

J = 1721013.5 = 1721013.5

JD = A - C + D + G + J = 2543421.5

Settimana GPS =

int ((JD - 2444244.5) / 7) = 1310

Il giorno della settimana =

mod ((JD+0.5) / 7)+1 = 6

Quindi il file delle effemeridi da

cercare per la data del 19 febbraio 2005

è:13106.sp3

N.B. Nelle formule: int è la parte

intera dell’espressione, mod è il resto

della divisione.

GEOmedia 2 2005 39

TUTORIAL

Intervallo di registrazione (Sampling rate)

L’intervallo di registrazione va scelto

in funzione del tipo di rilievo e deve

essere il medesimo su entrambi i

ricevitori GPS e di conseguenza il

medesimo selezionato sul programma di

post-elaborazione dati. Si ricorda che

non è concettualmente corretto

registrare per esempio ad un intervallo

di 15” ed elaborare a 30” (a parte il fatto

che andrebbero persi la metà dei dati).

In genere l’intervallo di registrazione

nell’ambito di rilievi geo-topografici può

essere scelto tra 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20,

30 e 60 secondi oppure, nel caso di

rilievi in alta dinamica (traiettografia),

l’intervallo di registrazione a volte è

posto anche a 0.001 secondi.

La scelta dell’intervallo dipende da

molteplici fattori, in genere per rilievi di

tipo cinematico l’intervallo è compreso

tra 1” e 5”, mentre per rilievi di tipo

statico tale intervallo può essere

compreso tra 5” e 60”. La maggior

parte dei ricevitori attualmente in

commercio propongono un intervallo di

registrazione fisso di 15”, oppure un

intervallo predeterminato in funzione

della modalità di rilievo scelta

dall’operatore.

E’ di estrema importanza notare che

scegliendo il limite superiore per ogni

tipo di lavoro si ottiene una minore

dispersione dei risultati.

Ad esempio lavorando in modalità

statica, se si vuole un’ottima precisione,

è preferibile scegliere 60” al posto di

15”. Inoltre si ricorda che per lavorare

in modalità statica occorrono almeno 60

minuti di osservazioni per linee di base

da 0 a 15 km. Questa almeno la teoria,

anche se nella pratica a volte in funzione

di diversi parametri e della finalità del

rilievo la durata ottimale può essere

superiore o inferiore a tale intervallo di

tempo.

Il Modello ionosferico

La ionosfera è quella parte

dell’atmosfera che circonda la terra ad

altitudini tra 100 -1000 km ed è

composta da elettroni, da atomi di carica

elettrica e da molecole. La velocità di

propagazione delle onde radio in alcuni

punti della ionosfera è determinata dalla

densità degli elettroni presenti in quel

punto.

La densità degli elettroni viene

quantificata contando il numero degli

elettroni in una colonna verticale con

un’area di base di un metro quadrato.

Questo numero viene chiamato

contenuto totale di elettroni (Total

electron content) o TEC.

Il TEC è una funzione di un insieme

di radiazioni solari incidenti. Sulla parte

dell’emisfero terrestre in cui è notte, gli

elettroni liberi tendono a ricombinarsi

con gli ioni, da cui la riduzione del TEC.

Conseguentemente, in un particolare

luogo della terra il TEC ha una forte

variazione diurna.

Esistono, inoltre, variazioni stagionali

del TEC, variazioni che seguono il

periodo di rotazione mensile del sole (27

giorni) e quello del ciclo dell’attività

solare (11 anni vedi fig. 3).

Nella fig. 1 si può vedere l’andamento

dell’attività ionosferica del giorno 25

aprile 2005 nel mondo. Il colore azzurro

indica una scarsa attività, il colore verde

media attività, il colore giallo una forte

attività ed il colore rosso una fortissima

attività.

A partire dal primo riquadro a sinistra

della prima fila e seguendo verso destra,

i valori si riferiscono alle ore 0:00, 2:00,

4:00...fino alle 24:00.

Nella fig. 2, viene invece riportata la

quantità media del TEC a partire dal

1995 e fino al 2005.

Tra gli errori conseguenti alle attività

Figura 1

Figura 2

Figura 3 - Ciclo dell’attività solare (11 anni)

in ambito ionosferico l’errore maggiore

riguarda la componente quota delle

misure GPS.

L’utente che opera con strumentazione

in singola frequenza può trarre profitto

dal modello di correzione ionosferico

mediante i coefficienti della stessa che

vengono trasmessi quale parte del

messaggio dai singoli satelliti.

L’algoritmo di correzione è stato

progettato per ridurre l’errore del

gruppo di ritardo di circa il cinquanta

per cento.

L’algoritmo impiegato per la

correzione ionosferica delle misure è in

grado di correggere sia le osservazioni

diurne che quelle notturne basandosi su

gruppi di coefficienti di correzione.

Questi coefficienti sono schedulati a

gruppi di dieci intervalli giornalieri o

più dove occorre, al fine di calcolare i

cambiamenti stagionali o quelli dovuti

all’attività solare. Dopo aver applicato

questo algoritmo di correzione alle

pseudodistanze ottenute da un’unica

frequenza, il rimanente errore è dovuto

ad errori ionosferici di breve termine che

in genere non vengono calcolati dai

modelli usualmente impiegati.

Non tutti i programmi consentono una

gestione completa del modello

ionosferico da parte dell’utente, mentre

quelli più sofisticati dispongono delle

seguenti opzioni:

Standard - Il Modello Standard è un

modello a singolo strato basato su un

comportamento ionosferico empirico che

è funzione dell’angolo orario del sole.

Quando viene scelto tale modello si

applicano le correzioni a tutte le

osservazioni di fase. Le correzioni

dipendono, come già detto, dall’angolo

orario del sole al tempo della misura e

dall’elevazione dei satelliti.

Computed - Il “Modello Calcolato”

viene determinato analizzando le

differenze fra i segnali L1 e L2 ricevuti a

terra dal ricevitore. Quindi è applicabile

solo con ricevitori in doppia frequenza.

Il vantaggio che si ha usando il Modello

Calcolato è che esso viene determinato

in accordo con le condizioni prevalenti

al momento e nella posizione di misura.

Sono richiesti almeno 45 minuti di dati

per poter calcolare un modello.

Klobuchar - Il “Modello Klobuchar”

può essere usato se sono disponibili i

dati dell’almanacco. Questo modello

riflette particolarmente bene il ciclo di

attività solare e può essere vantaggioso

40 GEOmedia 2 2005

TUTORIAL

quando l’attività solare è alta. Il modello

di Klobuchar si deve selezionare

solamente se si stanno usando

osservazioni registrate con alcuni

ricevitori (es. Leica). Se i dati di

osservazione sono importati via RINEX,

questo modello può essere impiegato

solo nel caso in cui sia disponibile anche

il file dati dell’almanacco.

None - Significa che non si vuole

usare alcun modello, ed è impiegata per

test operativi e analisi avanzate dei dati.

E’ bene non selezionare mai questa

opzione in quanto non si possono avere

buoni risultati senza usare un modello

ionosferico adeguato alla situazione.

Il Modello troposferico.

Nella troposfera, la parte inferiore

dell’atmosfera terrestre, la temperatura

diminuisce man mano che aumenta la

quota e quasi tutta l’attività descritta

come “tempo atmosferico” avviene lì. Lo

spessore della troposfera non è uguale

ovunque. Essa si estende ad una quota

inferiore sui poli e supera i 50 km

sull’equatore.

Il suo effetto, che impropriamente si

chiama rifrazione troposferica, non

dipende dalla frequenza dei segnali

radio. La rifrazione troposferica è un

ritardo del segnale che può raggiungere

i 2,0 ÷ 2,5 m allo zenit e cresce fino a

20 ÷ 28 m con un angolo di elevazione

sull’orizzonte di 5°.

Varia in funzione della quota del

ricevitore ed è dipendente da pressione,

temperatura e umidità. La variazione di

questi tre parametri meteorologici in

funzione della quota, in particolare

della temperatura e ancor più

dell’umidità, è difficilmente modellabile

e relativamente poco correlata ai

rispettivi parametri misurati al suolo.

Esistono vari modelli per la stima del

disturbo troposferico. Tipicamente sono

basati su ipotesi di atmosfera in

condizioni ideali, ovvero senza

variazioni nel tempo e variazioni

orizzontali (ad esempio modello di

Saastamoinen). I modelli troposferici,

come quelli ionosferici, non sono mai

pienamente rappresentativi della reale

condizione meteorologica al momento e

nel luogo della misura; qualunque

modellazione lascia un errore residuo

dell’ordine del 5 -10% del disturbo

totale.

Non tutti i programmi consentono

una completa gestione dei modelli

troposferici. Quelli più sofisticati

consentono all’operatore la scelta tra i

seguenti modelli:

Hopfield

Saastamoinen

Computed

None

Non c’è molta differenza nel risultato

finale se si sceglie il modello Hopfield o

Saastamoineen (almeno in Europa).

Buoni vantaggi si ottengono con il

modello Computed che richiede, però,

almeno 45 minuti di osservazioni.

Mentre come già detto

precedentemente, non si deve mai

lavorare con l’impostazione “No

troposphere” (Nessuna troposfera). Non

ci si possono aspettare buoni risultati se

non si usa un modello troposferico.

L’elaborazione delle

baseline o linee di base

Una volta scelti i parametri di

“default” o quelli che meglio si addicono

al tipo di lavoro effettuato, nonchè

conseguentemente al tipo di calcolo che

si intende eseguire anche in funzione

della precisione desiderata, si passa alla

elaborazione delle linee di base.

Tutti i programmi di elaborazione dati

GPS utilizzano il metodo “per variazioni

di coordinate” che sinteticamente

consiste nel partire da una soluzione

approssimata che viene migliorata

attraverso un processo iterativo basato

sul principio “dei minimi quadrati” .

Inoltre, poichè le equazioni sono di

tipo “trascendente” , vengono

“linearizzate” con un certo numero di

termini partendo dal presupposto che le

coordinate di partenza si conoscano con

una precisione di circa 10 m.

Da qui l’esigenza di avere le

coordinate del punto di partenza con

sufficiente approssimazione, spesso

coincidente con una determinazione in

single point.

Quindi, per tradurre in pratica questo

concetto, non si deve mai assumere

come punto di partenza un punto che

abbia le coordinate di navigazione, in

quanto queste coordinate hanno

un’approssimazione che varia da 15 a 30

m. Se lo si fa, si corre il rischio che il

calcolo della linea di base non sia risolto

attraverso il miglior approccio della

soluzione delle ambiguità di fase pur

avendo dei dati senza salti di ciclo.

Questo perché non si rispetta la

precisione richiesta dalla

linearizzazione.

A chi non è mai capitato di fare un

calcolo di una linea di base fissando un

estremo e non risolvere le ambiguità,

mentre fissando l’altro estremo le

ambiguità sono tutte risolte?

Il motivo di questa incongruenza è

proprio dovuto alla scarsa precisione

delle coordinate iniziali, ed inoltre c’è da

osservare che in ogni caso senza le

coordinate iniziali adeguate la linea di

base non potrà mai essere molto precisa.

Prima regola da rispettare, quindi, è

quella di partire con delle buone

coordinate che potrebbero essere quelle

dell’IGM95 o quelle che si ottengono dal

calcolo del “Single Point Positioning

(SPP)” e che in italiano va sotto il nome

di “Analisi non differenziata” dei dati.

Schema generale del trattamento dati

Anche se i diversi programmi di

elaborazione dati usano algoritmi

brevettati (Fara, Lambda, Tchebycheff,

ecc.) le fasi principali del trattamento

dei dati si possono generalmente

sintetizzate nei seguenti passi:

1.Soluzione “punto singolo” con misure

di codice. La soluzione approssimata è

dedotta con l’uso del codice C/A (o P

se disponibile).

2.Calcolo delle “singole differenze” di

fase tra i due vertici della linea di base

da calcolare e determinazione delle

“doppie differenze”.

3.Trattamento dei dati con le equazioni

alle “triple differenze” partendo dalle

coordinate approssimate ottenute

precedentemente.

Quest’ultimo passaggio porta a

determinare le componenti (∆ X , ∆ Y , ∆ Z )

del vettore nel sistema di riferimento

geocentrico WGS84 senza il bisogno

della conoscenza dell’ambiguità di fase

iniziale.

