Su analisi multispettrali

1. CHE COS'È IL GNSS?

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Global Navigation Satellite System (GNSS) è un termine generico per qualsiasi costellazione di satelliti che fornisce servizi di posizionamento, navigazione e cronometraggio globali o regionali. I dispositivi GNSS sono utilizzati praticamente in tutti i campi del mondo moderno. Che si tratti di registrare il percorso delle attività sportive, utilizzare la navigazione in auto, aviazione, traffico marittimo, tracciamento, tracciamento, rilevamento e altro ancora.

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2. COME FUNZIONA IL GNSS?

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Il funzionamento dei dispositivi GNSS è piuttosto complesso. Per capire come funzionano, dobbiamo scomporli almeno in 3 sete comprendere i principi di base del funzionamento di ciascuno di essi.
 

2.1. Segmento spaziale
Si riferisce ai satelliti in orbita terrestre lanciati dai paesi elencati di seguito. Una costellazione di satelliti è disposta in piani orbitali equidistanti, con almeno quattro satelliti su ogni piano. Questa disposizione assicura che almeno quattro satelliti siano visibili ad almeno 15° sopra l'orizzonte terrestre in quasi ogni momento, da qualsiasi punto del pianeta, anche se in realtà ce ne sono di più.

Nonostante i satelliti differiscano per età e design, il loro principio di funzionamento rimane lo stesso. Ogni satellite contiene quattro orologi ad alta precisione con una frequenza di base di 10,23 MHz che trasmettono continuamente due portanti in banda L che tornano sulla Terra alla velocità della luce. Queste onde portanti sono chiamate L1 e L2. Le onde portanti sono importanti perché riportano le informazioni dal satellite sulla Terra, e sono queste informazioni che consentono al nostro ricevitore GNSS di determinare dove ci troviamo (GPS.GOV, 2022)
 

2.2. Segmento di controllo

Il segmento di controllo si riferisce alle numerose stazioni terrestri situate in tutto il mondo che vengono utilizzate per tracciare, controllare e inviare informazioni a ciascuno dei satelliti GNSS. Questo è un ruolo importante in quanto è fondamentale che gli orologi di ciascun satellite siano sincronizzati. L'intero sistema dipende dal tempo (ing.Tempismo).

Inoltre, le informazioni orbitali trasmesse a ciascun satellite sono fondamentali, poiché ne abbiamo bisogno per determinare dove si trovava il satellite quando le informazioni sono state inviate. Tutte le informazioni vengono trasmesse ai satelliti e trasferite al ricevitore GNSS nel messaggio di navigazione del vettore L1 (GPS.GOV, 2022)
 

2.3. Segmento di utenti

Il segmento di utenti è la parte che interessa la maggior parte delle persone. Questo segmento include tutto ciò che riguarda un ricevitore GNSS: navigazione satellitare, telefoni cellulari, droni, forze dell'ordine e simili. Quindi, come funziona?

 

Come abbiamo scritto prima, c'è una costellazione di satelliti che orbitano sopra di noi e inviano un flusso costante di informazioni sulla Terra alla velocità della luce. Capire come questo aiuti a individuare la nostra posizione è piuttosto complesso, ma si basa su un processo chiamato trilaterazione(GPS.GOV, 2022).

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Dovremmo anche cambiare un malinteso comune. In nessun momento il ricevitore GNSS del navigatore satellitare o del telefono invia alcuna informazione ai satelliti. I ricevitori che usiamo oggi sono completamente passivi: ricevono solo informazioni e non le trasmettono. Solo il sistema europeo Galileo ha ricevitori leggermente diversi, in quanto esiste una funzione di emergenza che invia informazioni quando attivata, ma questo non si applica all'uso generale.

Spiegato semplicemente, un ricevitore GNSS riceve i segnali dai satelliti e determina dove si trova. Quando conosce la sua posizione, invia queste informazioni utilizzando un altro sistema, ad esempio una connessione dati GSM, a una specifica stazione di monitoraggio (GPS.GOV, 2022).

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2.4. TIPI DI SISTEMI GNSS

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                    BeiDou Navigation Sattelite System (BDS)

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BeiDou o BDS è un GNSS globale di proprietà e gestito dalla Repubblica popolare cinese. Il BDS è stato lanciato ufficialmente nel 2020. Il sistema operativo è composto da 35 satelliti. BDS era precedentemente chiamato Compass.

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                    Galileo

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Galileo è un GNSS globale di proprietà e gestito dall'Unione europea. L'UE ha annunciato il lancio dei servizi Galileo nel 2016 e   ha istituito un sistema di oltre 24 satelliti entro il 2021 (GPS.GOV, 2022).

