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Digital technology and geodetic infrastructures in Italian cartography
No full textTraditional paper-based cartography was already being pushed aside decades ago by digital storing and pro-cessing of geographical information, meaning that information is now more easily accessible and can be transferred directly to the numerous software applications designed to manage all kinds of land-related tasks including planning, transportation, land management and emergency relief operations. It is now possible and economically viable to keep information constantly up to date with maps that describe a real-time situation rather than being narrowly confined to conditions on the ground at the moment of its creation.
Software like the Geographic Information System (GIS) make it possible to capture, store, manipulate, ana-lyze, and manage visual representations of data in an extremely efficient manner, but it is precisely the geo-graphical nature of the information they work with that makes the support of digital cartography indispensa-ble, without which it would be impossible to position data spatially with the precision and reliability of a traditional map. Incorrect georeferencing of data severely diminishes its significance and usefulness. A map, whether it be traditional or digital, is closely linked to the geodetic system of which it is a part, and may in turn need to be updated in response to new technologies, specifically those which introduce new ways of acquiring geographical information in the field . It is therefore necessary to strictly define the meaning of the coordinates associated with each source, and the positioning of territorial information should be dependent on the geodetic and cartographical system.
The current position of Italy on this subject is one of transition. The Italian authorities recently (2012) decid-ed to approve a new geodetic (and cartographical) system to facilitate harmonization with the geographical data of other European countries in accordance with the INSPIRE directive (INfrastructure for SPatial In-foRmation in Europe) , which Italy adopted through a legislative decree (DL 27 january 2012, n. 32), aimed at creating universal standards among European Union (EU) members in the interest of harmonization and information exchange. The current situation is an incentive for those authorities concerned with the man-agement of cartographical data to embark on a campaign of transformation and integration, and to overcome the complexities represented by an initial lack of homogeneity and by the excessive number of organizations responsible for cartography-related data: including ministries and cartographical institutes, regional govern-ments (who are the principal consumers of technical topographical and cartographical databases), local gov-ernments, and service providers
Problemi di calibrazione di file raster e vettoriali in un sistema informativo territoriale
No full textIl raffittimento nazionale della rete Europea EPN: analisi dei risultati ottenuti mediante approccio PPP
No full textI sistemi di posizionamento GNSS costituiscono uno degli strumenti più utilizzati per l’inquadramento di rilievi di natura geo-topo-cartografico.
La possibilità di disporre di reti di stazioni permanenti GNSS globali e regionali ha consentito una definizione sempre più accurata e precisa dei sistemi di riferimento rendendo possibili posizionamenti su scala globale a livello centimetrico e sub-centimetrico (in caso di osservazioni molto prolungate).
In particolare per problemi su scala globale il Sistema di Riferimento ITRS (e le conseguenti realizzazioni ITRF) costituisce il sistema di riferimento più corretto all’interno del quale la posizione di un punto viene descritta in modo completo ad ogni istante mediante una posizione ed una velocità media definite ad una predefinita epoca. Il monitoraggio della Stazioni di Riferimento GNSS consente di quantificar e i movimenti relativi delle placche oltre che a garantire la qualità delle stazioni stesse.
Quando invece il problema si presenta su una scala regionale e all’interno di una delle principali placche tettoniche, può essere utile esprimere la posizione rispetto ad un sistema di riferimento che “rimuova” il moto medio di placca. In tali sistemi di riferimento, ad eccezione di alcuni problemi di bordo, le velocità medie dei punti si riducono drasticamente. Per l’Europa sistema di riferimento “intraplacca” è l’ETRS89 (realizzato mediante i frames ETRF) e costituisce una realtà consolidata ed ampiamente utilizzata in molteplici applicazioni ma anche per l’inquadramento di reti geodetiche nazionali. Nonostante il sistema di riferimento ETRS89 possa considerarsi stabile e caratterizzato da velocità medie sostanzialmente nulle, EUREF (sottocommissione della IAG per la definizione del sistema di riferimento europeo) esegue un monitoraggio del sistema di riferimento geodetico continuo attraverso la rete EPN (Euref Permanent Network). La rete EPN è di fatto un raffittimento della rete IGS (utilizzata sia per il monitoraggio del sistema di riferimento globale che per la definizione dei sistemi di riferimento “intraplacca”). Il monitoraggio in continuo consente non tanto la stima delle velocità medie intraplacca quanto il controllo del territorio comunque in continua evoluzione per movimenti intraplacca dovuti alla sismicità, alla subsidenza e ad altre cause naturali.
Poiché in un riferimento intraplacca le velocità dei punti si riducono drasticamente la prima rete geodetica basata su misure satellitari, la rete IGM’95 fu calcolata rispetto al sistema di riferimento ETRS89, frame ETRF89 ma le posizioni definite e pubblicate costituivano una soluzione “congelata” all’epoca delle misure.
