GEOmedia 

Approfondimenti

GIS e Infrastrutture di Dati Spaziali - 4a parte
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(vai alla: 1a parte - 2a parte - 3a parte)

Negli USA si sta andando verso la NSDI 2.0. Una formulazione per  potenziare l'economia nazionale, rinnovare le infrastrutture e proteggere l'ambiente. Alcuni membri delle comunità geospaziali hanno indicato che gli sforzi compiuti in passato per creare l’infrastruttura nazionale di dati territoriali non hanno soddisfatto le aspettative, e hanno recentemente chiesto un nuovo sforzo per costruire un GIS ‘nazionale’ o, appunto, una NSDI 2.0.

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GIS e Infrastrutture di Dati Spaziali - 3a parte
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(continua dalla 2a parte - vai alla 1a parte)

In Italia, la realizzazione dell'Infrastruttura di Dati Spaziale (NSDI) si sta configurando come il risultato di due differenti componenti: da un lato la definizione vera e propria dei livelli informatici - della quale si occupa oggi l’adeguamento ad INSPIRE - dall’altra la formazione dei livelli informativi della cartografia tramite acquisizione ex-novo o per aggiornamento del dato territoriale.
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GIS e Infrastrutture di Dati Spaziali - 2a parte
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(continua dalla 1a parte)

Un raffronto tra la gestione della NSDI (National Spatial Data Infrastructure) in Italia con quella degli USA ci può dare interessanti spunti. Negli USA la realizzazione e la gestione dell'infrastruttura Nazionale di Dati Territoriali è gestita al livello centrale dal governo federale; ciò nonostante, gli Stati Uniti sono molto sensibili alla possibile ingerenza federale nella possibilità di personalizzare la NSDI per soddisfare le esigenze locali.

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GIS e Infrastrutture di Dati Spaziali - 1a parte
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GIS, un acronimo utilizzato correntemente per i Sistemi Informativi Geografici è la sigla anche dei Sistemi Informativi Geospaziali. Questi ultimi fanno riferimento a luoghi, insiemi di coordinate geografiche, che possono spesso essere raccolte, manipolate e visualizzate in tempo reale. I “Geographic Information Systems” sono un sistema informatico in grado di acquisire, memorizzare, analizzare e visualizzare geograficamente le informazioni di riferimento. Negli ultimi anni la domanda dei consumatori per informazioni geospaziali e strumenti per lo sviluppo di Sistemi Informativi Geografici per manipolare e visualizzare tali informazioni, è salita alle stelle.

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Tecnologie geomatiche per i Beni Culturali
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Se procedessimo a riesaminare quanto effettuato nel secolo scorso per la conservazione e la documentazione del patrimonio culturale ci renderemmo conto della necessità di valutarne le risultanze tenendo presente la grande suddivisione nei due periodi storici idealmente separati dall'epoca dell'introduzione dei computers.

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Ricognizione aerea, fotografia digitale ed elaborazione GIS based per la cartografia tematica del paesaggio e del patrimonio culturale
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Il presente lavoro prevede metodologie di  elaborazione di cartografia tematica e del paesaggio da strutturare in differenti fasi d’indagine: la ricognizione aerea, l'analisi allo stereoscopio di fotografie aeree verticali, interpretazione GIS Based, indagini di superficie in aree campione integrate a metodologie di georeferenziazione per Cultural Landscape e di siti di interesse comunitario (SIC e ZPS) anche con l’ausilio di tecnologie GPS.

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ITRF/ETRF – International/European Terrestrial Reference Frame
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Dal 1988 ad oggi sono stati definiti ben undici sistemi di riferimento terrestre (International Terrestrial Reference Frame – ITRF), con denominazioni che vanno da ITRF88 a ITRF2005, rilasciate dal Servizio Internazionale per la Rotazione della Terra (IERS International Earth Rotation Service).

Ma cosa si intende per ITRF? Come prima cosa dobbiamo dire che ITRF non è un sistema geodetico e non è neanche un datum orizzontale o verticale. Si tratta di un sistema cartesiano tridimensionale legato ai parametri gravitazionali della Terra.

 

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Come si muove la penisola italiana nel Mediterraneo?
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A poco meno di un mese e mezzo dal meeting di geofisica dell’AGU che si terrà a San Francisco, giunge in redazione un’anticipazione di alcuni dei temi che verranno trattati da ricercatori italiani presenti all’evento. L’ipotesi è che sia possibile prevenire gli effetti di un terremoto analizzando i movimenti verticali dei suoli.