Queste soluzioni, purtroppo,

presentano diversi inconvenienti: una

diminuzione della ridondanza, ipotesi

sulla matrice di varianza covarianza

(non sempre corrette a causa delle

correlazioni) e maggior rumorosità,

dovute alle tre differenziazioni fatte.

Questo risultato, che può non

rappresentare quindi quello ottimale,

viene poi inserito come valore

approssimato in un ulteriore processo di

calcolo detto delle “doppie differenze”.

Giunti a questa fase vengono quindi

rideterminate, con processo iterativo, le

componenti del vettore baseline assieme

ai valori delle ambiguità di fase che non

sono, generalmente, numeri interi

(soluzione float) e vanno perciò fissati

GEOmedia 2 2005 41

TUTORIAL

agli interi più prossimi (soluzione fix).

Per fare ciò, il programma di calcolo

effettua un controllo delle deviazioni

standard dei parametri delle

“ambiguità”, verificando che le stesse

siano pari a piccole frazioni di ciclo.

Il fissaggio corretto dell’ambiguità è

indicato, in molti programmi di

elaborazione dati, da un fattore di

qualità “ratio” il cui valore deve essere

superiore ai minimi definiti in relazione

alla lunghezza delle basi misurate, e

dipendente dagli algoritmi impiegati. In

alcuni programmi, invece, il fattore di

qualità è indicato come quality factor,

varianza, contrast, ecc..

Una volta fissate le ambiguità, le

uniche incognite da calcolare risultano

dunque le 3 componenti (∆ X , ∆ Y , ∆ Z ) del

vettore che unisce i due vertici GPS.

Quest’ultimo passaggio rappresenta

normalmente il risultato finale del

processo di calcolo con ambiguità fissate

al valore intero (soluzione FIX).

I Test statistici

La bontà dei risultati del calcolo di

una base può essere valutata secondo

vari tipi di test statistici. I più utilizzati,

di solito, sono i test “ratio” ed il test

sulla “varianza”.

Il test “ratio”

Il programma di calcolo individua,

generalmente, più valori interi delle

ambiguità, da utilizzare nella soluzione

FIX. Vengono calcolate tutte le soluzioni

con i valori probabili delle ambiguità e il

relativo valore di varianza dell’unità di

peso s o

2 .

Il rapporto tra la seconda varianza

più bassa e la migliore (la più bassa) in

assoluto prende il nome di “ratio”. Un

rapporto elevato significa che tra le due

soluzioni c’è molta differenza e, quindi,

la soluzione scelta dal programma è

quella che ha fissato correttamente gli

interi.

Generalmente si ritiene accettabile un

valore ratio >3 per linee di base inferiori

a 5 km. Tale valore però diminuisce con

l’aumentare della lunghezza della linea

di base (per es. tra i 10 km e 20 km si

accettano valori da 1,5 a 1,2). Tuttavia è

da tener presente che questi valori

oscillano anche di molto in funzione del

software impiegato, per cui è bene

consultare l’help in linea del programma

e capire quali sono i valori standard

consigliati.

E’ bene tener presente che sul valore

della ratio, essendo un rapporto, si può

anche eseguire un test sul livello di

confidenza in base alla distribuzione di

Fisher.

I Test sulla varianza dell’unità di peso (s o

2 ).

La varianza dell’unità di peso fissata

inizialmente s o

2 (detta anche varianza di

riferimento), deve risultare simile a

quella stimata a posteriori che, in

condizioni normali, dovrebbe essere pari

ad 1, ma va ugualmente bene se quella a

posteriori è comunque inferiore a quella

a priori.

Elevati valori della varianza a

posteriori possono indicare la presenza

di:

rumori nel segnale legati ad ostacoli o

satelliti vicini all’orizzonte

effetti troposferici o ionosferici non

calcolati (ad esempio basi troppo

lunghe calcolate con la solo L1)

riflessioni multiple (multipath)

errato calcolo delle ambiguità

L’elaborazione dati

in doppia frequenza

Le elaborazioni in doppia frequenza

possono essere eseguite combinando

linearmente le frequenze L1 e L2

secondo le seguenti modalità generale:

L = n 1 * L1+n 2 * L2

Dove n 1 ed n 2 possono essere numeri

interi o frazionari, positivi o negativi.

Ma usualmente le combinazioni adottate

sono le seguenti:

WIDE LANE - é una combinazione

lineare che viene normalmente

impiegata per il fissaggio dell’ambiguità.

Si è visto come nelle doppie differenze si

ricerca l’intero più vicino: a causa del

rumore di misura la ricerca può dare

risultati diversi nel tempo. Se il rumore

di misura è dell’ordine di grandezza

della lunghezza d’onda, si può intuire la

difficoltà ad individuare un solo

probabile intero.

Conviene allora utilizzare le

combinazioni delle portanti che

permettano di simulare lunghezze

d’onda maggiori. La combinazione Wide

Lane (Lw) è ottenuta come differenza

delle frequenze LI - L2:

Lw = LI - L2 = 1575.42 MHz -

1227.60MHz = 347.82 MHz

La lunghezza d’onda risultante sarà di

86,2 cm. Quindi, se la lunghezza d’onda

è maggiore sarà più facile determinare

l’ambiguità, specie in presenza di rumori

dì misura, multipath o altro.

NARROW-LANE - questa

combinazione è più precisa ma è più

difficile determinare l’ambiguità intera

di fase, e deriva dalla seguente

combinazione:

LN = LI + L2 = 575.42 MHz +

1227.60MHz = 2803.02 MHz

La lunghezza d’onda risultante sarà di

10,7 cm.

IONO-FREE - questa combinazione è

esente dall’effetto del ritardo ionosferico

ma distrugge il concetto di ambiguità

intera. Quindi si usa solo per lunghe e

lunghissime linee di base dove le

soluzioni precedenti non sono valide.

Sono possibili ancora combinazioni di

fase e di codice (Phase Smoothed

Pseudoranges) ma sono generalmente

impiegate per rilievi che richiedano una

precisione intermedia tra l’uso del solo

codice o l’uso delle fasi. Tipicamente ha

una precisione sub-metrica e viene

impiegato in applicazioni orientate al

mapping GIS con apparati a basso costo.

Osservazioni e consigli

Ci sono programmi che consentono di

impostare il tipo di combinazione

desiderato mentre altri eseguono la

scelta automaticamente. In quest’ultimo

caso è bene andare a controllare, nel

rapporto di calcolo, quale scelta sia

stata fatta dal programma, tenendo

presente quanto segue:

La soluzione Wide-lane non è in

generale quella ottimale ma serve a

stimare le ambiguità intere.

Determinati questi valori di ambiguità,

si procede con altre soluzioni tipo

ionofree, narrow-lane, L1+L2 o solo L1.

Soluzione iono-free FIX: (con

ambiguità fissata ad intero) è quella

ottimale nella maggior parte dei casi.

Ottima soluzione quando si stimano

le ambiguità intere con wide-lane.

Non tutti i programmi di

elaborazione dati hanno questo tipo

di soluzione;

Soluzione iono-free Float: va bene per

basi di centinaia di km con lunghi

tempi di acquisizione. Non è,

generalmente, quella ottimale per

basi più corte;

Soluzione wide-lane FIX: può andar

42 GEOmedia 2 2005

TUTORIAL

bene per basi comprese tra 15 e 30

km è una soluzione da utilizzare con

cautela. Non è generalmente

consigliabile la soluzione wide-lane

Float;

Soluzione L1 + L2 Fix: ottima

soluzione per basi fino a 20 km anche

se da alcuni programmi è indicata

come la soluzione ottimale per basi

fino ad 80 km;

Soluzione L1 + L2 Float: soluzione di

scarsa precisione per qualsiasi

lunghezza della linea di base. Va

usata con cautela facendo opportuni

controlli;

Soluzione L1 FIX: da usare su basi

corte (fino a 10 km) dove la ionosfera

non influisce fortemente. Attenzione:

se questo risultato si ottiene dalla

elaborazione dei dati a doppia

frequenza indica che la seconda

frequenza era fortemente disturbata;

Soluzione L1 Float: questa soluzione

è meno precisa di quella L1 FIX. Per

distanze maggiori di 15 km questa

soluzione è poco affidabile a causa

dell’effetto dei ritardo ionosferico. Un

altro motivo per cui si arriva a questa

soluzione è un tempo di acquisizione

troppo breve per il fissaggio delle

ambiguità di fase.

L’elaborazione

in singola frequenza

E’ bene ricordare che con la singola

frequenza si possono elaborare linee

di base fino a 10 - 15 km. Per basi

superiori a 15 km, diventa difficile

arrivare alla soluzione FIX in singola

frequenza, a causa della sensibilità

delle osservazioni ai ritardi

ionosferici, non eliminabili con la sola

frequenza L1.

La soluzione ottimale è quella con

ambiguità fissate ad intero (FIX). Se

la soluzione non passa il test del ratio,

viene generata la soluzione Float. La

soluzione Float sulla sola L1 non è

una soluzione ottimale: spesso il

motivo per cui non si raggiunge il

fissaggio dell’ambiguità è un tempo di

occupazione troppo breve.

Quando un programma

non risolve l’ambiguità’

A volte può capitare che, ad una prima

elaborazione dei dati, il programma non

riesca a risolvere le ambiguità. I consigli

da dare in questo caso variano molto da

programma a programma. Esistono

programmi che consento un largo

intervento da parte dell’operatore

esperto ed altri che sono molto rigidi.

Tuttavia, il fatto che il software non

riesca a risolvere le ambiguità è sempre

indice di dati di partenza di scarsa

qualità. L’ideale in questo caso sarebbe

quello di ripetere le misure, ma questo

non sempre è possibile. Si cercherà,

quindi, di suggerire gli interventi più

comuni.

Anche se va però sottolineato che

qualsiasi intervento si esegue sui dati e

anche se la linea di base verrà

comunque calcolata, la sua affidabilità

va controllata e l’operatore che realizza

un tale intervento deve sempre

conservare un ragionevole dubbio e fare

delle opportune verifiche sul risultato

ottenuto.

Altro suggerimento è quello di

eseguire una modifica per volta e mai

più modifiche contemporaneamente,

salvo casi eccezionali.

Infine, cosa mai abbastanza ripetuta, è

importante che l’operatore allo

strumento prenda nota, su una idonea

monografia, di tutto ciò che accade in

campagna durante la sessione di misura:

diagramma degli ostacoli, satelliti

tracciati con l’orario, il rapporto segnale

/ rumore, valori del GDOP e loro

modifiche, salti di ciclo con satellite

interessato, su quale frequenza si è

verificato, orario o epoca in cui è

avvenuto , ecc. ecc.

Queste note vanno consegnate alla

persona che elaborerà i dati in quanto

costituiscono un prezioso supporto alla

stesura dei calcoli finali.

Possibili interventi - E’ bene ricordare,

prima di addentrarsi sui possibili

interventi, che se si eseguono due

interventi separatamente ed entrambi

portano alla risoluzione delle ambiguità,

in generale è preferibile scegliere quella

soluzione che elimina meno dati

possibili, salvo le verifiche sul fattore di

qualità visto in precedenza.

Intervento sui satelliti - Quasi tutti i

programmi di elaborazione dati

consentono di eliminare parzialmente o

completamente un satellite. Per fare

questo ogni programma offre strade

diverse che bisogna imparare a scoprirle

e ad utilizzarle. Se il programma di

elaborazione dati utilizzato non

prevedesse tali possibilità si dovrebbe

ricorrere alla trasformazione dei dati

grezzi in formato RINEX ed analizzare il

file con attenzione.

Occorre, inoltre, ricordare che

l’eliminazione di uno o più satelliti

provoca una modifica dei valori di

GDOP. Per cui appena viene rielaborata

la linea di base, prima ancora di

verificare se sono state risolte le

ambiguità, bisogna assicurarsi che il

valore del GDOP sia rimasto nei limiti

accettabili (normalmente inferiore al

valore 8) . E’ perfettamente inutile

ottenere la risoluzione delle ambiguità

se il valore del GDOP fosse

estremamente elevato. Questa regola è

valida per osservazioni da pochi minuti

fino a qualche ora, ma perde di

significato se le osservazioni fossero di

24 ore o più.

Bisogna anche dire che se uno o più

satelliti fossero presenti solo per poche

epoche, specialmente all’inizio delle

osservazioni, sarebbe opportuno

procedere alla loro eliminazione.

Se, invece, i satelliti fossero sempre

presenti si consiglia di andare a vedere il

rapporto sull’elaborazione della linea di

base per scoprire dove e quando si sono

verificati i salti di ciclo e su quale

frequenza.

