Piattaforme e sistemi


 

GPS - Global Positioning System

Il GPS acronimo di NAVSTAR GPS NAVigation System with Time And Ranging Global Positioning Sistem rapprenta ad oggi una consolidata tecnologia di misura che consente di risolvere il problema di calcolare la posizione di un punto sulla superficie terrestre in qualsiasi ora del giorno e della notte, con qualsiasi condizione meteorologica e attraverso l’impiego di un unico ricevitore.

Nato negli anni 70 ad opera del Dipartimento della Difesa Americano e successivamente reso disponibile, sia pure con diversi livelli di precisione, anche all’utenza civile, il sistema GPS si compone di tre segmenti: a) segmento spaziale - costituito da una costellazione di satelliti artificiali; b) segmento di controllo - si compone di una serie di stazioni a terra (una principale e 6 di controllo) distribuite il più possibile in prossimità della linea equatoriale; c) segmento utente - il singolo ricevitore GPS utilizzato dall’utente finale per le più disparate applicazioni in campo topografico, geodetico, gis-mapping, navigazione ecc.

Caratteristiche principali

L’impiego della strumentazione GPS può essere distinto il due grandi tipologie:

  1. Misure di navigazione semplice o posizionamento assoluto
  2. Misure di posizione differenziale

In entrambi i casi il calcolo della posizione avviene attraverso la misura della distanza tra il ricevitore  e il satellite. La distanza satellite-ricevitore risulta infatti di fondamentale importanza per la determinazione della posizione di un punto sulla superficie terrestre. Il sistema GPS misura il tempo impiegato dalle onde radio a coprire lo spazio satellite-ricevitore (intervallo compreso dal tempo di emissione del segnale al tempo di ricezione del ricevitore) e sfruttando la conoscenza della velocità delle onde radio 300.000 Km/s determina la distanza satellite-ricevitore.

Per applicazioni topografiche è necessario riuscire ad acquisire punti sulla superficie terrestre con precisioni centimetriche e sub-centimetriche. Per far questo occorre ricorrere a tecniche di rilievo GPS denominate differenziali che consistono nel disporre di due o più strumenti a lettura di fase che acquisiscono il segnale GPS nello stesso arco di tempo. In questa modalità di acquisizione e grazie ad una post-elaborazione effettuata sulle misure registrate da software specialistico in grado di risolvere le ambiguità iniziali, è possibile ridurre e/o eliminare alcuni degli errori sistematici presenti nel sistema GPS e si potrà misurare con estremo dettaglio le coordinare geografiche (nel sistema di proiezione WGS84) dei due estremi della linea congiungente i centri di fase delle due antenne (linea di base o baseline).
Il metodo prevede la ricezione contemporanea di uno stesso satellite da due ricevitori diversi che compiono misure di fase.

La procedura operativa classica consiste infatti nel posizionare una delle due antenne in un punto noto (caposaldo o punto precedentemente misurato), definendo così l’origine della baseline e ottenendo dopo il post processamento dei dati le coordinate accurate dell’estremità di ogni base misurata.
In funzione delle procedure operative utilizzate, dei tempi di stazionamento e delle precisioni da perseguire e possibile distinguere i rilievi GPS differenziali in modalità di rilievo statiche e cinematiche.
Nel primo caso si tratta di mantenere i ricevitori fissi per tutta la sessione di misura mentre nel secondo caso una delle due antenne (rover) può muoversi si più punti di interesse con tempi di stazionamento estremamente ridotti.

Tecnologie correlate

La tecnologia GPS assume oggi un carattere fortemente pervasivo. Per quanto riguarda le attività di acquisizione dati, non esiste praticamente nessuna tecnica moderna di rilievo che non ne faccia uso per cui attualmente tutti i velivoli, i droni, moltissime reti di sensori, i veicoli attrezzati e altre piattaforme vengono dotate di sistemi di posizionamento globale abbinato ad una piattaforma inerziale IMU. Moltissime fotocamere vengono oggi prodotte con il chip GPS integrato, come avviene con la quasi totalità degli smartphones in commercio da cui deriva l'enorme diffusione delle app basate su geo-web services.
Per il trattamento del dato di posizione ci si avvale di software GIS e geo-database, nonchè di suite fotogrammetriche e software di foto-restituzione per l'estrazione e produzione di livelli informativi geografici strutturati.

Progetti in cui è stata utilizzata la tecnologia GPS

Progetti:

Idee progettuali:

 


 

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