INDICE
Il contesto di riferimento
Le modalità di rilievo GNSS vengono generalmente divise tra rilievi in post processing e rilievi in tempo reale, RTK o NRTK.
Leggi l’articolo “Differenza tra correzioni RTK e NRTK“
In tutti i casi, ci si deve riferire ad una o più stazioni base che rappresentino un riferimento affinché sia realizzabile un rilievo in relativo.
Se si tratta di un rilievo in PP, la base consente di processare una o più baselines, il cui scopo principale è quello di mitigare o eliminare, per differenza, i principali errori che affliggono le osservabili. In caso di rilievo in tempo reale, ugualmente vi è una o più basi che stimano gli errori e li trasferiscono al rover. In generale, comunque, anche in questo caso, si tratta di effettuare un rilievo in relativo; laddove, cioè, la presenza di una stazione di riferimento consente di effettuare una mitigazione degli errori per differenza. In questi casi, vengono stimate le componenti delle baseline che uniscono base a rover. Le coordinate del rover vengono derivate poiché, note le coordinate della base, vengono sommate ad esse proprio le componenti delle baselines.
Ora tutto questo, come descritto, vincola la realizzazione di un rilievo GNSS di alta precisione, alla presenza di una o più basi a cui riferirsi. Sia essa un proprio ricevitore, sia invece rappresentata da una stazione permanente, messa a disposizione da un servizio esterno, in ogni caso è necessario avere accesso ad un file rinex o ad uno streaming RTCM.
Il PPP (Precise Point Positioning) si inserisce proprio in questo contesto. Rappresenta, cioè, quella tecnica di rilievo con la quale si cerca di ottenere un posizionamento con precisione tipica di un approccio relativo, utilizzando invece un solo ricevitore.
Che cos’è e come funziona il PPP
Sistema Base-Rover
Il PPP è, quindi, una tecnica di posizionamento globale, che può utilizzare tutte le costellazioni possibili e visibili. Si basa sul fatto di utilizzare modelli esterni, generalmente forniti da infrastrutture di rete a terra che mettono a disposizione i propri prodotti, per mitigare od eliminare, il più possibile, gli effetti di disturbo sul segnale. Non si eliminano, quindi, alcuni effetti di disturbo mediante differenza delle osservabili (come avviene con approccio differenziale base-rover) ma è necessario modellarli o eliminarli in altro modo.
Uno degli elementi più importanti per la buona riuscita di un posizionamento PPP è la precisione nella stima dei bias, dei clock e delle effemeridi. In generale, si possono utilizzare, per questo tipo di prodotti, quelli che vengono forniti dall’IGS che garantiscono alta precisione e consentono, quindi, di raggiungere ottimi risultati in Post Processing.
A questo proposito, si evidenzia come il PPP possa avvenire sia in tempo reale che in post elaborazione. Il metodo è il medesimo, quello descritto sopra. Semplicemente la disponibilità dei prodotti e dei modelli esterni deve essere in tempo reale per poter effettuare un posizionamento PPP-RT.
Il numero di satelliti in vista, quale che sia la tecnica di posizionamento, è evidentemente un parametro importante.
Nel caso del PPP, un alto numero di satelliti è molto importante, non solo perché garantisce maggiore ridondanza, come per le altre tecniche di rilievo, ma anche perché è un supporto decisivo per la stima dello ZTD (Zenith Tropospheric Delay). La modellazione troposferica è infatti uno dei requisiti necessari. L’effetto troposferico è uno dei bias che vanno obbligatoriamente modellati per poter raggiungere un posizionamento di precisione.
Il time to Fix, il periodo di convergenza in cui le ambiguità di fase vengono fissate ad intero, è generalmente più ampio rispetto ad un rilievo RTK o PP. Nel PPP, infatti, le ambiguità di fase devono essere stimate con l’ausilio delle misure di codice.