I salti di ciclo si possono verificare

secondo diversi casi come :

Riguardano un solo satellite e sono

avvenuti sia sulla L1 che sulla L2

soltanto per diverse epoche ma solo

all’inizio delle osservazioni. In questo

caso bisogna prendere nota dell’orario

in cui sono cessati ed eliminare

parzialmente il satellite fino all’epoca

successiva a quella di cui si è preso

nota.

Riguardano un solo satellite e sono

avvenuti sia sulla L1 che sulla L2 ma

sono avvenuti sporadicamente durante

tutto il periodo della osservazione.

Bisogna eliminare totalmente il

satellite.

Riguardano più satelliti e sono

avvenuti sia sulla L1 che sulla L2

soltanto per diverse epoche ma solo

all’inizio delle osservazioni. Occorre

eseguire una finestra sui dati (vedere

paragrafo successivo).

Riguardano uno o più satelliti e sono

avvenuti solo sulla L1 o solo sulla L2:

bisogna rielaborare la linea di base

eliminando la frequenza interessata.

Attenzione, però, alla lunghezza della

linea di base. Se fosse corta (fino a

5km) nessun problema; se fosse di

media lunghezza ( da 5 a 10 km)

planimetricamente la soluzione va

GEOmedia 2 2005 43

TUTORIAL

bene, altimetricamente si perderà

qualcosa in precisione; se fosse

maggiore di 15 km il risultato va

considerato con molta, moltissima

attenzione.

Altro caso che può verificarsi è che nel

rapporto non sono presenti salti di ciclo

oppure sono pochi e sporadici. In questo

caso bisogna scoprire se il satellite ha

tutti i dati previsti o mancano dati e in

quale periodo.

Alcuni programmi consentono di avere

un grafico come quello in figura 4:

Figura 4

Questo grafico mostra in maniera

molto chiara che:

by UNAVCO Summary File: ALBH0500.95S

Receivar type:ROGUE srn-800

+—————————————————————————————————————————+

S 1| ################+++ |

A 2|#######++ S##S####### |

T 4| #############++ SI####++ |

E 5| ####################++ |

L 6| #####################+++ |

L 7|###########++ S#### |

I 9|#############+++ S###I+++ |

T 12|*************++ SS++ S** |

E 14| #################++ |

15|###I+ S##S##########+ S## |

16| #############++ S######IP++ |

17| ##################+++ |

18| #################+++ |

19|+ ###################P+ |

20| ##############++ SI+++ |

21| #################++ |

22| #I########++ S##########++ |

23| ################+++ |

24| ###############++ |

25| #####+++ S#############++ |

26|#####++ S########+++ S####### |

27|##+++ S############## |

28| ###########+++ S###I###++ |

29| ###################+++ |

31| ###########++ S#########++ |

CLK| |

+————-+————+————+————+————+————+————+————+——

00:00 23:59

Il satellite 1 è presente solo alla fine

della sessione di misura;

il satellite 2 è presente solo all’inizio

della sessione di misura;

il satellite 7 è stato sempre presente

ma ha registrato dati solo all’inizio e

alla fine della sessione. Nel tratto

intermedio indicato con una semplice

linea non ci sono dati utilizzabili, etc.;

Se il programma di elaborazione dati

fosse privo di tale funzionalità non resta

che esaminare il file RINEX ed utilizzare

il programma TeQC dell’UNAVCO

scaricabile gratuitamente dal sito

http://www.unavco.org/facility/software

/teqc/teqc.html dove, oltre programma,

si possono scaricare sia il manuale che

alcuni esempi; naturalmente il tutto è in

inglese.

Il programma TeQC mostra il grafico

riportato in figura 5.

Questo grafico fa vedere molte più

cose di quello precedente. I dati a doppia

frequenza sono indicati con il simbolo #.

Dall’esame del grafico, ad esempio, si

evince che:

il satellite 1 è presente solo nella parte

centrale della sessione;

il satellite 2 è presente all’inizio e alla

fine della sessione;

il satellite 9, nella parte centrale,

inizia con la presenza di multipath

(simbolo S) e termina con dei salti di

Figura 5

ciclo (simbolo I);

il satellite 12 nella parte centrale ha

registrato solo multipath ctc.;

Per l’esame dei dati acquisiti, dopo

aver elaborato una linea di base, altri

programmi di elaborazione dati

mostrano i grafici dei residui utilissimi

per individuare molti problemi. Si

riporta un esempio (figura 6).

Figura 6

In questo grafico dei residui sulla

doppia differenza di fase su L2 si nota

che il satellite 6 è presente solo verso la

fine della sessione ed ha residui più alti

degli altri satelliti. Il satellite 8 invece,

pur essendo quasi sempre presente, ha

anche residui elevati.

Finestra sui dati - si ricorre a questo

metodo quando occorre eliminare dei

dati all’inizio o alla fine delle

osservazioni. Ad esempio quando più

satelliti hanno salti di ciclo sulle diverse

frequenze solo nelle prime epoche

dell’osservazione, oppure quando uno o

più satelliti entrano ed escono dalle

osservazioni anche senza salti di ciclo.

E’ molto più frequente la necessità di

eseguire la finestra all’inizio delle

osservazioni piuttosto che alla fine, però

a volte capita di dover intervenire in

tutti e due i casi.

Altre possibilità d’intervento sui dati -

Alcuni programmi di elaborazione dati

consentono altri tipi di interventi. In

questi casi si consiglia di consultare il

manuale d’uso del programma di

elaborazione dei dati.

Consigli finali

Quasi tutti i programmi di

elaborazione dati hanno una funzione

che permette il calcolo automatico di

tutte le linee di base per mezzo di

opzioni del tipo: Automatic, Wizard, ecc.

ecc.

Questi calcoli automatici possono

andar bene per un primo sommario

controllo dei dati raccolti durante la

giornata di misura e al solo scopo di

verifica della bontà dei dati, e per

programmare eventuali misure

aggiuntive per quelle linee di base che

44 GEOmedia 2 2005

TUTORIAL

presentassero dei problemi, ma nulla di

più.

L’elaborazione automatica presenta

diversi inconvenienti:

Non tutti i programmi consentono di

calcolare solo le linee di base

indipendenti;

Non sempre è possibile stabilire il

verso di calcolo di una linea di base;

Líanalisi dei risultati è spesso

difficoltosa.

le frequenze utilizzate per il calcolo

della linea di base.;

i test utilizzati per la verifica della

soluzione scelta dal programma:

ratio, contrast, ecc. ecc.;

numero e distribuzione dei salti di

ciclo: dovrebbero essere zero o

pochissimi;

Dati di campagna non utilizzati per il

calcolo: dovrebbero essere pochissimi,

altrimenti Ë indice di cattivi dati;

Valori del GDOP: dovrebbero essere

inferiori ad 8. Valori pi˘ elevati

indicano una scarsa precisione nella

linea di base;

Valori del GDOP: dovrebbero essere

inferiori ad 8. Valori pi˘ elevati

indicano una scarsa precisione nella

linea di base;

Satelliti osservati e quelli utilizzati

per il calcolo: questi due numeri

dovrebbero coincidere. Non devono

mai esserci meno di 4 satelliti.

La precisione raggiungibile è nel

complesso più scadente di quella che

si può ottenere eseguendo una

elaborazione manuale linea per linea .

L’elaborazione finale fa fatta

esclusivamente a mano e linea per linea

in quanto solo così è possibile variare,

caso per caso, i parametri da impiegare

ed il tipo di interventi da fare sui dati

come ad esempio l’eliminazione parziale

o totale di un satellite, eseguire idonee

finestre sui dati, ecc. ecc.

Terminato il calcolo delle linee di

base, e prima di passare alla

compensazione delle rete, è

indispensabile controllare la mancata

chiusura di eventuali poligoni di

collegamento. Questo per evitare che

uno o più errori grossolani possano

finire nella compensazione che risulterà

scadente.

Inoltre, molti capitolati chiedono, oltre

ai rapporti del calcolo delle singole linee

di base, anche il controllo della mancata

chiusura dei poligoni che non debbono

superare determinati valori.

Ispezione dei file risultati

E’ di estrema importanza imparare a

leggere i diversi e numerosi report che, in

tutti i programmi di elaborazione dati,

accompagnano il calcolo delle linee di

base.

Per fare ciò occorre tener presente la

guida in linea del programma, e

individuare sui tabulati l’esatta

collocazione dei parametri significativi del

calcolo. In genere sui tabulati finali di

calcolo delle baseline GPS possiamo

trovare i seguenti valori significativi:

il numero delle ambiguit‡ da calcolare

e quelle risolte. Questi due numeri, per

una buona soluzione della linea di base,

dovrebbero essere uguali;

Bibliografia

Alberto Cina

Leica Geosystem

Autore

VITTORIO GRASSI

GPS Principi,modalità e tecniche

di posizionamento Celid 2000

Il sistema GPS Applicazioni e sviluppi

Maggioli Editore 2003

Leica Help in linea del software LGO 2004

Sokkia Manuale di Spectrum Survey 2004

Sokkia Manuale di Gemini 2004

Trimble Manuale del TGO 2002

Topcon Manuale di Pinnacle 2000

Vittorio Grassi Esperienze ventennali nella elaborazione dei Edizione

dati GPS sia con softwares scientifici

fuori commercio

che commerciali

Vittorio Grassi è nato a Sulmona, in Abruzzo, dove ha frequentato l’Istituto

Tecnico per Geometri. Dopo il diploma si è trasferito a Roma dove

ha sostenuto alcuni esami nelle falcoltà di Ingegneria Civile e Statistica.

Si è specializzato, in un corso post laurea dell’Università “la Sapienza”

di Roma, in Fotogrammetria terrestre ed aerea tenuto dal prof. Birardi.

Ha svolto la libera professione di Geometra occupandosi prevalentemente di rilievi geodetici,

topografici ed aerofotogrammetrici.

Successivamente, dopo la vincita di un concorso nazionale, è stato capo del reparto geo-topocartografico

della Direzione Generale delle Ferrovie dello Stato, poi delle Unità Speciali e

dell’Alta Velocità.

E’ stato docente nella Scuola Professionale delle Ferrovie dello Stato per corsi di

addestramento dei geometri nuovi assunti specializzandoli in topografia, cartografia ed

aerofotogrammetria.

Nel 1975 ha frequentato presso l’Università di Berna un corso sul GPS e poi si è specializzato

negli Stati Uniti in “Elaborazione avanzata dei dati GPS”. Ha frequentato i seguenti corsi:

“GPS con il PC” presso l’Università “G. Colombo” di Padova; “Il GPS: metodologie ed

applicazioni nell’ingegneria del territorio” presso il CISM (Centro Internazionale di Scienze

Meccaniche) dell’Università di Udine; “Dynamic Real Time” organizzato da un’Università nel

Maryland.

E’ stato consulente per rilievi GPS presso varie Enti (Ferrovie Nord di Milano, Ente

Flumendosa, Osservatorio Vesuviano, Università dell’Aquila) ed ha collaborato per lo sviluppo

di softwares topografici e GPS con varie ditte tra cui Wild, Kern, AGA Geotronics e Leica.

GEOmedia 2 2005 45

REPORTS

Tecnologie RTK e

Multiref GPS:

SpiderNET di Leica

L’approccio

Master-Auxiliary Concept

Il concetto fondamentale

dell’approccio intrapreso da Leica è

sostanzialmente quello di trasmettere

tutti i dati rilevanti di correzione da un

network di riferimento direttamente al

rover in forma compatta rappresentando

i dati di osservazione ed ambiguità

livellata come differenziali di correzione

per dati dispersivi e non-dispersivi;

questa soluzione è ormai riconosciuta

come Master-Auxiliary Concept (MAC) e

rappresenta la base per i messaggi

RTCM 3.0 all’interno di network RTK.

I vari studi e documenti che sono

seguiti all’iniziale presentazione della

soluzione MAC hanno definitivamente

accordato al Master-Auxiliary Concept

l’importanza che merita, riconoscendone

la superiorità nei confronti delle

precedenti iniziative nello stesso settore

in termini di applicabilità e operatività,

anche con contenuti di dati nonstandard

e di distribuzione.

