GPS o Stazione totale? Cosa acquistare?

GPS o Stazione totale. Una domanda che vi siete posti chissà quante volte. Cerchiamo di dare una risposta e fare un po' di chiarezza

GPS o Stazione totale. Una domanda che vi siete posti chissà quante volte. Cerchiamo di dare una risposta e fare un po' di chiarezza

Quante volte vi siete posti questa domanda e avete cercato una risposta chiedendo consiglio a qualche collega o avete partecipato a forum di settore, oppure avete chiesto un parere al vostro fornitore di fiducia, cercando in quest’ultimo caso, di capire se oltre al coinvolgimento commerciale, l’interlocutore di fronte a voi sarebbe stato seriamente in grado di consigliarvi al meglio per la vostra professione.

Cercheremo più avanti nella trattazione di dare una risposta esauriente alla domanda che fa da sfondo a questo articolo. Intanto vogliamo aprire una parentesi che ci consenta di fare un breve excursus storico e teorico sul GPS, fissando i punti salienti di questa tecnologia che ha rivoluzionato le tecniche di misura e posizionamento di precisione.

 

Cenni di teoria del GPS e delle costellazioni Glonass, BeiDou e Galileo

 

GPS - Il NAVigation Satellite Time and Ranging (NAVSTAR) Global Positioning System, meglio noto come GPS, è il primo sistema di navigazione satellitare a copertura e diffusione veramente globale. Il progetto è dell’inizio degli anni settanta e nasce con finalità militari, oggi è utilizzato principalmente per scopi civili. Il primo satellite fu lanciato nel 1978 e nel corso degli anni ottanta venne messa in orbita l’intera costellazione formata da 24 satelliti, il numero minimo che il Governo degli Stati Uniti si impegna a mantenere operativi.

Per sapere tutto sul sistema GPS: www.gps.gov

Glonass - Negli anni Ottanta l’allora URSS dà il via al proprio sistema di navigazione il Global'naja Navigacionnaja Sputnikovaja Sistema e il primo satellite entra in orbita il 12 ottobre 1982.

Dopo varie vicissitudini legate alle ragioni storico-politiche che hanno portato alla dissoluzione dell’Unione Sovietica e al ritorno sulla scena mondiale della Russia, e che hanno influito negativamente sulle tempistiche dello sviluppo del sistema, oggi la costellazione Glonass consta anch’essa di 24 satelliti operativi che garantiscono una copertura globale.

Per tutte le info su Glonass: www.glonass-iac.ru/en/index.php

Galileo - Si tratta come noto del progetto europeo. Il primo satellite denominato Giove A, dal nome della missione GIOVE (Galileo In-Orbit Validation Element) fu lanciato il 28 dicembre 2005, il secondo, denominato Giove B, il 14 aprile 2008. La costellazione, attualmente composta da 22 satelliti, è in via di completamento, e ne è prevista la piena operatività nel 2020 quando il sistema sarà costituito da 30 satelliti, 24 operativi e 6 “di scorta” orbitanti su 3 piani inclinati rispetto al piano equatoriale terrestre e ad una quota di circa 24.000 km, garantendo una copertura globale.

Per saperne di più su Galileo: www.gsa.europa.eu

BeiDou o Compass - È il sistema di posizionamento satellitare sviluppato dalla Repubblica Popolare Cinese, originariamente studiato per fornire una copertura regionale, è stato successivamente ampliato con l’obiettivo di realizzare una copertura globale. È in via di sviluppo ed a regime si suppone sarà costituito da 35 satelliti.

Viene in genere distinto in BeiDou 1, sistema di posizionamento regionale composto da 4 satelliti e BeiDou 2 (noto anche come Compass), corrispondente all’infrastruttura che fornisce il servizio di posizionamento a livello globale. Per saperne di più: www.beidou.gov.cn/ (sito in cinese).

 

Dal GPS a Glonass, Galileo fino a BeiDou.