Come detto ETRS89 consente di rimuovere il moto medio di placca e quindi i punti presentano velocità molto spesso trascurabili, ad eccezione di alcune aree periferiche come l’Italia. La ragione, nota in ambito geofisico, è legata principalmente alla parte meridionale della penisola dove alcune regioni (Sicilia, Calabria e Puglia principalmente) si trovano o sulla placca Africana (Sicilia) o in zona di confine.
Per tutte queste ragioni anche l’Italia come d’altra parte altre nazioni europee, ha deciso nel 2011 di istituire un nuovo sistema geodetico realizzato mediante una rete di stazioni permanenti GNSS. Tale rete denominata Rete Dinamica Nazionale nasce come un raffittimento Nazionale della rete Europe
Reti di stazioni permanenti GPS per il rilievo in tempo reale in impieghi di controllo e emergenza Coordinatore Nazionale : Barbarella Maurizio
No full textIl progetto di ricerca intende coordinare cinque unità (Politecnico di Milano, Politecnico di Torino, Università di Cagliari, Università di Palermo, Università di Bologna), impegnate nello studio di alcuni aspetti delle Reti di stazioni permanenti per il rilievo di precisione in tempo reale. Gli aspetti riguardano principalmente:
-l'uso del nuovo protocollo di trasmissione delle correzioni RTCM3.0 e delle possibilità che da esso derivano,
-le trasmissioni tra stazioni di riferimento e centro di calcolo e tra centro di calcolo e l'utenza,
-il confronto tra le diverse modalità di invio e applicazione delle correzioni sul ricevitore dell'utente (Virtual Reference Station, FKP, Master Auxiliary Station),
-lo studio di modelli dei bias, con un particolare riferimento all'uso di ricevitori singola frequenza o comunque a basso costo, e all'influenza degli effetti atmosferici sul segnale, ai fini di possibili previsioni metereologiche a breve termine,
-lo studio della possibilità di istituire in tempi rapidi reti di stazioni per il rilievo in tempo reale in situazione di emergenza,
-l'uso dei sistemi real time per il controllo delle deformazioni e spostamenti,
-l'inserimento delle reti nei sistemi geodetici e cartografici, anche mediante l'uso di procedure semiautomatiche,
-l'effetto della disponibilità dei segnali GLONASS in aggiunta a quelli GPS nel rilievo Real Time,
-la possibilità di utilizzo per la navigazione terrestre di precisione,anche in integrazione con altri sensori a basso costo.
Lo studio degli aspetti teorici sarà supportato da verifiche in campagna in quanto sarà possibile utilizzare reti di differenti dimensioni funzionanti o in corso di messa a punto , curate dalle unità locali ( Lombardia, Torino, Bologna, Cagliari). Il fatto che non tutte le reti usino lo stesso sistema software consentirà di rendere più completa la sperimentazione.
I risultati attesi sono, dal punto di vista scientifico:
-individuazione delle caratteristiche , comparate in campagna, delle diverse modalità di funzionamento dei sistemi NRTK oggi disponibili (VRS, FKP, MAS), nelle applicazioni statiche e cinematiche considerate,
-decisione riguardo la utilizzabilità pratica dei dati per effettuare previsioni metereologiche a breve termine,
-realizzazione di software italiano per il trattamento dei bias e per l'effettuazione di test.
Dal punto di vista della tecnologia, saranno definite procedure operative che tengano conto della particolare realtà italiana, relativamente a:
-trasmissione dei dati ,
-inquadramento delle reti NRTK nei frame internazionale e nazionale IGM95_ETRF89,
-interoperabilità tra diverse reti NRTK limitrofe o parzialmente sovrapposte, anche se utilizzano software diversi,
-certificazione di un servizio per rilievi cartografici e catastali
Dati ASTER per la valutazione dello stato di salute di aree costiere vegetate interessate da salinizzazione
No full textSeveral studies showed that the pine forests of Ravenna (Emilia-Romagna, Italy), as well as the entire coastal system to which they belong, are subject to a salt water intrusion in the aquifer below, caused by natural and human factors. Changes in groundwater salinity induce variations of the leaves properties and vegetation cover, recognizable by satellite sensors as response on different spectral bands. Therefore a procedure to identify stressed areas from remote sensing data, reducing the expensive and time consuming ground monitoring campaign, was developed. Multispectral ASTER data, acquired between May 2005 and August 2005, were used to calculate NDVI and its subsequent statistical analysis. Finally, the validation of the method was allowed from simultaneous ground measurement campaign. This methodology was tested in Classe pine forest and then in San Vitale pinewood. Although, from geological and morphological large scale point of view, these pinewoods have the same origin and structures, in last centuries different human activities and natural settings have led to a diverse situation
Monitoring of the Garisenda Tower through GNSS using advanced approaches toward the frame of reference stations.