Linee guida del

Master-Auxiliary Concept

Requisito fondamentale del MAC è che

le phase ranges delle stazioni di

riferimento siano ridotte ad un livello

comune di ambiguità; due stazioni di

riferimento sono ridotte ad un livello

comune di ambiguità quando le integer

ambiguities per ogni phase range

(coppia satellite-ricevitore) sono state

rimosse (o corrette) permettendo la

cancellazione delle integer ambiguities

quando si formano differenze doppie. Lo

scopo principale del software di

elaborazione per il network è quello di

ridurre tali ambiguità per le phase

ranges ad un livello comune in tutte le

Alla fine del 2001 Leica

Geosystems insieme con Geo++

presentò alla Commissione Speciale

104 dell’RTCM un documento dal

titolo “Study Of A Simplified

Approach In Utilizing Information

From Permanent Reference Station

Arrays”; lo studio conteneva una

soluzione standardizzata per i

messaggi di correzione differenziale

all’interno di un network GPS creata

per superare le problematiche insite

all’interno dei precedenti approcci.

Da quel momento Leica

Geosystems si è fatta portavoce di

una battaglia per il raggiungimento

di un unico standard per i network

RTK con lo scopo di far beneficiare

l’intera industria del rilevamento di

tale innovazione. E’ ormai dal 2001

che la proposta avanzata da Leica

Geosystems e Geo++ non viene

modificata sostanzialmente ma

soltanto “raffinata” da idee

provenienti da altre aziende; al

momento, la soluzione Master-

Auxiliary Network Messages rimane

immutata da più di un anno e

rappresenta l’unica di

standardizzazione per reti RTK

pienamente documentata (e quindi

considerata) nelle mani della

Commissione Speciale 104

dell’RTCM. Proprio come era già

avvenuto prima che l’NTRIP fosse

riconosciuto come standard, anche

la soluzione RTCM 3.0 è già

disponibile all’interno della

soluzione GPS Spider Reference

Station Software del sistema GPS

System 1200 di Leica.

L’accettazione ufficiale e l’effettiva

utilizzazione dello standard

dipenderà dall’esito dei test di

interoperabilità portati avanti dalla

commissione dell’RTCM e dalle

maggiori compagnie del settore.

stazioni di riferimento del network (o

sub-network). Una volta che questa

operazione è conclusa sarà dunque

possibile calcolare gli errori dispersivi e

non-dispersivi per ogni coppia satellitericevitore

e per le diverse frequenza

(L1/L2/L5).

Allo scopo di ridurre il volume di dati

da trasmettere all’interno di un network,

il Master Auxiliary Concept predispone

l’invio delle informazioni relative alle

correzioni e alle coordinate ad una

singola stazione di riferimento che

fungerà dunque da master station. A

46 GEOmedia 1 2005

REPORTS

tutte le altre stazioni di riferimento del

network (o sub-network) che saranno

chiamate auxiliary stations, vengono

trasmessi i dati differenziali relativi alle

correzioni ed alle coordinate.

Le informazioni differenziate,

calcolate rispettivamente tra master

station e auxiliary stations, sono in

questo modo numericamente minori e

possono essere altresì rappresentate

all’interno dei messaggi con una

quantità inferiore di bits.

Le informazioni sulle differenze di

correzione potranno essere utilizzate dal

rover semplicemente per interpolare

l’errore sul luogo in cui si trova l’utente

o per ricostruire l’intera informazione di

correzione da tutte le stazioni di

riferimento presenti nel network (o subnetwork).

Il MAC supporta dunque un

simplex communication media senza

alcuna perdita di performance di

posizionamento segnalata al rover.

L’ampiezza della banda richiesta per la

trasmissione dei dati può essere

ulteriormente ridotta in seconda battuta

segmentando le correzioni in due singoli

valori: quello affetto da errori dispersivi

e quello che invece subisce errori nondispersivi.

Gli errori dispersivi sono

direttamente correlati alla frequenza del

segnale mentre gli errori non-dispersivi

rimangono sempre gli stessi qualsiasi sia

la frequenza; dal momento che la

relazione tra frequenza ed errore dovuto

alla ionosfera è noto, è dunque possibile

rappresentare una piena correzione su

tutte le frequenze (L1/ L2/L5)

all’interno dei due singoli valori. Inoltre,

essendo gli errori dovuti alla troposfera

e alle orbite conosciuti per cambiare

lentamente nel tempo, ne consegue che

la componente non-dispersiva non

necessita di essere trasmessa alla stregua

di quanto viene fatto con quella

dispersiva che ha inoltre la caratteristica

di poter ridurre l’ampiezza della banda

necessaria per inviare le correzioni di

network al rover.

Il Master Auxiliary Concept permette

al rover la flessibilità di poter operare

una singola ed efficiente interpolazione

sulle correzioni del network o di

effettuare calcoli più impegnativi a

seconda delle capacità di elaborazione

del rover stesso; il sistema Leica

GX1230 RTK è dotato di una potente

unità di elaborazione che gli permette di

massimizzare le potenzialità di

correzione del MAC sfruttando

sofisticate tecniche di modellamento

degli errori. La stazione di riferimento

indicata come master non deve

necessariamente essere la più vicina

rispetto all’utente, anche se ciò è

preferibile, dal momento che essa viene

utilizzata solamente con compiti di

trasmissione dati, e non assume,

dunque, particolari funzioni

nell’elaborazione degli errori.

Se per qualsiasi motivo la master

station non dovesse essere disponibile, il

suo ruolo potrebbe essere ricoperto da

una qualunque delle stazioni di

riferimento ausiliarie assicurando, in

questo modo, una importante continuità

nel lavoro

SpiderNET

Il software Leica GPS Spider è stato

concepito ed implementato secondo

caratteristiche di flessibilità, modularità

ed affidabilità; il software, totalmente

dedicato alla gestione di networks RTK,

si adatta perfettamente alle

problematiche che si devono affrontare

Il funzionamento delle tecnologie MAX e i-MAX

in una rete di stazioni di riferimento, sia

essa grande o piccola, semplice o

complessa. La versione 2.0 di Leica GPS

Spider utilizza gli ultimi algoritmi di

elaborazione a differenza zero con

l’obiettivo di assicurare ottime

performances ed alta affidabilità.

SpiderNET ha passato numerosissimi

test condotti con diversi dataset

provenienti da tutto il mondo allo scopo

di assicurare prestazioni di rilievo anche

durante periodi in cui la componente

ionosferica è di grosso disturbo e

quando vi siano notevoli differenze nelle

quote delle stazioni di riferimento.

SpiderNET supporta numerosi formati

di input, compresi il Leica LB2, l’RTCM

e numerosi formati grezzi di diversa

provenienza. Un range completo di

formati dedicati alla correzione sono

supportati per essere applicati

direttamente sul campo inclusi l’RTCM

3.0, l’RTCM 2.x, il CMR e il CMR+.

Leica GPS Spider si compone di

cinque componenti fondamentali: Site

Server, Network Server, Cluster Server,

RTK Proxy Server e la Spider User

Interface. I moduli server possono

tranquillamente girare insieme su un

singolo computer oppure separatamente

su diverse macchine. L’architettura del

Leica GPS Spider è fortemente scalabile

e permette di distribuire il lavoro di un

network RTK su diversi computers, così

da ridurre le problematiche di calcolo e

portare al massimo le performance della

rete.

La stessa architettura, flessibile e

distribuita, permette inoltre di ottenere

una alta ridondanza dell’intero sistema,

allo scopo di assicurare un network

services altamente efficiente e sicuro. I

computer dotati di multiprocessore sono

regolarmente supportati in modo da

affrontare al meglio le incalzanti

necessità di calcolo richieste al giorno

d’oggi.

L’algoritmo di elaborazione

Il cuore pulsante della soluzione

SpiderNET è concepito e sviluppato per

conformarsi e connettersi al meglio con

le potenzialità espresse dal nuovo

standard RTCM per i messaggi di

correzione. Essa sfrutta lo stato dell’arte

nel campo degli algoritmi per

massimizzare i benefici apportati dai

network RTK direttamente al rover

impegnato sul campo. Per la stima dei

parametri rilevanti, comprese le network

ambiguities e i modelli atmosferici,

SpiderNET utilizza codici a differenza

zero e misure di fase con filtro di

Kalman basate su osservazioni

GEOmedia 1 2005 47

REPORTS

ottimizzate matematicamente. Questo

approccio ha necessariamente numerosi

punti di forza rispetto alle normali

strategie basate sulle elaborazioni a

doppia differenza. Lavorando con

singole osservazoni, SpiderNET

incrementa la quantità di dati

disponibili, riduce la debolezza del

sistema nei confronti di eventuali guasti

informatici e permette una più puntuale

previsione degli errori atmosferici e non.

Operando in questo modo si evita inoltre

di incontrare le combinazioni lineari

osservabili col GPS (combinazioni widelane

e ionosphere-free) che influenzano

ed amplificano il rumore ed il multipath

delle misure. SpideNET ha un ciclo di

aggionamento di 1Hz, e l’elaborazione

continua assicura che le correzioni

trasmesse dal network siano sempre

disponibili ogni qualvolta un sistema

rover si connetta alla rete.

Oltre alle network ambiguities, il filtro

di Kalman viene impiegato per stimare

modelli deterministici della ionosfera e

della troposfera, stimare gli orologi del

ricevitore e del satellite ed anche le

orbite di questi ultimi. Vengono anche

impiegati modelli stocastici per la

ionosfera e gli orologi del satellite al fine

di assicurare che gli errori vengano

modellati con la maggior fedeltà

possibile. Per rendere ancora più precise

le correzioni, possono essere impiegati i

parametri orbitali di precisione calcolati

da altre organizzazioni come l’IGS e

l’AIUB.

Per la risoluzione delle ambiguità di

fase, SpiderNET utilizza il ben

conosciuto e affidabile metodo

LAMBDA; operando costantemente in

sinergia con la tecnologia SmartCheck

integrata nei sistemi rovers della serie

GX1230 RTK, SpiderNET verifica

continuamente le ambiguità di fase

assicurando che quest’ ultime siano state

corrette con la massima precisione

possibile.

di un singolo cluster. Per quelli più

grandi, dove si necessita un tipo di

calcolo di livello superiore, c’è bisogno

di più clusters in modo da distribuire

l’elaborazione su più computers. I

singoli punti all’interno del network

possono venire a trovarsi all’interno di

più di un cluster permettendo l’overlap

tra questi ultimi (Fig. 2). Ogni cluster

del network può trovarsi o meno nello

stesso integer level. Una cella è una

selezione di punti presi da un cluster e

costituita da una master station e da un

certo numero di stazioni ausiliarie e che

viene utilizzata per generare correzioni

Master-Auxiliary (Fig. 3).

Dal momento che SpiderNET processa

tutti i dati con lo stesso filtro, ogni

punto nel cluster viene ridotto allo

stesso livello di ambiguità. Dal punto di

vista dell’utente questo significa che non

c’è nessun limite artificiale che restringe

l’utilizzo a tre sole stazioni di

riferimento come avviene cimentandosi

con altri approcci, aprendo quindi lo

sfruttamento per la determinazione delle

correzioni da dare al rover ad un

numero ottimale di stazioni di

riferimento.

Allo stesso tempo, impiegando un

numero superiore di stazioni rispetto

alle tre sopracitate, il rover non

incapperà in nessun tipo di difficoltà

semmai una di esse lo abbandonasse a

causa di un imprevisto dovuto ad una

errata comunicazione o ad altri fattori

che inevitabilmente entrano in gioco in

queste situazioni. La flessibilità della

soluzione GPS Spider permette di

aggiungere nuovi moduli dedicati alle

orbite ed alla meteorologia estendendo

la sua operatività e supportando tutte le

innovazioni sia del GPS che del futuro

sistema europeo Galileo.

Master Auxiliary

Corrections (MAX)

La trasmissione delle correzioni può

avvenire con un set di celle create

dall’utente del network stesso, in modo

tale da utilizzarle nella trasmissione delle

correzioni Master-Auxiliary (MAX) ai

rovers. L’utente del rover potrà connettersi

al servizio di correzione più prossimo alla

locazione geografica in cui si trova; a

seconda della dimensione del network,

celle multiple potranno essere definite per

ottimizzare la trasmissione dei dati

riducendo il numero di stazioni contenute

nei messaggi di correzione. In caso di

comunicazioni biunivoche, Leica GPS

Spider sceglierà automaticamente i punti

migliori per le celle utilizzate per generare

le correzioni MAX per ogni rover. Ci si

riferisce a questo tipo di correzione col

nome Auto-MAX.