Cosa misura il GPS e cosa la Stazione Totale

Cosa misura il GPS e cosa la Stazione Totale

Da un punto di vista geodetico-topografico il GPS, o meglio il GNSS (Global Navigation Satellite System) intendendo con questa sigla catalogare tutti gli strumenti in grado di lavorare con tutti i sistemi di navigazione in attività, e le stazioni totali, sono strumenti di misura che vengono ordinariamente impiegati con l’obiettivo di posizionare punti della superficie fisica della Terra, determinandone le coordinate.

Andando un po’ più nel dettaglio il GPS è un misuratore delle componenti di un vettore nello spazio tridimensionale (vettore che congiunge due punti della superficie fisica della Terra), da cui è possibile ricavarne l’orientamento e la lunghezza, mentre la stazione totale è un sensore in grado di effettuare misure di angoli (orizzontali e verticali) e distanze.

Operativamente le informazioni contenute nelle misure di queste due tipologie di strumenti sono le stesse: si tratta di misuratori di posizioni relative. Entrambi infatti, per la determinazione delle coordinate dei punti oggetto del rilievo necessitano di informazioni supplementari, nella fattispecie le coordinate di almeno uno dei punti in cui si trovano gli strumenti utilizzati nella misura.

In altre parole, le misure effettuate non contengono informazioni sufficienti al calcolo della posizione assoluta (cioè in un sistema di riferimento dato) dei punti oggetto del rilievo.

Il GNSS e le stazioni totali sono strumenti di misura che vengono ordinariamente impiegati con l’obiettivo di posizionare punti della superficie fisica della Terra.

Integrazione delle funzioni delle due strumentazioni

Integrazione delle funzioni delle due strumentazioni

Oggi gli strumenti GNSS hanno ormai quasi del tutto soppiantato le stazioni totali nei rilievi di inquadramento, grazie al fatto che a differenza delle stazioni totali, non necessitano della reciproca intervisibilità dei sensori utilizzati per la misura.

Nei rilievi celerimetrici invece, le stazioni totali giocano ancora un ruolo molto importante. Infatti, la necessità di avere costantemente una buona visibilità del cielo (ove orbitano i satelliti GNSS che trasmettono i loro segnali necessari alla misura), limita l’utilizzo degli strumenti GNSS nelle zone boscose, in presenza di alti fabbricati e nelle cave profonde.

Per concludere e provare a rispondere alla domanda che dà il titolo alla nostra esposizione, cioè cosa è meglio acquistare, se un GPS (o meglio, un GNSS) o una stazione totale, possiamo senza ombra di dubbio affermare che i vantaggi maggiori si ottengono dall’uso integrato di queste due tecnologie: rilievi con finalità cartografiche, monitoraggi geometrici, rilievi per l’inquadramento altimetrico di punti, costituiscono oggi problemi di posizionamento rapidamente risolvibili impiegando contemporaneamente le due strumentazioni.  

Ed è esattamente l’utilizzo combinato di stazione totale e ricevitore GNSS la chiave di volta per sfruttare appieno le potenzialità di entrambe.

Topcon in proposito, offre una soluzione ibrida che permette di eseguire il rilievo in simultanea con stazione totale motorizzata in configurazione robotica e GPS. Nella pratica operativa, un ricevitore GNSS posto sulla sommità dell’asta sopra al prisma circolare, può essere connesso sia ad un ricevitore base posto nelle vicinanze, sia alla rete di stazioni permanenti NetGEO.

Durante le operazioni di rilievo l’operatore può scegliere se acquisire solamente il dato GPS, soltanto quello relativo alla stazione totale, oppure entrambi contemporaneamente.

La modalità di rilievo sopra descritta, nota anche come “Global Survey” trova la sua maggiore utilità in situazioni ambientali promiscue dove le difficoltà di utilizzo del GPS vengono compensate dal rilievo celerimetrico ed i problemi di intervisibilità tra strumento e prisma, causati da ostacoli di varia natura, vengono ovviati dalle misure eseguite con ricevitore GNSS.

Per saperne di più su come Topcon ha risolto la questione dell’integrazione tra le due strumentazioni: Topcon Hybrid Positioninig

 

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