Full text linkAssessing ionospheric activity by long time series of GNSS signals: the search of possible connection with seismicity
Full text linkThe modifications of some atmospheric physical properties prior to a high magnitude earthquake were recently
debated in the frame of the Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere (LAI) Coupling model. Among this variety of
phenomena, the ionization of air at the ionospheric levels due to leaking of gases from earth crust through the
analysis of long time series of GNSS (Global Navigation Satellite System) signals was investigated in this work.
Several authors used the dispersive properties of the ionospheric strata towards the GNSS signals to detect possible
ionospheric anomalies over areas affected by earthquakes and some evidences were encountered. However, the
spatial scale and temporal domains over which such disturbances come into evidence is still a controversial item.
Furthermore, the correspondence by chance between ionospheric disturbances and relevant seismic activity is
even more difficult to model whenever the reference time period and spatial extent of investigation are confined.
Problems could also arise from phenomena due to solar activity (now at culmination within the 11 years-long solar
cycle) because such global effects could reduce the ability to detect disturbances at regional or local spatial scale.
In this work, two case studies were investigated. The first one focuses on the M = 6.3 earthquake occurred on April
6, 2009, close to the city of L’Aquila (Abruzzo, Italy). The second concerns the M = 5.9 earthquake occurred on
May 20, 2012, between the cities of Ferrara and Modena (Emilia Romagna, Italy). To investigate possible connections
between the ionospheric activity and seismicity for such events, a five-year (2008-2012) long series of high
resolution ionospheric maps was used. These maps were produced by authors from GNSS data collected by permanent
stations uniformly distributed around the epicenters and allowed to assess the ionospheric activity through
the analysis of the TEC (Total Electron Content). To avoid the influence of solar activity, only nighttime hours
were considered. Moreover, to de?ne the temporal domain of potential ionospheric disturbances and separate local
from global effects, results from local observations were compared with regional TEC series. The whole analysis
shows episodes where anomalies in the ionospheric activity were detected in the vicinity of the mentioned shocks.
However, their statistical significance and the temporal correlation with seismic activity are still controversial
Low-cost GNSS sensors for monitoring applications
Full text linkAmong several instruments and techniques that can be used for monitoring purposes, GNSS technology has undergone a fast evolution and provides a large choice of solutions. Despite the best performances can be achieved by using double frequency geodetic receivers, capable to maintain high precisions even for wide-scale monitoring, in the recent years, several interesting solutions were presented in the low-cost market. In this work, a monitoring system based on a couple of low-cost GNSS receivers has been developed and tested in the field (Ponte Motta in Cavezzo - Modena, Italy). The two receivers were positioned about 50 m from each other and data were acquired at 1-Hz frequency. The position solutions were calculated both in post processing, through two different free and open-source software packages, and using an embedded RTK processor. The analysis aims to assess on one hand the capability of the system to perform the monitoring of slow displacements with the best possible precision, and, on the other hand, the performances of the real-time solutions that can be used for early warning purposes. The precisions evidenced by the tests show that such low-cost instrumentation can be used for many monitoring purposes, especially considering the cost that is about a tenth of geodetic instruments
Uncertainty in Terrestrial Laser Scanner surveys of landslides
Full text linkTerrestrial laser scanning (TLS) is a relatively new, versatile, and efficient technology for landslide monitoring. The evaluation of uncertainty of the surveyed data is not trivial because the final accuracy of the point position is unknown. An a priori evaluation of the accuracy of the observed points can be made based on both the footprint size and of the resolution, as well as in terms of effective instantaneous field of view (EIFOV). Such evaluations are surely helpful for a good survey design, but the further operations, such as cloud co-registration, georeferencing and editing, digital elevation model (DEM) creation, and so on, cause uncertainty which is difficult to evaluate. An assessment of the quality of the survey can be made evaluating the goodness of fit between the georeferenced point cloud and the terrain model built using it. In this article, we have considered a typical survey of a landsliding slope. We have presented an a priori quantitative assessment and we eventually analyzed how good the comparison is of the computed point cloud to the actual ground points. We have used the method of cross-validation to eventually suggest the use of a robust parameter for estimating the reliability of the fitting procedure. This statistic can be considered for comparing methods and parameters used to interpolate the DEM. Using kriging allows one to account for the spatial distribution of the data (including the typical anisotropy of the survey of a slope) and to obtain a map of the uncertainties over the height of the grid nodes. This map can be used to compute the estimated error over the DEM-derived quantities, and also represents an "objective" definition of the area of the survey that can be trusted for further use
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