Scegliendo la configurazione ogni volta

più appropriata, le correzioni Auto-MAX

minimizzano la banda richiesta per la

trasmissione della stessa. La master

station viene sempre scelta tra quelle più

vicina al rover; quelle ausiliarie, invece,

vengono scelte intorno al network per

fornire il miglior set di correzioni

possibile rispetto alla posizione del rover.

Grazie ad Auto-MAX anche i networks di

riferimento più grandi saranno serviti

egregiamente mediante un solo canale di

comunicazione.

Master-Auxiliary Corrections

individualizzate (i-MAX)

Per supportare pienamente i ricevitori

rover ormai un po’ datati e che quindi non

riescono ad interpretare i messaggi RTK

RTCM 3.0 all’interno del network, Leica

GPS Spider è in grado di produrre

Networks, clusters e celle

Per ragioni pratiche, l’elaborazione del

network e la distribuzione delle

correzioni Master-Auxiliary sono fondate

su di un sistema con architettura a serie

di networks, clusters e celle.

Un network è una raccolta di stazioni

di riferimento che devono essere

combinate per la generazione di

correzioni di network. Un cluster è un

sub-network di stazioni che vengono

elaborate insieme al fine di ottenere un

livello comune di ambiguità. Per

networks di piccole dimensioni, l’intero

sistema può essere contenuto all’interno

Stazioni di riferimento GPS con ricevitori Leica Systems 1200 e 500

48 GEOmedia 1 2005

REPORTS

correzioni Master-Auxiliary

individualizzate, le i-MAX. Queste ultime

richiedono comunicazioni biunivoche e

possono essere trasmesse tramite formati

RTCM 2.3 e RTCM 3.0. Al contrario di

altri approcci, i-MAX usa una vera

stazione di riferimento come sorgente per

le correzioni così da favorire la

consistenza e la tracciabilità delle

correzioni ricevute dal rover.

L’interpolazione operata da Leica GPS

Spider per le correzioni i-MAX è la stessa

che viene utilizzata dal Leica GX1230

RTK quando effettua posizionamenti

utilizzando correzioni Master-Auxiliary. A

riprova di questo, la performance del

rover che utilizza i-MAX è paragonabile a

quella di un rover che invece supporta le

correzioni Master-Auxiliary. Il flusso di

dati ed i passi principali da compiere

nell’utilizzo della tecnologia i-MAX sono

evidenziati in Fig.4.

La ri-elaborazione

SpiderNET può lavorare in tempo reale

sui normali network RTK oppure in

modalità di rielaborazione per i test sul

network. In quest’ ultima modalità i punti

di riferimento sono simulati utilizzando i

dati provenienti da log files in MDB o

RINEX precedentemente elaborati. Tutte

le funzionalità dell’applicazione GPS

Spider, come l’elaborazione del network,

la generazione di flussi di correzione ed il

logging dei dati funzionano in modalità di

rielaborazione allo stesso modo come se

stessimo lavorando in tempo reale,

rendendo possibile una simulazione

completa di un network di riferimento

operativo; il tutto risulta estremamente

utile se si ha intenzione di testare la

configurazione del network prima di

installare l’intera infrastruttura hardware

o per adeguare l’elaborazione alle

condizioni locali.

Il Concetto di Sicurezza

Il concetto di sicurezza del Leica GPS

Spider è pienamente integrato all’interno

della soluzione fin dalla sua ideazione e

non è stato implementato in un secondo

tempo come invece avviene nella maggior

parte degli altri casi. Tale concetto

provvede ad operare una separazione della

parte operativa e di elaborazione da quella

dedicata alla distribuzione dei dati,

proteggendo l’infrastruttura chiave del

sistema così come i dati sensibili relativi

all’utenza connessa col servizio RTK

centralizzato.

1. Trasmissione dei dati di osservazione grezzi dalla stazione di

riferimento al modulo di elaborazione del network

2. Processo di stima del network che include la risoluzione

delle ambiguità per ridurre le stazioni ad un medesimo

livello di ambiguità

3. (Opzionale) Posizione NMEA GGA inviata dal rover al

modulo di elaborazione del network. Le stazioni di

riferimento più appropriate vengono scelte per il rover a

seconda della sua posizione

4. Formazione e trasmissione di messaggi di network RTCM

3.0 utilizzando correzioni per la master station e differenze

di correzione per le stazioni ausiliarie

5. Elaborazione della posizione del rover ad alta precisione

usando informazioni complete dal network di riferimento

Figura 1 - Generazione di Master-Auxiliary Corrections (MAX)

per un rover

Figura 2

Un network di riferimento

comprendente un certo

numero di clusters

Figura 3

Un cluster che fornisce

Master-Auxiliary Corrections a

molti rovers, con ognuno di

essi che utilizza una cella

appropriata basata sulla sua

posizione

1. Trasmissione dei dati di osservazione grezzi dalla stazione di

riferimento al modulo di elaborazione del network

2. Processo di stima del network che include la risoluzione delle

ambiguità per ridurre le stazioni ad un medesimo livello di

ambiguità

3. Posizione NMEA GGA inviata dal rover al modulo di

elaborazione del network. Le stazioni di riferimento più

appropriate vengono scelte per il rover a seconda della sua

posizione. La master station viene scelta essendo la stazione

di riferimento più vicina al rover

4. Leica GPS Spider calcola le correzioni per il network

dedicate al rover e le applica alle osservazioni della master

station

5. Formazione e trasmissione di correzioni RTCM 2.3 o di

formati Leica dalla master station

6. Elaborazione della posizione del rover ad alta precisione

usando il network di riferimento

Figura 4 - Generazione di correzioni master-auxiliary (i-MAX) individualizzate per il rover

La componente chiave del sistema di

sicurezza di Leica GPS Spider è l’RTK

Proxy Server. Esso è situato all’esterno del

firewall e viene utilizzato per fornire i dati

di correzione agli utenti sia direttamente,

tramite ad esempio NTRIP o il TCP/IP,

che indirettamente attraverso un router

d’accesso. Le comunicazioni tra il modulo

di elaborazione del network (il Network

Server) e l’RTK Proxy Server possono

avere inizio solo grazie al Network Server.

Tutte le informazioni sensibili degli

utenti sono conservate all’interno di un

database coperto dal firewall e non

all’interno dell’ RTK Proxy Server e del

router d’accesso, come nel caso dei sistemi

concorrenti. Questo impedisce a qualsiasi

hacker che abbia intenzione di intrufolarsi

all’interno del Proxy Server (che di solito è

aperto su internet) di avere accesso alle

informazioni personali degli utenti o alle

diverse parti del sistema. Leica GPS

Spider riesce nell’arduo compito di

proteggere gli utenti da attacchi esterni e,

allo stesso tempo, di minimizzare gli

sforzi che si devono affrontare per

integrare il sistema all’interno delle

esistenti infrastrutture e procedure

informatiche.

Distribuzione dei dati,

gestione utenti e transazioni

Leica GPS Spider supporta

comunicazioni tramite NTRIP, TCP/IP,

seriale, radio, GSM, GPRS, CDMA e

modem oltre ai router d’accesso, che

possono essere utilizzati per interfacciare

le linee ISDN ed altre tecnologie per la

comunicazione. La soluzione offre anche

un servizio avanzato RTK centralizzato

che può distribuire le correzioni dal punto

singolo e più vicino con la stessa

flessibilità e sicurezza che si ottiene con le

correzioni per il network.

L’autenticazione, l’autorizzazione,

l’accounting e l’auditing (AAAA) sono

pienamente integrate all’interno di Leica

GPS Spider in maniera centralizzata,

sicura e semplice. L’operatore del network

sarà in grado di specificare a quale

singolo punto o correzione l’utente potrà

accedere; ogni connessione dell’utente

verrà affiancata dalla creazione di un log

file ed in seguito immagazzinata

all’interno di un log XML. Verranno

supportate le autenticazioni basate sul

numero telefonico, l’NTRIP, l’indirizzo IP

e NMEA GPUID.

Estratto da “Leica Geosystems Networked

Reference Stations White Paper”

A cura della redazione

GEOmedia 1 2005 49

AZIENDE E PRODOTTI

I nuovi prodotti “server” di ESRI

Due nuovi prodotti “server”

arricchiscono l'offerta ESRI, il

Tracking Server e l'Image Server .

Il Tracking Server consente la

gestione di messaggi provenienti da

eventi o veicoli che si muovono sul

territorio; è in grado di trasmettere

dati in tempo reale, acquisiti

contemporaneamente da più sorgenti e

in differenti formati, a client GIS

Desktop e/o applicativi Web ed è

utilizzabile in applicazioni per la

gestione flotte, le forze di polizia,

militari, vigili del fuoco, centrali

operative che controllano eventi

dinamici sul territorio.

Image Server permette di accedere e

visualizzare vaste quantità di

immagini residenti su file e effettuare

elaborazioni, anche complesse, “onthe-fly”

a richiesta; unifica i processi

di elaborazione e distribuzione su web

delle immagini aumentandone la loro

usabilità e il loro potenziale

nell'utilizzo in contesti GIS. Image

Server è in grado di servire una vasta

gamma di client GIS e CAD, quali

ArcGIS, ERDAS, GeoMedia, MapInfo,

AutoCAD e MicroStation. Inoltre

l'Image Server supporta lo standard

WMS e i browser HTML.

www.esriitalia.it


Siemens lancia Un Nuovo Standard A-GPS

Siemens sarà una delle prime compagnie a immettere sul

mercato terminali mobili con chip di rilevamento satellitare A-

GPS (Assisted Global Positioning Systems) conformi allo

standard SUPL (Secure User Plane Location) sviluppato dalla

Open Mobile Alliance (OMA). Questa soluzione permetterà di

abbassare i costi delle infrastrutture di rete necessarie ad offrire servizi di navigazione

satellitare, dal momento che i dati non avranno bisogno di protocolli o interfacce

dedicate ma potranno servirsi di quelli già esistenti nel segnale radio di rete. Nel

sistema A-GPS, a differenza del tradizionale GPS, il terminale mobile non riceve i dati

direttamente dai satelliti ma dal server di rete cui è collegato. Questa soluzione ha il

pregevole vantaggio di permettere l’uso di ricevitori satellitari anche in luoghi chiusi e,

inoltre, diminuisce i tempi d’attesa per l’acquisizione delle coordinate di posizione.


La cartografia digitale al servizio della nostra sicurezza

La nuova sala operativa operativa della Polizia di Stato (PS) entrata

in funzione a Varese può tranquillamente essere definita un gioiello

tecnologico. Grazie ad una serie di apparati integrati fra radio,

computer e telefoni il supporto nell’affrontare in maniera più

puntuale le emergenze sul territorio sarà assicurato. La cartografia

digitale svolgerà un ruolo di prim’ordine nel conoscere l’entità delle

forze sul territorio e la loro disposizione, utilizzando i più sofisticati

sistemi di rilevamento. Tra le novità della sala operativa è da

segnalare l’introduzione di un modulo capace di elaborare in tempo reale statistiche

sugli eventi e fornire un supporto alle decisioni da prendere sul campo.

La suddivisione del territorio del capoluogo in aree di competenza farà si che

l’interazione tra forze di polizia, carabinieri, vigili del fuoco ed ambulanze sia massima;

il tutto avverrà in tempo reale con l’ausilio di foto satellitari (che non sono, ovviamente,

in tempo reale) che fungeranno da importante supporto visivo. Nel varesotto dormono

già tutti più tranquilli…


LA PCI Geomatics affianca l’ESA su Coast Charts

La PCI Geomatics (www.pcigeomatics.com) sta aiutando con le sue tecnologie l’Agenzia

Spaziale Europea (ESA – www.esa.int) nello svolgimento del progetto Coast Charts. Il

progetto, seguito dalla LogicaCMG (www.LogicaCMG.com) è interamente finanziato dal DUE

(Data User Element) dell’ESA; il DUE nasce come componente programmatica dell’EOEP

(Earth Observation Envelope Programme) ponendosi l’obiettivo di incoraggiare la creazione di

un rapporto stabile e di lungo termine tra le comunità di utenti e l’insieme delle scienze

dell’osservazione della Terra. Coast Charts permetterà la delineazione di più di 6000 km di

coste africane occidentali, favorendo altresì la creazione di tabelle per la normale navigazione

marittima aggiornabili tramite le osservazioni satellitari. Il progetto Coast Charts punta

insomma a sviluppare e qualificare le informazioni all’interno di un sistema informativo

costiero, favorendo anche la creazione di mappe delle zone interessate utilizzabili

operativamente dalle organizzazioni idrografiche. Per ulteriori informazioi sul progetto:

www.logicacmg.com/COASTCHART.