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EGNOS per il posizionamento satellitare differenziale
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I sistemi convenzionali DGPS consentono di eliminare l’errore indotto nei sistemi di posizionamento satellitari  GNSS collocando una antenna di riferimento (Reference Station) su un punto di coordinate note. Nella Reference Station vengono misurate in tempo reale, le distanze ad ogni Satellite.  Le distanze misurate includono gli errori del sistema. 

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Geologia: I terremoti passati possono essere causa di future scosse
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Le onde sismiche generate dai terremoti potrebbero perturbare linee di faglia distanti, rendondole così più cedevoli e favorendo il verificarsi di terremoti, in tutto il mondo. Questo è quanto viene ipotizzato da un team di sismologi americani e riportato in un articolo sulle pagine di Nature.

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Terremoti: Il nuovo misuratore di tsunami è made in Italy
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Il sisma e il conseguente tsunami che ha sconvolto le isole del Sud-Est Pacifico, riporta in agenda il problema della previsione e della risposta, in termini di prevenzione, ad eventi di questo genere. Un progetto europeo, forse poco noto e coordinato dall'ISMAR-CNR, impegna in questo senso ricercatori INGV, dell’INAF  e di diversi paesi europei. Si tratta di una stazione di rilevamento installata ad oltre 3000 metri di profondità nel Golfo di Cadice per il rilevamento preventivo dei maremoti conseguenti a sismi.

 

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GEOmedia pubblica l'Immagine della Settimana di ESA
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Come avrete potuto notare, già da qualche settimana il sito di GEOmedia si è arricchito di una nuova ed interessante sezione. Grazie ad un accordo di collaborazione con ESA, la nostra testata è attualmente l'unico media online italiano che può ospitare ufficialmente l'Immagine della Settimana dell'Agenzia Spaziale Europea. In europa l'accordo è già in corso con diversi media tra cui citiamo El Pais (Spagna), Echo-online (Germania) e T-Online (Germania).

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L'Istituto Geografico Militare adotta nuovo sistema di riferimento ETRF2000, CartLab 3 è già aggiornato!
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Dal 1 Gennaio 2009 l'IGM ha adottato la nuova realizzazione del Sistema Geodetico ETRS89 con valori adatti sia alla nuova RDN - Rete Dinamica Nazionale - che per la rete IGM95.

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Applied Geomatics: rivista SIFET in inglese da Springer
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"Applied Geomatics" è una rivista consultabile anche online con articoli leggibili in modalità free, anche se normalmente possono essere anche a pagamento (34 euro per articolo) ma - attenzione - sono tutti in inglese (l'editoriale è disponibile a questo link).

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La produzione cartografica della National Geographic Society
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La crisi della cartografia tradizionale è un argomento molto dibattuto, specialmente negli ultimi tempi. Anche GEOmedia si è occupata dell’argomento, analizzando le cause della crisi che sta affliggendo una delle maggiori aziende nazionali. In un interessante articolo a firma di Jim Baumann sul numero di giugno di Geoinformatics, si fa il punto sul lavoro della National Geographic Society (NGS).

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Tsunami sotto controllo in Europa
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In caso di Tsunami siamo protetti? E’ un interrogativo che spesso ci poniamo dopo aver visto la devastazione del maremoto di Sumatra che colpì la regione indonesiana-asiatica il 26 dicembre 2004.
Il controllo è affidato a 476 misuratori strategici di marea che di recente sono stati verificati essere in piena operatività e di questi quasi tre quarti in grado di fornire dati in tempo reale con modalità di vari tipi. Quasi la metà prende parte all’interscambio dei dati nelle reti internazionali.

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Posizionamento con copertura arborea: il CFS presenta il Progetto TARGET-STARS
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Il 30 giugno 2009 si è svolto a Roma, presso il Ministero delle Politiche Agricole Alinentari e Forestali, il Convegno di presentazione del Progetto TARGET-STARS, concepito e portato a termine da una collaborazione tra due uffici del Ministero: il Corpo Forestale dello Stato (CFS)  ed il Consiglio per la Ricerca in Agricoltura – Monitoraggio e Pianificazione Forestale (CRA-MPF).

