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LE PIÙ COMUNI DOMANDE (FAQ)

Il sito Internet di SISTEC si propone di essere uno strumento al servizio dei professionisti per dibattere le problematiche relative all'utilizzo del sistema di navigazione GPS nell'ambito della loro attività professionale. Di seguito inseriamo la più comune lista di FAQ (FAQ = domande ricorrenti su un particolare argomento, in gergo Internet) centrata principalmente sull'uso professionale del sistema GPS.

1. ALCUNE NOTE SULLA TERMINOLOGIA USATA NEL MONDO DEL GPS PROFESSIONALE

1.1 Cos'è un'epoca GPS ?
L'epoca GPS è il periodo di tempo (0,1 secondo, 1 secondo, 5 secondi ecc...) durante il quale vengono collezionati i dati degli osservabili.
1.2 Cosa sono gli osservabili ?
Sono le grandezze misurate (codice e fase) che servono a determinare la posizione.
1.3 A cosa servono le effemeridi ?
Le effemeridi sono i gruppi di dati che caratterizzano le orbite satellitari (per definizione fisse) e servono, dati i valori degli osservabili, a calcolare la posizione a terra.
1.4 Quanti satelliti occorrono per fare la misura ?
In teoria, quattro satelliti ottimamente disposti potrebbero già essere sufficienti; in pratica per ottenere misure di alta qualità (misure in Doppia Differenza) ne occorrono almeno sei.
1.5 Cos'è una baseline ?
La baseline è il vettore che unisce due punti misurati in modalità differenziale.
1.6 Cos'è una misura in modalità statica ? E una misura in modalità cinematica ?
La modalità statica contraddistingue una misura GPS presa con l'antenna immobile. La modalità cinematica contraddistingue una misura GPS presa con l'antenna in movimento.
1.7 Cos'è il DOP ?
Il DOP è un indice (stimato) di diluizione della precisione, che serve a capire quale potrà essere l'accuratezza della misura in presenza di una ben determinata configurazione satellitare. L'indice varia da 0 (ottimo) a 10 (pessimo); un valore adeguato è pari a 1,5/2. Nelle misure di precisione è più interessante usare l'indice DD_DOP (DOP della doppia differenza) il cui valore è sempre superiore a quello del DOP (anche di un fattore 10).
1.8 Cos'è il multipath?
Il multipath è un disturbo molto grave, che rischia di compromettere in maniera accentuata l'accuratezza del segnale GPS ed è causato da riflessioni del segnale proveniente dai satelliti su superfici riflettenti (cemento, acciaio ec...).

2. L'USO DEL GPS IN TOPOGRAFIA

2.1 C'è differenza di accuratezza tra i GPS a singola (L1) e doppia frequenza (L1+L2) ?
No, teoricamente l'accuratezza conseguibile (misura differenziale) in condizioni ottimali di ricezione (baseline corta, configurazione satellitare perfetta, assenza di multipath) è - su rilievi in modalità statica - sostanzialmente la stessa, ovviamente con apparecchiature di alta qualità.
2.2 Perchè, allora, si vendono (a prezzo superiore) e si ricercano apparecchiature a doppia frequenza ?
Perchè le apparecchiature a doppia frequenza sono più veloci nel determinare una misura accurata, soprattutto in modalità di misura cinematica e su baseline lunghe. Esse riescono a misurare (e non solo a stimare) la riduzione della velocità del segnale dovuta all'attraversamento della troposfera e riescono a compiere la risoluzione delle ambiguità di fase in minor tempo e con più sicurezza rispetto ad un ricevitore L1.
2.3 Cos'è la risoluzione delle ambiguità di fase ?
La risoluzione delle ambiguità di fase è la procedura di calcolo con cui i ricevitori GPS (o i software di post-processamento del segnale) riescono ad avere la misura di posizione con la minima variabilità statistica. Essa costituisce una specie di "marchio di qualità" della misura e deve essere quindi sempre perseguita. Solo i ricevitori a doppia frequenza e i migliori ricevitori a singola frequenza riescono ad ottenere la risoluzione delle ambiguità di fase.
2.4 Qual è il tempo di stazionamento ideale per una misura in modalità statica ?
Il tempo di stazionamento ideale per una misura in modalità statica dipende da più fattori: tipo di ricevitore (L1 o L1+L2), configurazione satellitare, lunghezza della baseline, tipo di accuratezza desiderata; in linea di massima il tempo di stazionamento consigliato per ricevitori a singola frequenza è di 15 minuti per baseline inferiori ai 10 Km, se si desidera ottenere un'accuratezza centimetrica. Usando ricevitori a doppia frequenza, su baseline di analoga lunghezza, il tempo di stazionamento si può grossomodo dimezzare. Con baseline più lunghe il tempo, proporzionalmente, si allunga.
2.5 A cosa serve l'inizializzazione del rilievo in una misura effettuata in modalità cinematica?
L'inizializzazione del rilievo cinematico serve a risolvere le ambiguità di fase e a inizializzare l'eventuale filtro recursivo (filtro di Kalman o similare) per la "ripulitura" di eventuali errori dovuti a cycle slips.
2.6 Cos'è un cycle slip ?
Un cycle slip è uno "sganciamento" nel conteggio per la risoluzione delle ambiguità di fase, che provoca un degrado della misura.
2.7 Come si stima l'errore in una misura GPS ?
La misura GPS non è una misura deterministica, ma è di una misura tipo statistico; l'errore viene quindi stimato in "deviazione standard" (espressa in metri) secondo una curva di probabilità espressa in "sigma". A parità di valore assoluto l'errore espresso a 1 sigma è potenzialmente più grave dell'errore espresso a 2 sigma o a 3 sigma, perchè la variabilità della misura è maggiore e quindi l'alea di misure scorrette è più grande. Si ricordi infatti che il GPS è uno strumento di misura che tendenzialmente fà dell'accuratezza (e non della precisione) la sua carta vincente.
2.8 Ci si può fidare delle misure GPS ?
Se parliamo delle misure prese con sistemi differenziali ragionevolmente accurati (sia a singola che a doppia frequenza) la risposta è si e no. Vogliamo ribadire che la misura GPS è dotata dell'alea delle misurazioni di tipo statistico e molti fattori concorrono alla sua buona riuscita. Come regola aurea consigliamo sempre di non utilizzare la sola deviazione standard dell'errore per determinare la bontà della misura, ma di ricorrere ad altri indicatori statistici e di qualità del segnale. In linea di massima, poi, le misure punto a punto sono molto più "rischiose" di quelle realizzate su triangoli. Questo vale sia per i ricevitori a singola che a doppia frequenza.
2.9 Il sistema GLONASS funziona ?
Dopo alcuni anni di scarsa manutenzione, il sistema satellitare russo GLONASS torna a funzionare, in vista dell'integrazione con il sistema europeo Galileo e il GPS; Il sistema GLONASS in sè non è male e può fornire una valida integrazione al GPS. Nell'eventuale acquisto si possono considerare oggi sistemi nati come "GNSS" (GPS, Galileo, GLONASS), programmabili via firmware anche in un momento successivo all'acquisto, in grado di ricevere i segnali delle tre costellazioni di navigazione satellitare.
2.10 Ma allora, che sistema mi devo comprare ?
In sintesi, alcuni consigli derivanti da un'esperienza oramai decennale:

