Global positioning system

Un sostanziale miglioramento della precisione si ottiene ricorrendo alla tecnica denominata Differential Global Positioning System (DGPS). Tale tecnica prevede l’impiego di due ricevitori:

-         uno che effettua il rilievo in campo (Rover);

-                  uno posto su un punto di coordinate note (Comunity Base Station o Base) che registra le variazioni di posizione, dovute all’interferenza della ionosfera.

In ogni unità di tempo, la base calcola e registra lo scarto d’errore tra le coordinate note del punto di stazionamento e quelle ottenute tramite i satelliti. La correzione può essere applicata successivamente al rilevamento in campo, in post-processing (PP-DGPS), o comunicata dalla base al rover durante lo stesso rilevamento in real-time (RT-DGPS), attraverso un collegamento radio tra base e rover.

Qualora si stiano rilevando punti cospicui, linee o poligoni da riportare in cartografia, si potrà operare in PP-DGPS, data la capacità della strumentazione di memorizzare i dati rilevati, ciascuno dei quali verrà corretto successivamente al rilievo. Qualora sia invece necessario conoscere la propria posizione corretta nel momento stesso del rilievo (per esempio durante la materializzazione o il ritrovamento di punti di campionamento inventariali) conviene ricorrere alle tecniche di RT-DGPS.

La RT-DGPS, oltre alla connessione radio con la base, può essere effettuata appoggiandosi ad una seconda costellazione di satelliti. Di recente l’attivazione della costellazione di satelliti WAAS-EGNOS e le possibilità offerte dal sistema Galileo, tutti sistemi ad accesso gratuito, permettono un significativo aumento della precisione dei rilievi in tempo reale anche su sistemi GPS a basso costo (Mussumeci et al., 2004). In Italia sono disponibili diverse soluzioni per l’applicazione della RT-DGPS, da stazioni radio realizzate ad hoc per i rilievi, all’uso di sistemi che si appoggiano alla rete GSM. In una recente esperienza di (Cina e Piras 2004) è dimostrato come, avvalendosi di un sistema palmare GPS a basso costo e di immagini ad alta risoluzione, sia possibile aggiornare la cartografia con elevata precisione tramite RT-DGPS su GSM.

La correzione differenziale (DGPS) consente di rimuovere gran parte degli altri errori intrinseci (effemeridi dei satelliti, deriva degli orologi, ritardo ionosferico e troposferico), mentre non è efficace per gli errori dovuti a PDOP e al fenomeno del multipath.

Il passaggio da usi stand-alone alle tecniche differenziali riduce l'errore da 50-100 m a 2-5 m in riferimento al singolo posizionamento, fino a valori submetrici nel caso di acquisizione stazionaria di più posizionamenti e successivo calcolo della posizione media.

Posizionamenti derivati da rilevamenti dinamici, quali aggiornamenti della viabilità forestale o di confini particellari, risultano avere una minore precisione rispetto a quelli derivati da rilevamenti statici basati sul rilievo di singoli punti. Tuttavia, in questo secondo caso risulta fondamentale l’ottimizzazione dei tempi di stazionamento e del numero di posizioni da raccogliere. Impiegando i ricevitori attualmente disponibili, stazionamenti di 15-20 minuti, con PDOP mask impostata a 4, e rilievo della posizione ogni 6,43 s , dovrebbero garantire errori di posizionamento istitutivo di punti di campionamento sotto copertura arborea dell'ordine di 1 metro (RMS). Date le velocità di acquisizione effettive riscontrate, le posizioni da raccogliere in tali posizionamenti stazionari dovrebbero essere in numero compreso tra 140 e 180. Fuori copertura arborea 10 minuti di stazionamento (400 posizioni, ossia una posizione ogni 1,5 s) sono già sufficienti per mantenere l'errore entro 0,5 m (Scrinzi et al., 1999).

Per le sue caratteristiche di precisione e relativa facilità d'uso, il GPS si sta rapidamente diffondendo nel settore del rilievo tematico del territorio, dove tende progressivamente ad affiancare e sostituire le tradizionali tecniche topografiche. Anche in ambito forestale esso sta dimostrando indubbie potenzialità nel rispondere alle esigenze operative in molteplici situazioni, quali:

-                   rilievo dei confini particellari in campo;

-                   individuazione di aree di saggio posizionate con campionamento casuale o stocastico in ufficio;

-                   rilevazione delle coordinate di aree di saggio individuate in campo;

-                   perimetrazione di aree;

-                   tracciamento della viabilità forestale;

-                   rilevazione dei punti di base per la poligonazione e l’individuazione topografica di singoli alberi;

-                   delimitazione di tematismi per realizzazioni cartografiche.

L’impiego del GPS nel settore forestale ha inoltre favorito lo sviluppo dell’integrazione tra dati a terra e dati telerilevati consentendo una stratificazione delle informazioni estremamente precisa e dettagliata.

L’utilizzo del sistema GPS è ormai consuetudinario anche nell’ambito dei rilievi inventariali in modalità dinamica per la “navigazione” in bosco, per ridurre i tempi necessari al raggiungimento dei punti di sondaggio.