Per informazioni sul programma DUE: www.esa.int/due/ .


50 GEOmedia 2 2005

AZIENDE E PRODOTTI

Aggiornamenti per ERDAS e LPS

ERDAS Imagine 8.7 e Leica Photogrammetry Suite (LPS)

usufruiranno da oggi di nuovi aggiornamenti. Lo ha

annunciato Leica Geosystems nell’intento di apportare notevoli

migliorie alle performances delle due soluzioni. Entrambi gli

aggiornamenti sono disponibili a livello mondiale ed è

possibile entrarne in possesso anche tramite il sito ufficiale di

Leica (http://gis.leica-geosystems.com) alla voce “supporto

tecnico”.


Dalla Thales il MobileMapper Pro Package

Grazie al MobileMapper Pro

Package sarà possibile ottenere

post processings DGPS

inferiori al metro come

caratteristica di serie sui

dispositivi MobileMapper della

Thales. I dati DGPS che prima

offrivano una precisione in

tempo reale di 2-3 metri,

potranno essere ora post

processati in ufficio,

comodamente seduti, al fine di

ottenere informazioni di

rilevamento con uno scarto non

superiore ai 70cm su baselines

di più di 50km. Complementarmente al MobileMapper Pro

Package troviamo il MobileMapper Beacon, un ricevitore a

correzione differenziale dotato di Bluetooth grazie al quale

sarà possibile il libero accesso a correzioni DGPS

all’interno di una rete di spots sparsi per il mondo.

Entrambi i dispositivi sono spinti da quattro normali

batterie stilo e sono concepiti per una massima portabilità

nelle più estreme condizioni climatiche.

Finalmente il Software Anti-Tombarolo

Nei prossimi giorni il Cnr e

lÚniversità di Lecce

consegneranno ai

Carabinieri del nucleo tutela

patrimonio artistico un

software che permetterà di

controllare telematicamente

tutti i siti archeologici della regione. Grazie a questo

programma, capostipite del genere in Italia, le forze

dellórdine avranno a disposizione una specie di inventario

dei tesori nascosti della regione Puglia. Línformatica entra

dunque nella storia per necessità scientifica ma anche di

conservazione dei siti. Il lavoro effettuato dallo staff del

professor Marcello Guaitoli, preside della facoltà di Beni

culturali a Lecce e straordinario di Topografia dellÍtalia

antica, diventerà un supporto fondamentale per gli

archeologi che studiano la Puglia. Ma aiuterà anche le forze

dellórdine che da anni combattono il fenomeno delle razzie

nei siti archeologici e in particolare nelle tombe: i computer

potranno, forse, definitivamente debellare il problema dei

tombaroli. Grazie alla catalogazione informatica dei siti,

infatti, i militari saranno sempre a conoscenza del

contenuto storico dei vari scavi ed eventualmente capire

anche quali siti piuttosto che altri sono a rischio saccheggi.

Arpi e Salapia rappresentano i siti più saccheggiati ma non

sono certo gli unici. Nel corso degli anni, i tombaroli hanno

battuto a tappeto Canosa e Trinitapoli. Così come,

sporadicamente, sono passati anche da Egnazia, Monte

Sannace, dagli scavi in provincia di Taranto e da Roca

Vecchia, nel Salento.


www.thalesnavigation.com


L’ Etna sotto stretta sorveglianza

Una rete satellitare Gps dell’Istituto Nazionale di Geofisica e

Vulcanologia, costituita da più di 80 rilevatori e da 12 stazioni

permanenti, monitorerà l’attività dell’Etna.

Il sistema servirà per seguire con precisione e in dettaglio gli

stati di deformazione del vulcano e per aggiornare gli ultimi

movimenti.E’ infatti in corso un’ impegnativa campagna che

viene svolta annualmente dai ricercatori e dai tecnici dell’unità

funzionale deformazioni e geodesia della sezione di Catania.

L’Etna è un vulcano mobile: alcuni dei suoi versanti si gonfiano

e scorrono in funzione della risalita o della discesa dei magmi

lungo i condotti ed il versante orientale in particolare tende a

scivolare verso il Mar Ionio. Per queste ragioni i ricercatori

hanno pensato di monitorarlo con maggiore attenzione.


GEOmedia 2 2005 51

AZIENDE E PRODOTTI

Una Reference Station ad Hoc da Sokkia

Le soluzioni per Referene Station non

vengono realizzate con apparati GPS

di comune uso, ma devono per loro

natura impiegare sia un sistema GPS

di alta affidabilità e qualità, sia un

apparato elettronico di gestione di

natura specifica ed altamente

industriale.

A questo proposito, Sokkia ha per la

prima volta reso disponibile una

stazione di riferimento, del tipo

GSR2700 RS, accompagnandola da

una specifica soluzione software di

gestione: il GSR Reference Station

Software. Tra le più avanzate

disponibili in commercio, la stazione

di riferimento permette agli utenti di

accedere ad importanti informazioni

GPS direttamente attraverso Internet

24 ore al giorno, 7 giorni alla

settimana. La GSR2700 RS

comprende un ricevitore GPS di alta precisione in doppia frequenza, un PC

di livello professionale con tecnologia Pentium ed un Hard Disk da 80GB,

porta Ethernet per facilitare le connessioni, e rack di montaggio a

cremagliera da 19”.

Il software in dotazione GSR Reference Station Software può essere anche

acquistato separatamente ed essere impiegato con un'ampia varietà di

ricevitori GPS Sokkia, compresi il Radian IS, il GSR2600 ed il GSR2650 LB.

Grazie al fatto che si può accedere al software da qualsiasi computer dotato

di un qualsiasi browser, esso può essere impiegato per creare numerose

sessioni di raccolta dati customizzate contemporaneamente, creare files

personalizzati (con nome, durata, intervallo tra le epoche, sessione e

maschera di elevazione), spedire automaticamente files ad un server FTP,

notificare automaticamente via e-mail lo stato del sistema, effettuare

l'upload remoto di firmware per il ricevitore, visualizzare graficamente le

informazioni satellitari passate ed in corso d'opera (numero, DOP, ecc.);

l'utilizzo ideale avviene su piattafroma Microsoft Windows XP Professional.

www.sokkia.com


ER Mapper versione 7.0

La ER Mapper si riaffaccia sul mercato

con un aggiornamento per l’omonima

soluzione per il processamento delle

immagini da utilizzarsi in ufficio o nelle

applicazioni per il web. La versione 7.0

di ER Mapper offre un pieno supporto

per i files JPEG 2000, in conformità ai

vigenti standard ISO. L’efficienza e il flusso di lavoro subiranno, grazie a questa

nuova versione, una grande impennata dal momento che la 7.0 è dotata di tredici

nuove funzioni automatizzate atte proprio a questo scopo. Una versione di prova

è disponibile al sito www.ermapper.com/downloads/request_cd.aspx


52 GEOmedia 2 2005

SOKKIA

TERRA E SPAZIO

Guida, Navigazione

e Controllo: dalla

di Fabrizio Bernardini

Terra alla Luna

I superlativi si sprecano quando si racconta la più grande avventura del XX secolo:

l'esplorazione umana della Luna che culminò tra gli anni '60 e '70 con il programma

Apollo. Tra i tanti “miracoli” tecnologici sviluppati nell'ambito del programma e nel

ristretto intervallo temporale di un decennio, si deve annoverare senza dubbio il

sistema di Guida, Navigazione e Controllo sviluppato sia per il Modulo di Comando

e Servizio che per il Modulo Lunare, i due veicoli abitati del progetto Apollo.

Sebbene in quest'ambito gli aspetti di interesse siano molteplici (“in primis”, lo

sviluppo del computer di bordo), ci limiteremo in questo articolo a spiegare quali

furono i metodi ideati per viaggiare dalla Terra alla Luna in maniera indipendente ed

autonoma.

Nel termine composito di Guida,

Navigazione e Controllo (Guidance,

Navigation and Control, o GN&C) è

racchiusa l'essenza stessa del

problema antico come l'uomo della

gestione dello spostamento di un

veicolo da un luogo ad un altro. In

questa moderna interpretazione il

problema viene diviso in tre parti: la

Navigazione (per determinare dove

ci si trova e che percorso seguire),

la Guida (per determinare le azioni

necessarie a seguire il percorso

stabilito) ed il Controllo (per mettere

in pratica le decisioni di guida). In

un sistema tecnologico queste tre

parti operano concorrentemente e

continuamente fino al

raggiungimento della meta.

In questa breve serie ospitata da

“Terra e Spazio” vogliamo

descrivere per sommi capi alcuni

aspetti di Guida, Navigazione e

Controllo relativi a diverse esigenze

di “trasporto” concentrandoci

soprattutto sulla parte di

Navigazione.

Introduzione

Il problema che gli specialisti del

MIT, Massachussets Institute of

Technology, dovettero affrontare

all’inizio degli anni ’60 era senza

precedenti. Nonostante le formulazioni

necessarie per realizzare un sistema di

Guida, Navigazione e Controllo fossero

note, la necessità di dotare gli

astronauti dell’Apollo di un sistema

completamente autonomo dai sistemi a

terra (per scongiurare che la perdita

dei collegamenti radio potesse avere

conseguenze tragiche) impose un

contesto di progetto di portata quasi

irraggiungibile. Ma l’inventiva di

quegli anni, difficilmente riscontrabile

oggigiorno, risolse brillantemente il

problema; e lo risolse ricorrendo ad

una versione avanzata dello strumento

simbolo stesso della navigazione, il

sestante, coadiuvato da sensori e da

un computer così avanzato per l’epoca

da suscitare ancora interesse

oggigiorno.

La missione

Per andare dalla Terra alla Luna e

ritorno, la missione venne divisa in

fasi:

il lancio, fino all’orbita terrestre

l’immissione in una traiettoria

translunare

la navigazione tra la Terra e la

Luna

l’immissione in orbita lunare

la permanenza in orbita lunare

(durante la quale il Modulo Lunare

scende sulla superficie per poi

ripartire per riagganciarsi al Modulo

di Comando)

l’uscita dall’orbita lunare verso la

Terra

la navigazione tra la Luna e la

Terra

il rientro nell’atmosfera terrestre.

Ognuna di queste fasi fu

caratterizzata da precisi requisiti di

Guida, Navigazione e Controllo

Navigazione: sistema in grado di determinare la posizione e la velocità attuali e di

mantenerne aggiornata la conoscenza per mezzo di diversi sensori.

Guida: sistema che genera i comandi necessari per passare dalla posizione (e

velocità) attuali alla posizione (e velocità) desiderate.

Controllo: sistema che interpreta i comandi di guida e agisce sugli organi di moto

del veicolo per effettuare le variazioni di moto comandate.

corrispondenti ad almeno altrettanti

programmi all’interno del computer di

bordo. Volutamente abbiamo

tralasciato le fasi del volo del Modulo

Lunare, per non appesantire troppo

l’argomento. Per ridurre ulteriormente

la complessità del discorso

trascureremo pure i dettagli delle fasi

“propulsive”, come il lancio, l’entrata e

l’uscita dall’orbita, concentrandoci

dunque sull’essenza del problema della

navigazione spaziale.

Il problema dell’assetto

Poiché il volo spaziale non ha

vincoli di riferimento (come invece

succede, ad esempio, nella navigazione

marittima, vincolata alla superficie del

mare) il problema di determinare la

propria posizione richiede prima di

risolvere il problema di determinare (e

mantenere aggiornato) il proprio

assetto, ovvero l’orientamento del

veicolo rispetto al sistema di

riferimento delle stelle fisse (un

sistema di riferimento cosiddetto

inerziale). Determinare l’assetto è un

po’ come dire, sulla superficie, in che

direzione si sta guardando rispetto al

Nord geografico (o magnetico), solo

che nello spazio il “Nord” può essere,

ad esempio, quello celeste oppure

l’asse di rotazione di un pianeta o

ancora la verticale locale rispetto alla

superficie che si sta sorvolando. Tutti i

54 GEOmedia 2 2005

TERRA E SPAZIO

riferimenti sono comunque, in un

modo o nell’altro, riconducibili alla

sfera celeste.