Il servizio CSRS del Governo Canadese
Uno dei modi più semplici per avvicinarsi al processing PPP è quello di utilizzare un servizio online che consenta di effettuare il PPP semplicemente fornendo i propri dati grezzi. Quello che si presenta è il servizio CSRS messo a disposizione dal servizio geodetico del governo Canadese. Si presenta come una webapp, molto semplice da utilizzare che, in pochi passaggi, consente di ottenere il proprio risultato in termini di coordinate, mediante un processo PPP.
Proprio l’estrema semplicità e il numero limitato di informazioni che vengono richieste rendono necessaria, però, una buona conoscenza dei principi di funzionamento dell’elaborazione PPP, proprio per avere coscienza dei risultati ottenuti e ottenibili con tale metodo. In tal senso, quindi, si colloca l’inquadramento del paragrafo precedente.
In figura 1, sono rappresentate le statistiche sull’utilizzo dell’applicazione web. Come si vede, si parla di numeri molto alti, più di 2000 elaborazioni al giorno. Ciò ad indicare la popolarità e la robustezza di tale servizio.
Fig. 1 – Statistiche sull’utilizzo dell’applicazione web CSRS
Nel seguito, si trovano i campi che devono essere compilati per utilizzare il servizio. Viene richiesta, intanto, una mail di riferimento, cui sarà spedito il file contenente i risultati.
È possibile, poi, selezionare se il rilievo sia statico o cinematico. Nel primo caso, viene restituita una terna di coordinate per ogni file rinex, mentre nel secondo caso, viene generata una terna di coordinate per ogni epoca. Unitamente a questa scelta, viene data la possibilità di indicare il sistema di riferimento nel quale si richiede che siano calcolate le soluzioni (Fig. 2).
Fig. 2 – Sistema di riferimento nel quale si richiede che siano calcolate le soluzioni
L’unico campo opzionale è relativo al caricamento del file OTL. L’OTL (Ocean Tide Loading) è uno degli effetti più importanti che influenzano la stima dello ZTD. È dipendente dall’effetto indotto dalle maree oceaniche e terrestri e, in termini di coordinate, ha un effetto più marcato sulla stima della quota, rispetto alla planimetria.
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Nel caso del servizio che si sta analizzando, è possibile caricare un file OTL dedicato; vi è, però, da tenere presente che, nel caso in cui tale file non sia caricato dall’utente, il processing terrà conto comunque di un effetto di marea applicato alla zona in cui il rilievo è stato effettuato, considerando le coordinate approssimate che si trovano nell’header del rinex stesso.
Fig. 3 – Caricamento del file OTL dedicato
Da ultimo, viene richiesto il caricamento del file rinex, nei formati disponibili indicati in figura 4.
Fig. 4 – Caricamento del file rinex
A questo punto,è possibile lanciare il processing, al termine del quale viene restituito un file con estensione .pos contente le soluzioni. È possibile scaricare anche un report, in formato PDF, che riporta indicazione dei parametri utilizzati e una analisi di qualità dei risultati ottenuti. L’header del report conclusivo indica (Fig. 5) il numero di epoche con ambiguità fissata, alcuni parametri temporali, la modalità di elaborazione (statica o cinematica), i parametri geometrici dell’antenna (distanza tra centro di fase dell’antenna stessa e reference point).
Fig. 5 – Report conclusivo
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Conclusioni
Il PPP è una tecnica di elaborazione dati GNSS che sta crescendo. Porta con se la semplicità di utilizzo e la facilità di realizzazione del rilievo, poiché non prevede la presenza di alcuna base o infrastruttura locale. Di contro, l’elaborazione non è ancora così agevole e, certamente, richiede grossa competenza in termini di modellazione degli errori e utilizzo dei SW di elaborazione.
Il servizio web descritto è un’ottima opportunità per avvicinarsi al PPP, capirne le potenzialità e toccare con mano la qualità dei risultati, pur con la semplicità di una applicazione molto semplice da usare.
Leggi l’articolo “PPP: tutto quello che vuoi sapere sul posizionamento assoluto di precisione“