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Una guida operativa ai GIS per le emergenze
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E' stata pubblicata la prima Guida Operativa ai GIS e il Mapping per le emergenze. La guida, che è scaricabile gratuitamente, aiuterà le organizzazioni a utilizzare strumenti e metodi geospaziali nel loro lavoro in caso di emergenza. Ci sono tutorial per Google Earth e open-source software GIS. Clicca qui per accedere alla guida.

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Un report dall’ERDAS Social Meeting
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L’incontro del social meeting ERDAS dello scorso 25 giugno era stato preannunciato come momento di dibattito culturale e confronto su un tema particolarmente delicato come quello delle Infrastrutture di Dati Territoriali. Come sottolineato a più riprese dagli organizzatori di Planetek Italia, questo tavolo preliminare ha concesso la possibilità di conoscersi personalmente e di avviare successivi spazi virtuali nei quali far convergere, in maniera collaborativa inspirandosi al web 2.0, la comunità di stakeholder commerciali ed accademici, con confronti e scambi di idee inclini ad imprimere uno slancio competitivo allo sviluppo futuro della geomatica.

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Determinare coordinate su tavolette IGM 1:25000
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Determinare coordinate su tavolette dell'Istituto Geografico Militare 1:25.000 a volte rappresenta un ostacolo alla diffusione dei dati, specialmente in situazioni di emergenza ove la comunicazione geografica della posizione non viene affrontata col carattere topografico che meriterebbe in termine di coordinate dei punti rilevanti.

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EGNOS per il posizionamento satellitare differenziale
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GEOnotes
Friday, 02 October 2009 13:04
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I sistemi convenzionali DGPS consentono di eliminare l’errore indotto nei sistemi di posizionamento satellitari  GNSS collocando una antenna di riferimento (Reference Station) su un punto di coordinate note. Nella Reference Station vengono misurate in tempo reale, le distanze ad ogni Satellite.  Le distanze misurate includono gli errori del sistema. 

La Reference Station calcola i veri valori delle distanze, conoscendo le sue coordinate e quelle dei satelliti.  Le differenze tra le distanze misurate e quelle calcolate sono pertanto gli errori. Questi errori sono le quantità che devono essere rimossi  da ogni misura di distanza di satellite per correggere gli errori presenti nel sistema.

 

DGPS - correzioni differenziali LBAS

La Reference Station trasmette le correzioni delle distanze misurate in tempo reale ai ricevitori remoti.  Il ricevitorre remoto rielabora le sue misurazioni di distanza ai satelliti usando queste correzioni differenziali, giungendo a determinare il proprio posizionamento con molta più precisione. Questa è la strategia DGPS predominante usata oggi nella maggior  parte delle applicazioni che necessitano di real-time positioning. La trasmissione di correzioni differenziali DGPS, con sistemi radio/telefonici, attualmente consente di raggiungere precisioni dell’ordine di 1-5 metri con una confidenza del 95% in dipendenza dalla qualità del ricevitore utilizzato. Nelle stesse modalità, sistemi molto sofisticati con campi ristretti a 10-15 km di distanza tra sistema mobile e reference station possono raggiungere precisioni centimetriche usando la carrier phase. Se in tempo reale, tali sistemi vengono definiti RTK (Real Time Kinematic).

Se le trasmissioni vengono ritrasmesse tramite sistemi satellitari si hanno gli SBAS rappresentati in Europa dal sistema EGNOS.

Space Based Augmentation Systems (SBAS)

Sono inizialmente nati con il sistema WAAS (Wide Area Augmentation System), che, avviato negli Stati Uniti nell’anno 2000, provvede a fornire posizionamento di precisione all’industria aeronautica della US Federal Aviation. Questo servizio è disponibile gratuitamente per tutti gli altri usi civili dell’America Centrale e del Nord.
Altre nazioni hanno provveduto nel tempo a realizzare sistemi SBAS compatibili per le loro rispettive regioni geografiche.
In Europa, l’ESA (European Space Agency), la Commissione Europea e l’EUROCONTROL hanno congiuntamente sviluppato il sistema EGNOS (European Geostationary Overlay System). EGNOS è attualmente completamente operazionale ed è in fase di rilascio.

In questo momento si stanno effettuando le certificazioni di sicurezza del sistema in applicazioni quali ad esempio la sicurezza aeronautica. Nel 2007 l’ESA e la Agency for Security of Air Navigation of Africa and Madagascar  hanno firmato un accordo nell’obiettivo di usare il posizionamento satellitare per aumentare la sicurezza del traffico aereo sul continente africano.