La determinazione dell’assetto è

concettualmente facile: utilizzando un

piccolo telescopio solidale con il

veicolo si osserva prima una stella

nota, poi si ruota il veicolo fino ad

osservare un’altra stella nota, a circa

90 gradi dalla prima. Le due misure

danno, senza ambiguità, il rilevamento

dell’assetto del veicolo. L’assetto così

determinato deve essere poi mantenuto

aggiornato, per non dover ripetere

continuamente la procedura. Per

questo si ricorre ad un dispositivo

giroscopico denominato IMU (Inertial

Measurement Unit) altrimenti noto

anche come Piattaforma Inerziale.

Questo è costituito da tre giroscopi,

montati rigidamente a 90 gradi uno

rispetto all'altro ed individuanti un

sistema di riferimento cartesiano.

L'insieme dei tre giroscopi è libero di

ruotare rispetto al veicolo perchè

vincolato alla struttura mediante tre

assi di rotazione.

La posizione intorno ai tre assi è

rilevata dal computer di bordo per

determinare l'assetto del veicolo

rispetto alla piattaforma inerziale.

Poichè i tre giroscopi mantengono

fisso l'orientamento della piattaforma

rispetto alle stelle fisse, è possibile

legare l'assetto del veicolo alla sfera

celeste in ogni istante.

In altre parole, la procedura di

determinazione dell’assetto serve allora

a stabilire il legame tra la piattaforma

e la sfera celeste, mentre la misura

degli angoli tra il veicolo e l’IMU

offre il legame tra questo e la

piattaforma.

Una volta effettuata la procedure di

cui sopra, l’assetto del veicolo spaziale

è sempre noto con una semplice

trasformazione di angoli.

La navigazione stellare

Per un veicolo spaziale navigare con

le stelle dovrebbe essere una cosa

naturale, tuttavia per poter

determinare la propria posizione nello

spazio le stelle solamente non sono

utili perché troppo lontane (infatti

sufficientemente lontane da poterle

considerare un sistema di riferimento

indipendente dalla posizione).

Il problema si risolve in maniera

classica. Come sul mare si ricorre al

sestante per misurare con precisione

l’altezza di un astro dall’orizzonte

(relativamente vicino), così i veicoli del

progetto Apollo usavano un sestante

per determinare la distanza tra una

stella ed un corpo celeste

(relativamente vicino).

Durante il volo tra la Terra e la

Luna, è possibile triangolare la

posizione del veicolo nello spazio

dall’intersezione di due circonferenze

non complanari, usando anche qui due

misure, una rispetto alla Terra ed una

rispetto alla Luna,.

In considerazione della precisione

richiesta dalle misure non è

ovviamente possibile usare la Terra o

la Luna come “punti” perché

relativamente troppo grandi. Si usa

allora, come riferimento, l’orizzonte

del corpo celeste e, più precisamente,

il punto dell’orizzonte che si trova

proprio “sotto” la stella usata per la

misura.

Il “sestante spaziale”, anch’esso

montato solidale alla struttura del

veicolo, e vicino al telescopio

menzionato nel paragrafo precedente,

veniva allora usato ruotandolo al fine

di allineare una scala graduata con la

retta che congiunge la stella con

l’orizzonte prescelto e misurando

l’angolo orizzonte-stella. La misura era

mediata dal computer di bordo che

mediante sensori determinava l’angolo

richiesto nell’istante preciso in cui

l’astronauta-navigatore pigiava un

pulsante di “mark”. Effettuata la

misura, per esempio tra una stella e

la Terra, si modificava l’assetto del

veicolo per eseguire una misura

analoga tra un’altra stella e la Luna.

Dalle due misure il software di bordo

era in grado di desumere

accuratamente la posizione del veicolo

nello spazio. Con misure successive,

anche dopo poco tempo, era possibile

registrare altre posizioni e, dalla

successione di queste, si ricavava

anche la velocità del veicolo.

La misura dell’angolo tra una stella

e l’orizzonte poneva, nel caso della

Terra, un problema non indifferente:

quello della determinazione

dell’orizzonte nonostante la presenza

dell’atmosfera. L’errore introdotto era

infatti sensibile se non si adottavano

accorgimenti particolari che andavano

dall’utilizzo, nel sistema di

navigazione, di un sensore elettronico

di orizzonte (che lavorando

nell’infrarosso non “vede” l’atmosfera)

e l’addestramento degli astronauti per

una buona stima ottica dell’orizzonte

reale. In casi estremi, per misure di

GEOmedia 2 2005 55

TERRA E SPAZIO

emergenza, era anche possibile definire

come misura anche l’istante di tempo

in cui una determinata stella veniva

ad essere occultata dall’orizzonte della

Terra o della Luna. Misure di questo

tipo, che richiedevano solo la misura

del tempo anche per mezzo dei

cronografi da polso degli astronauti,

potevano essere inviate a terra via

radio, dove la posizione del veicolo

veniva subito calcolata.

La navigazione in orbita

Quando in orbita intorno alla Terra

o alla Luna, il metodo preferito di

determinazione della posizione (e della

velocità) era simile al precedente ed

analogo alle tecniche di triangolazione

usate in navigazione costiera. In

pratica il sestante spaziale veniva

usato per determinare la direzione

precisa di un oggetto chiaramente

identificato sulla superficie, un

‘landmark’. I ‘landmark’ erano

predefiniti in base alle esigenze di

missione e se per la Terra si potevano

usare caratteristiche geografiche in un

certo senso familiari, sulla Luna si

dovettero definire punti su un

territorio alieno e dai pochi riferimenti

utili per l’orientamento. In pratica

furono molto spesso considerati come

‘landmark’ lunari i pinnacoli formatisi

al centro dei crateri di più grandi

dimensioni ovvero alcune montagne

particolarmente riconoscibili.

Da misure successive effettuate sullo

stesso ‘landmark’, o da misure

effettuate su ‘landmark’ diversi, il

computer di bordo era in grado di

“raffinare” la posizione del veicolo fino

alla precisione richiesta. Per queste

misure l’astronauta-navigatore operava

Esempio di misure per la navigazione che combina il

rilevamento stellare rispetto ad un landmark “vicino”

ed il rilevamento stellare rispetto al corpo celeste

“lontano”.

con il telescopio, orientando il veicolo

alla ricerca del ‘landmark’ e con il

sestante per misurare l’angolo lungo

una direzione di riferimento. Un

livello superiore di precisione si

otteneva includendo anche misure

stellari. In particolare era possibile

combinare misure stellari che usando

la Terra (se in orbita intorno alla

Luna, o viceversa) come riferimento,

oppure utilizzare misure stellari

direttamente con riferimento ad un

‘landmark’.

Il vettore di stato

Di un veicolo spaziale, per poter

espletare le diverse funzioni di Guida,

Navigazione e Controllo, occorre allora

conoscere il cosiddetto “vettore di

stato”. Questo termine racchiude

semplicemente la nozione della

Posizione e della Velocità del veicolo

in un precisto istante di Tempo. In

condizioni “nominali” (termine gergale

per dire “quando tutto va come

previsto”) è l’infrastruttura di terra

che determina posizione e velocità del

veicolo e comunica il vettore di stato

al computer di bordo dello stesso.

All’astronauta rimane solo il compito

di verificare, di tanto in tanto, il

corretto riferimento di assetto.

Altrimenti abbiamo visto come sia

possibile determinare posizione e

velocità autonomamente. Una volta

noto il vettore di stato è possibile

aggiornarlo, o meglio “propagarlo” nel

tempo, per mantenere una stima

attuale di posizione e velocità e per

calcolare nuove traiettorie o altre

manovre. Il computer di bordo dei

veicoli Apollo effettuava questo

compito in tre modi diversi. Quando

in orbita intorno ad un pianeta, il

vettore di stato veniva aggiornato

applicando “semplicemente” le formule

kepleriane del moto intorno ad un

corpo celeste. Quando in volo tra la

Terra e la Luna le stesse formule

dovevano essere applicate con

riferimento al corpo

“gravitazionalmente” più vicino, ma

tenendo conto anche degli effetti

perturbativi dell’altro corpo e del Sole.

In pratica si definiva una zona di

confine, detta “sfera di influenza”, che

definiva se usare la Terra o la Luna

come corpo di riferimento primario.

Quando ci si trovava nella “sfera di

influenza” della Terra, si usavano la

Luna ed il Sole nei calcoli

perturbativi, altrimenti (nella sfera di

influenza della Luna) si usavano la

Terra ed il Sole. Per questi due modi

di “propagazione” le imprecisioni di

“propagazione” del vettore di stato si

accumulavano però nel tempo ed era

sempre possibile “correggere” la stima

attuale mediante qualche osservazione

di stelle o di ‘landmark’ fatte con il

sestante.

Il terzo modo per propagare il

vettore di stato veniva usato durante

le manovre propulsive.

Le manovre

Una volta noti in ogni istante

l’assetto del veicolo, la sua posizione e

la sua velocità, è possibile calcolare

nuove traiettorie utilizzando diverse

funzioni del sistema di guida. Se si

escludono il lancio dalla Terra ed il

56 GEOmedia 2 2005

L’astronauta Jim Lovell durante l’esecuzione di misure di navigazione

alla postazione di lavoro del sestante e del telescopio. Notare a destra, in

alto, il pannello di controllo del computer di bordo.

rientro nell’atmosfera, le manovre più critiche erano le

l’immissione nelle traiettorie trans-lunare e trans-terrestre, e le

manovre orbitali per il ‘rendezvous’ tra il Modulo Lunare ed il

Modulo di Comando e Servizio.

Ogni manovra veniva precalcolata a Terra e a bordo si

verificava che il computer del veicolo arrivasse alla stessa

“soluzione”. Ovviamente era possibile calcolare le manovre in

maniera del tutto autonoma. Con “calcolare una manovra” si

intende sostanzialmente la determinazione dell’istante di tempo

di accensione del motore di manovra, della durata della spinta

e la direzione della stessa. L’esecuzione della fase di spinta era

di solito effettuata dal computer di bordo che, oltre a rispettare

i tempi, si preoccupava di rispettare anche le direzioni di

spinta al fine di ottenere le variazioni di velocità necessarie.

Durante le fasi di spinta le leggi kepleriane per

l’aggiornamento del vettore di stato non sono più applicabili e

si utilizzava un terzo modo che faceva tesoro delle accelerazioni

misurate mediante appositi sensori e dalla nozione della forza

gravitazionale impartita dal pianeta nel punto in cui ci si

trovava. Integrando tali informazioni secondo le leggi della

dinamica era possibile aggiornare continuamente il vettore di

stato del veicolo al punto tale da poter calcolare, per certe

manovre, una correzione di spinta in tempo reale. In questo

senso le funzioni di Navigazione e di Guida operavano

concorrentemente fino al termine della manovra. Al termine

della stessa si riprendeva la “propagazione” convenzionale del

vettore di stato e se necessario se ne raffinava la conoscenza

con qualche misura di navigazione.

Conclusioni

Non è possibile descrivere in poco spazio tutti gli aspetti di

questo affascinante argomento. E’ interessante però ricordare

che quando, nel Dicembre del 1968, tre astronauti lasciarono

per primi l’orbita terrestre alla volta della Luna (Apollo 8), il

sistema di navigazione non era mai stato dimostrato a distanze

lunari. I risultati dimostrarono che era possibile affrontare in

modo indipendente tutte le fasi critiche della missione inclusi

l’inserimento in orbita lunare (errore inferiore alle 2 miglia

nautiche nella stima del perilunio) ed il rientro nell’atmosfera

terrestre (errore intorno agli 0.1 gradi nel corridoio di rientro).

Autore

FABRIZIO BERNARDINI

ARTE E SCIENZA

I volti della

scienza di

Caravaggio

di Francesca Salvemini

N

ell’umanesimo estetico di

Caravaggio estasi e visione

sopraggiungono

immedesimate alla realtà sensoriale

nello spazio universale oscuro della

fenomenologia quantitativa della nuova

scienza.

La Madonna del Rosario di Vienna,

Kunsthistorisches Museums, che nei

pellegrini cui S.Domenico tende il

rosario ritrae quattro risanati

nell’epidemia di colera del 1606 - tra

loro S.Caterina vestita identicamente

alla Maddalena della Deposizione, gli

stessi piedi fangosi della Madonna di

Loreto - da una contemporaneità

quotidiana nella visione, mostra

nell’ombra i segni del martirio di

S.Sisto.

Nel laico che nel dipinto volta le

spalle alla Vergine con lo sguardo

astratto rivolto agli osservatori è il

ritratto storico del settantenne

scienziato Giambattista della Porta,

autore del De humana physiognomonia

e di un De refractione, psicologia

descrittiva dell’impressione fisionomica

e dei fenomeni morbosi osservati tra

scienza della percezione e magia

naturale, lo studio del soprannaturale

sul coinvolgimento emotivo nei gradi

d’illuminazione del ritratto.