  • Se si usa il GPS di rado, per usi catastali (costituzione di punti fiduciali, allineameno e georeferenziazione di poligonali) un sistema a singola frequenza, differenziale, con elaborazione in post-processo, è perfettamente adeguato. Tale sistema è assai valido anche per realizzare piani quotati e modelli tridimensionali del terreno per usi di movimento terra, di progettazione o agricoli.
  • Se il GPS deve essere usato per tracciamenti, con misurazione accurata da ottenere in tempo reale, la migliore soluzione è rivolgersi a un sistema RTK a doppia frequenza.
  • Se occorre un'alta produttività consigliamo sistemi RTK a singola o doppia frequenza, con correzione differenziale resa, eventualmente, tramite satellite, e magari già predisposti "GNSS".

3. L'USO DEL GPS NEI GIS (SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI)

3.1 Cos'è un GIS ?
Il GIS (Sistema Informativo Geografico) non è altro che un database informatico che unisce ad alcuni elementi del territorio (strade, centri abitati, ma anche reti tecnologiche, esemplari della vegetazione ecc.) l'attributo della georeferenziazione.
3.2 Cos'è la georeferenziazione ?
La georeferenziazione è l'attribuzione della coordinata geografica assoluta ad un elemento del territorio.
3.3 Qual è l'accuratezza necessaria ad un GPS per uso GIS ?
L'accuratezza di un GPS per uso GIS va parametrata alla accuratezza della cartografia su cui verrà realizzato il database geografico; può quindi essere sufficiente un'accuratezza metrica o submetrica. Non si confonda la possibilità di "ingrandimento dei dettagli" fornita dalla cartografia numerica vettoriale con l'accuratezza reale della cartografia. Le normali C.T.R. (Carte Tecniche Regionali) numeriche in scala 1:5000 o 1: 10.000 hanno un'accuratezza metrica e l'accuratezza relativa varia da edizione ad edizione (è importante la scala nativa) e anche da Regione a Regione.
3.4 È utile la correzione differenziale in un GPS per uso GIS ?
La presenza di una predisposizione alla correzione differenziale in un GPS per uso GIS può essere utile; essa non va comunque considerata il parametro più importante della scelta, ma ad essa vanno affiancati i parametri di buona reiezione del multipath e di veloce riaggancio dei satelliti dopo un severo sganciamento. La correzione differenziale di tipo WAAS, implementata nella quasi totalità dei moderni ricevitori GPS portatili può essere sufficiente per molti usi di tipo GIS.
3.5 Posso usare dei GPS concepiti per la navigazione automobilistica per uso GIS ?
Per esperienza mi sentirei di dire che i GPS di derivazione automobilistica, per la particolare concezione del loro firmware, ottimizzato per il "Map Matching" (l'adeguamento della posizione ad una mappa memorizzata), non sono molto adatti all'uso GIS.
3.6 È importante che i GPS per uso GIS gestiscano la cartografia dell'Utente ?
Questa caratteristica è molto importante, ma dato che costa cara, può non essere apprezzata da molti utilizzatori; un normale GPS da escursionismo (a patto che abbia un "motore" ed un'antenna adeguati) può essere proficuamente impiegato per il GIS.

Consigliamo comunque, per un approfondimento tecnico di base, di consultare le nostre note riguardanti il sistema Navstar GPS o questo bel tutorial preparato dall'Agenzia del Territorio.

Ci rendiamo conto inoltre che le FAQ qui pubblicate possano sembrare ad alcuni incomplete o ad altri astruse. Vi preghiamo quindi di inviare domande, proposte, suggerimenti, puntualizzazioni sul contenuto di questa pagina a : InfoGPS; in questa sede verranno pubblicate quelle più interessanti e giudicate di interesse comune.

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