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                   GLONASS

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GLONASS (Globalnaya Navigazionnaya Sputnikovaya Sistema o Global Navigation Satellite System) è un GNSS globale di proprietà e gestito dalla Federazione Russa. Un sistema pienamente operativo è costituito da oltre 24 satelliti (GPS.GOV, 2022).

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                  Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS) / Navigation Indian Constellation 

                  ( NaviC)

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IRNSS è un GNSS regionale di proprietà e gestito dal governo indiano. L'IRNSS è un sistema autonomo progettato per coprire la regione indiana e una cintura di 1500 km intorno alla terraferma indiana. Il sistema è composto da 7 satelliti. Nel 2016, l'India ha ribattezzato IRNSS come Navigational Indian Constellation (NavIC), che significa "marinaio" o "navigatore" (GPS.GOV, 2022).

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                  Sistema satellitare quasi-Zenith (QZSS)

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QZSS è un GNSS regionale di proprietà del governo giapponese e gestito da QZS System Service Inc. (QSS). QZSS integra il GPS per migliorare la copertura in Asia orientale e Oceania. Il Giappone ha annunciato il lancio ufficiale dei servizi QZSS nel 2018 con 4 satelliti operativi e prevede di espandere la costellazione a 7 satelliti entro il 2023 per la capacità autonoma (GPS.GOV, 2022).

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                  GPS

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Il Global Positioning System (GPS), originariamente Navstar GPS, è un sistema di radionavigazione satellitare di proprietà del governo degli Stati Uniti e gestito dalla United States Space Force. È uno dei sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS) che fornisce informazioni di geolocalizzazione e temporizzazione a un ricevitore GNSS ovunque sopra o vicino alla Terra dove c'è una visuale libera di quattro o più satelliti GPS. Il progetto GPS è stato avviato nel 1973 dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. Il sistema è composto da più di 24 satelliti (GPS.GOV, 2022).

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3. PERCHÉ UTILIZZIAMO IL GNSS?

 

In Precizni vinogradi, inizialmente utilizziamo un ricevitore GNSS geodetico per migliorare l'accuratezza assoluta e relativa delle analisi e dei modelli. La precisione del ricevitore GNSS, integrato nello stesso velivolo senza pilota, è relativamente bassa. Secondo le istruzioni del produttore, è fino a +- 1,5 mv orizzontale e +- 0,5 mv verticale. Utilizzando il ricevitore geodetico GNSS e il metodo dei punti di controllo della Terra (ing.Punti di controllo a terra– GCP) la precisione assoluta e relativa aumenta a pochi centimetri.

Quando si utilizza un ricevitore GNSS geodetico, utilizziamo il metodo di misurazione RTK (posizionamento cinematico in tempo reale) con l'obiettivo di ottenere una precisione centimetrica. Quest'ultimo si basa sulla ricezione delle correzioni di posizione in tempo reale da 16 stazioni permanenti, distribuite per lo più uniformemente sul territorio sloveno. Inoltre, vengono utilizzate anche stazioni GNSS dei paesi vicini (Austria, Ungheria e Croazia) per migliorare la precisione della posizione. Ai fini di una disponibilità relativamente costante del metodo di misurazione RTK, le distanze tra le stazioni GNSS permanenti sono inferiori a 70 km. Le stazioni GNSS permanenti operano 24 ore al giorno e 365 giorni all'anno. Il loro funzionamento è monitorato dall'Osservatorio di Lubiana (GURS, 2022). 

La ricezione delle correzioni di posizione può essere eseguita in vari modi. Un metodo molto comune che utilizziamo anche noi di Precizni vinogradi è l'utilizzo di un server NTRIP (eng. Networked Transport of RTCM via Internet Protocol), che consente lo scambio di dati di orario e quindi di posizione tra i nostri ricevitore (ing. .Rover) e la stazione GNSS permanente più vicina (eng.Basso). Lo scambio di dati avviene tramite una scheda SIM (rete 3,5 G), integrata nel nostro ricevitore GNSS geodetico. In questo modo, otteniamo una precisione di misurazione fino a un centimetro.

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Figura 1: Distribuzione della posizione delle stazioni GNSS permanenti Reti di segnale gestite da GURS

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Fonte: GURS, 2022.

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Utilizziamo le nostre attrezzature anche con vantaggio per altri servizi, come la visualizzazione dei confini di appezzamento sulla base dei dati spaziali del catasto fondiario e per altre misurazioni geodetiche. Determiniamo l'andamento dei confini di terreni edificati, forestali o agricoli con una precisione fino a un centimetro e possiamo anche eseguire misurazioni geodetiche con la stessa precisione. .

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4. RISORSE

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• GPS.GOV, 2022. Forza spaziale americana. URL: https://www.gps.gov/systems/gps/ (citato il 05/05/2022).

• Signal Network, 2022. Amministrazione geodetica della Repubblica di Slovenia [GURS]. URL: https://gu-signal.si/ (citato il 05.05.2022).