Il volto scavato e senza barba come

nella Medusa dagli occhi fervidi

d’immaginazione dell’oratoriano sullo

sfondo, che nel 1977 sembra aver

suscitato l’impassibilità cinematografica

soggiogante di Obi-Wan-Kenobi nel

film ‘Star wars’, è un’autoritratto:

Caravaggio visibilmente invecchiato

dell’incisione [Michel Angelo Marigi da

Carawagio] nell’Academia di Joachim

von Sandrart.

Complesso il significato della pala di

culto mariano commissionatagli a

Roma per una cappella privata dalla

corte estense nel 1605, finita a Napoli.

La visione mistica della Vergine

che assorbe emotivamente episodi

autobiografici ed avvenimenti storici

contemporanei nella disposizione

fenomenica di una porzione di materia

interstellare, antepone lo studio e

l’osservazione dell’ombra radente nel

Pantheon, nella luminescenza

polarizzata dall’incidenza di una lente,

agli effetti fisiologici dei quattro umori

corporei sull’organismo umano.

Acquistata nel 1607 dai Gonzaga la

Morte della Madonna al Louvre,

proiezione delle ombre di una tenda

alzata da un’alta finestra in una

stanza - le “Nozze di S.Caterina” di

Palazzo Carmignano a Napoli in

Capaccio i “deux Moines et un jeune

homme couché et vu en raccourci” del

taccuino di Cochin in un probabile

Palazzo Francavilla - dalla chiesa di

S.Paolo ad Anversa alla raccolta

viennese la Madonna del Rosario.

Con Giambattista Della Porta il

risalto fotografico dei modelli restituiti

alla memoria del pittore, nell’abito

monastico, scopre alla luce spiovente

nella penombra la fisionomia di

Incamminati nella cerchia dei Gonzaga

e degli Herrera, Agucchi e Annibale

Carracci - secondo Malvasia “forzato

pure a dire il suo parere sopra una

Giuditta del Caravaggio”, primo piano

nella lanterna scoperto dal tragico

sipario di uno studio d’anatomia -

esponenti in quegli anni del

naturalismo classicista asserito nelle

tendenze pauperistiche delle

congregazioni domenicane e dei

minoriti.

Nella cappella del Pio Monte della

città di Napoli, secondo D’Engenio

[1623] costruita nel 1605, la chiesa

“della Pietà” nella postilla Gallacini al

biografo Mancini, la pala imponente in

cui la nitidezza telescopica della

Madonna del Rosario è sfrangiata e

scontornata in camera oscura dai

bagliori di una torcia nella strada: le

Sette opere di Misericordia

Qui sopra, Caravaggio, Flagellazione, Napoli,

Capodimonte.

In alto, Caravaggio, Madonna del Rosario, Vienna,

Kunsthistorisches Museums

58 GEOmedia 2 2005

GCarto iNet una famiglia di prodotti

basati su tecnologia proprietaria per la

cartografia e la gestione del territorio,

modulabile e scalabile secondo le

esigenze dell'Utente.

I prodotti disponibili permettono la

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client/server e miste, anche attraverso

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Il sistema di sviluppo basato su ActiveX

ha permesso la realizzazione di

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Importanti Aziende ed Enti utilizzano

i vari componenti di GCarto iNet nei

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Della famiglia GCarto iNet fanno

parte :

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di altissimo livello e da uno sviluppo

continuo.

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Tel. 0434/571581

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ARTE E SCIENZA

commissionata tra il 6 ottobre e l’11

novembre 1606, data dell’epigrafe di

Paolo V.

In primo piano la carità di

S.Martino, nel viandante con il

cappello piumato e la spada, che,

nell’agiografia della parabola del Buon

Samaritano, taglia metà del suo

mantello per donarlo ai poveri, i santi

Francesco con le mani giunte in

preghiera e la stampella del lebbroso

simbologia della croce - Giuseppe

Vermiglio nel S.Francesco di Cremona

che ne è tratto - e vicino in basso

Lorenzo, sotto di lui fra i turiboli, il

sacchetto di elemosine degli ordini

mendicanti, Lorenzo De Franchis tra i

committenti, ‘vestire gli ignudi’ e

‘assistere gli infermi’.

Un’altra carità romana della

predicazione oratoriana Pero, Tullia

negli storici napoletani, il volto della

cantante Adriana Basile della Salomé

di Londra, la Filomena interprete della

biblica Salomé negli intermezzi

dell’‘Oratorio di S.Giovanni’ ricordata

da Giambattista Marino, che sfama

Cimone imprigionato dai

Memorabilium Libri di Valerio

Massimo, ‘dar da mangiare agli

affamati’ e ‘visitare i carcerati’.

S.Nicola nel sacerdote con il cero,

tra gli artisti e i letterati che

costellarono l’universo di Caravaggio,

il ritratto del cardinale Maffeo

Barberini dalla corta barba squadrata,

mentre illumina la visione del corpo

di un bambino, i piedi prominenti da

un muro sorretti da S.Vito, nei

documenti, ‘seppellire i morti’.

Sansone che si disseta dalla

mascella d’asino (Libro dei Giudici,

15), secondo Bellori un “fiasco”, il

ritratto del compositore Claudio

Monteverdi, dallo stesso volto di

Sansone il S.Gerolamo Worcester, ‘dar

da bere agli assetati’. L’Assunzione

della Madonna col Bambino apparsa

nel coro di angeli e Giacomo dalla

conchiglia sul cappello e il bastone del

pellegrinaggio a Compostela, nel suo

viso il poeta Giambattista Marino,

‘alloggiare i viandanti’, attributi di

S.Giacomo Maggiore.

Infine l’apostolo Pietro - il prelato

nel Wadsworth of Hartford Ribera -

l’oste che gli indica la via dell’esilio, il

ritratto di Paolo V, secondo Bellori

dipinto a sedere, la stessa fisionomia

del principe Camillo Borghese nel

cardinale a mezza figura in collezione

privata a Firenze: i sette episodi

caritatevoli corporali nei martirologi

notturni della Legenda aurea.

Nei volti di contemporanei delle

Sette Opere di Misericordia Maffeo

Barberini poeta e letterato, tre i

“ritratti che fece per Barbarino” nella

storiografia del medico Mancini.

I tratti somatici di Galileo Galilei,

virtuosa vittima delle controversie

astronomiche, nel profilo di Cimone,

che da un reticolo di sbarre di

prigione scruta l’universo, un cielo

mirabile di angeli in volo

nell’atmosfera terrena.

Nel dire la chiesa della Misericordia

“con principali pitture fatte da

Michelangelo da Caravaggio” ricordata

unicamente a Napoli da D’Engenio

[1623], tra le opere “di suo” nella

postilla Gallacini specificando: “Nella

chiesa della Pietà posta nella strada

che va alla vicaria di suo vi sono più

tavole, particolarmente quella dell’altar

maggiore.”, secondo Celano nel 1758

l’unica rimastavi.

L’“Ecce homo”, l’“Incoronazione di

spine”, finito di pagare dai De

Franchis - ‘un Christo nudo tra

ladroni non perfetto alla colonna’ nel

sequestro di Paolo V - che lo

riscattarono al Vicerè conte di

Benavente, nella luce riverberata del

fuoco della Negazione di Pietro nel

corso di mezzo secolo di copie

dell’istantaneità dei suoi cinque episodi

della Passione - Negazione,

Flagellazione, Ecce homo,

Incoronazione di spine, Crocefissione -

Flagellazione di Bellori per la cappella

De Franchis a S.Domenico Maggiore,

dov’era sempre nel 1788.

Caravaggio, Le Sette Opere di Misericordia, Napoli,

Pio Monte della Misericordia, con rispettivo

particolare

Autore

FRANCESCA SALVEMINI

Ritratto di C.Monteverdi

60 GEOmedia 2 2005

AGENDA

2005

9 a Conferenza Nazionale ASITA

Federazione delle Associazioni Scientifiche per le Informazioni Territoriali e Ambientali

15 - 18 novembre 2005, Catania

Centro Congressuale “Le Ciminiere”

L’esposizione tecnico-commerciale ASITA si svolgerà all’interno del Centro Congressuale

“Le Ciminiere” in prossimità delle aule convegnistiche per favorire l’incontro tra gli

operatori specializzati nel settore dell’informazione geografica.

La sezione espositiva presenterà, come sempre in passato, un vasto panorama di

innovazioni tecnologiche volte alla modernizzazione e allo sviluppo del settore e sarà

aperta gratuitamente al pubblico per incentivare le presenze e l’avvicinamento delle

persone al mondo dell’informazione geografica.

Contatti e Informazioni:

Luciano RINALDI, Luigi LUPO

Segreteria Organizzativa ASITA

c/o CNR IREA

Via Bassini, 15

20133 Milano

Tel: 02 23699456

Fax: 02 23699300

email: conferenza@asita.it

Il 16 Novembre 2005 in tutto il mondo Associazioni, Enti , Aziende, Università e Scuole

aprono le porte al pubblico con convegni, seminari e percorsi tematici per la

diffusione della cultura geografica e delle applicazioni delle

tecnologie GIS. Il GIS Day nasce nell’ambito della Geography

Awarness Week, iniziativa sponsorizzata dalla National Geographic

Society, Associaton of American Geographes, University Consortium

for Geographic, Information Science, United States Geological

Survey, Library of Congress, ed ESRI. Quest’invito è rivolto agli

operatori GIS che sono interessati a cooperare con il Comitato

Organizzatore Italiano del GIS Day 2005, per realizzare presso le

proprie sedi workshop, seminari, open house ed altre iniziative

promozionali della cultura GIS.

Resctructura, Il cantiere delle idee

email: info@esriitalia.it

Restructura, Il cantiere delle idee, tradizionale appuntamento dedicato alla

ristrutturazione edilizia, giunge quest’anno alla sua 18esima edizione, in programma a

Lingotto Fiere dal 24 al 27 novembre prossimo.

La manifestazione, che da sempre mira a mettere in contatto gli operatori e il grande

pubblico, presenta tutte le novità di un settore in continua espansione.

L’edizione 2005 di Restructura presenterà rispetto alla passata edizione, un riassetto

organizzativo dei settori merceologici su tre aree tematiche.

Organizzazione: Promotor International S.p.A.

Via Nizza, 294 - 10126 Torino - ITALY

Tel: +39.011.6644111

Fax: +39.011.6646642

P.Iva 01956421208

email: info@restructura.com

www.promotorinternational.it

GIS avanzato

Dati GIS e GPS nella

Pianificazione Territoriale

Corso sui Sistemi Informativi

Geografici

Cosenza

10-14 Ottobre

Italdidacta S.r.l.

web: www.italdidacta.it

Intergraph Users

Group Italiano

Firenze - Centro Congressi

Grand Hotel Baglioni - Piazza

Unità d’Italia, 6

13-14 Ottobre

Tel: +39-055-23.580

Fax: +39-055-23.58.88.95

Web: www.iugi.it

Email: info@hotelbaglioni.it

SAIE 2005

Salone Internazionale

Dell’Industrializzazione

Edilizia

Bologna – Quartiere Fieristico

di Bologna

12-16 Ottobre

Tel: +39 051 282111

Fax: +39 051 6374013

Web: www.saie.bolognafiere.it

Email: saie@bolognafiere.it

”Il Dominio Dello Spazio –

Scienze, Tecniche,

Rappresentazioni”

Convegno

Torino – Centro Congressi del

Lingotto sala 500, Via Nizza

280

20-21 Ottobre

Tel: +39 011 31 68 677

Fax: +39 011 31 68 970

Web: www.spazio.csi.it

Email: spazio@csi.it

SINERGY 2005 – The

International Energy Forum

Rimini – Fiera di Rimini

9-11 Novembre

tel: +39 0541 744292

Web: www.internationalsinergy.com

Email: m.morigi@riminifiera.it

62 GEOmedia 2 2005

Leica SmartStation

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Abbiamo fatto questo introducendo Leica SmartStation: il

TPS e il GPS lavorano insieme, integrati in un unico

strumento di misura. Smartstation è la prima e unica

Stazione Totale di elevate prestazioni al mondo con un

potente ricevitore GPS incorporato. Il TPS e il GPS si possono

utilizzare insieme o separatamente come una stazione totale

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