In Giappone, il sistema MSAS (Satellite-based Augmentation System) è stato rilasciato dal JCAB (Japan Civil Aviation Bureau) ed attualmente si sta mettendo a punto il sistema per il rilascio all’uso della navigazione aerea.
In India, la ISRO (Space Research Organisation) e la Aurports Authority of India hanno completato con successo i test del sistema GAGAN (GPS Aided GEO Augmented Navigation system) e attualmente sono in attesa di lanciare il satellite che verrà utilizzato per la trasmissione delle correzioni.
In Cina, ci sono programmi analoghi per la costruzione del sistema SNAS (Chinese Satellite Navigation Augmentation System).

Molti sistemi GPS sono in grado di ricevere dati di correzione da tutti I sistemi sopra citati e che siano compatibili SBAS.


Zone geografiche coperte dai sistemio SBAS

Come funziona
Un sistema SBAS è composto da una architettura modulare simile a quella del GPS, con un Ground Segment,  uno Space Segment e uno User Segment

- Il Ground Segment include le Reference Station, i centri di processamento dati, un network di comunicazione e le Navigation Land Earth Stations (NELS).

- Lo Space Segment include i satelliti geostazionari (EGNOS usa il transponder Inmarsat)

- Lo User Segment consiste dei moduli inseriti negli strumenti quali il ricevitore e l’antenna.

 

  WAAS - Wide area augmentation system Ground Segment 2008

Un sistema SBAS trasmette in le correzioni differenziali sulla stessa frequenza d segnali GPS da un satellite geostazionario cosicchè tutti I sistemi GPS sono in  grado di ricwevere le correzioni utilizzando anche la stessa antenna GPS.

Ground Segment di Egnos - RIMS - Reference Stations, MCC - Master Control Stations, NKES - Navigation Land Earth Stations

La mappa sottostante mostra la copertura ionosferica per ognuno dei sistemi SBAS. La griglia del sistema GAGAN è stata verificata con un sistema SXBlue II GPS durante la fase di Final Acceptance Test e non è una copertura ufficiale proveniente dalle autorità indiane.

Coperture sistemi SBAS (cortesia di GENEQ Inc)

 

Il sistema SBAS usa una metodologia di calcolo separato per ogni componente di errore allo scopo di eliminare qualsiasi correlazione tra le varie componenti. Per questo il sistema ha una ottima performance non dipendente dalla locazione geografica. Specificatamente il sistema SBAS calcola correzioni differenziali per i seguenti errori:

- ionosfera

- misura del tempo GPS

- orbita dei satelliti GPS

L'errore indotto dalla ionosfera è il più rilevante e non è semplice da correggere (la ionosfera è lo strato di atmosfera responsabile per l'aurora boreale). Le particelle provenienti dal sole ionizzano questa parte dell'atmosfera, determinando un livello elettricamente alto. Questa attività colpisce i segnali GPS interessando gli intervalli misurati. La difficoltà nel rimuovere l'effetto della ionosfera è che varia di giorno in giorno, e anche ora per ora in funzione del ciclo solare e della rotazione della Terra.

L'eliminazione dell'effetto della ionosfera dipende dall'architettura della rete differenziale. I trasmettitori DGPS, per esempio, utilizzano un approccio più convenzionale rispetto ai sistemi SBAS o WAAS in generale. I sistemi DGPS fanno uso di una stazione di riferimento unico, che prevede correzioni in tempo reale di errori sulla base di misurazioni effettuate nella sua posizione. E' possibile che lo stato della ionosfera vari tra l'utente remoto e la stazione di riferimento. Questo può portare a un errore non completamente corretto che potrebbe degradare la precisione del posizionamento in funzione della distanza dalla Reference Station.
Sistemi SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN, ecc), utilizzano un approccio diverso, tramite una rete di stazioni di riferimento in punti strategici per prendere le misure e il modello della ionosfera in tempo reale. Aggiornamenti della mappa della ionosfera vengono inviati su una base continua ad assicurare che l'attività dei cambiamenti ionosferici con il tempo in relazione alla precisione del posizionamento dell'utente sarà mantenuto. Rispetto all'utilizzo di un trasmettitore DGPS, l'effetto della vicinanza geografica ad una singola stazione di riferimento è ridotto al minimo, risultando infine le prestazioni del sistema coerenti in tutte le posizioni all'interno della rete.

(Renzo Carlucci)

 

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Il nostro autore Renzo Carlucci scrive per noi dal Saturday, 12 December 2009.

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