TECNICHE INTEGRATE LASER SCANNING E TOPOGRAFICHE
2.3 Considerazioni pratiche e operative sulle procedure di rilievo topografiche
La scelta del numero, della qualità degli strumenti e degli accessori, nonché delle strategie adottate durante i rilievi, è fondamentale per assicurare un’elevata accuratezza delle osservazioni topografiche e dei relativi prodotti finali. Tutto questo diventa particolarmente importante quando, come nel caso della stima delle local ties, il risultato finale deve essere atteso con una precisione millimetrica. I procedimenti adottati devono quindi garantire tale ordine di precisione. Allo stesso tempo tutte le attività di campagna devono essere pianificate ed ottimizzate in modo da assicurare un breve periodo di inattività delle antenne VLBI.
Viste le brevi distanze (poche centinaia di metri) caratterizzanti l’estensione delle reti locali di controllo realizzate presso gli osservatori di Medicina e di Noto, le local ties vengono stimate utilizzando solo osservazioni terrestri; in particolare, mediante triangolazione e trilaterazione. I moderni e precisi strumenti topografici sono fondamentali per un rapido e affidabile rilievo.
Le stazioni totali che sono state utilizzate, TDA5005 (15 mgon; 1 millimetro + 2 ppm) e TC2003 (0,15 mgon; 1 millimetro + 1ppm), assicurano un’alta accuratezza in termini di risoluzione angolare e in termini di misura della distanza, EDM (Electronic Distance Meter).
L’EDM, in condizioni operative ben definite (intervisibilità dei punti), si presta ad un uso speditivo dello strumento. La misura della distanza deve però essere corretta in sede di elaborazione dagli errori atmosferici legati principalmente alla pressione atmosferica, alla temperatura ambientale e all’umidità relativa. In particolare, è stata utilizzata la formula di correzione di Barrel and Sear’s:
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dove:
ΔAU = correzione atmosferica in p.p.m; g = pressione atmosferica in mb (millibar); h = temperatura ambientale (°C);
ℎ = umidità relativa (%); J = 1/273.16;
j = k.]a
lk.l%a+ 0.7857.
Le distanze sono misurate utilizzando dei prismi retroriflettenti posizionati in tutti i punti della rete di controllo a terra e in alcuni punti della struttura dell’antenna VLBI. Le costanti dei prismi vengono verificate in laboratorio e vista la difficoltà ad eseguire in Italia calibrazioni strumentali per classi di EDM di così elevata precisione, si è comunque verificata in campagna la consistenza delle misure di distanza eseguite con le due total stations su distanze coincidenti.
Entrambe le stazioni totali sono dotate di un compensatore biassiale per la correzione delle letture angolari; il compensatore permette infatti misurazioni accurate correggendo gli errori di stazionamento che si ripercuotono sugli assi verticali e orizzontali. Le maggiori difficoltà sono legate alla corretta lettura angolare dei prismi posizionati sulla struttura del telescopio a causa del cambiamento di orientamento stesso dei targets.
Tutte le letture angolari sono ripetute tre volte, sia nella posizione diretta che inversa della stazione totale, al fine di rendere per quanto possibile accidentali gli errori di collimazione. A differenza dello strumento TC2003, dove la collimazione avviene manualmente, la stazione totale TDA5005 è capace di riconoscere in automatico il target grazie al sistema ATR (Automatic Target Recognition): pertanto, la misura delle distanze e degli angoli verticali ed orizzontali vengono effettuate in maniera totalmente automatizzata.
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La ripetibilità dei rilievi diventa un parametro essenziale quando si vuole monitorare la stabilità dei vettori eccentricità e del sito co- locato. Il tempo che separa le diverse campagne di misura dipende dalla stabilità del sito: a Medicina, a causa del problema della subsidenza si è deciso di procedere con una ripetizione pressochè annuale delle misure. La situazione geologica, infatti, è quella caratteristica delle zone alluvionali; le argille si trovano sino a quasi 20 metri di profondità e la tavola d’acqua è posizionata poco sotto la superficie fisica (Zerbini et al. 2002).
L’installazione dei marker geodetici, le monumentazioni e le realizzazioni delle reti di controllo devono essere accuratamente studiate e realizzate tenendo in considerazione tali caratteristiche.
La rete di controllo a Medicina è materializzata da tre pilastri (definiti da un ITRF DOMES) posizionati sul lato ovest dell’antenna VLBI, sui quali è possibile fare stazione tramite centramento forzato; questo tipo di stazionamento è in grado di garantire un’elevata stabilità e ripetibilità della messa in stazione degli strumenti nelle tre coordinate spaziali permettendo inoltre, la misura diretta della quota ( Figura 2.3-1).
Figura 2.3-1: Sistema utilizzato per il centramento della stazione totale in corrispondenza di un
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La rete di controllo locale dell’osservatorio di Medicina è fortemente disomogenea: i pilastri sono localizzati solo sul lato ovest del radiotelescopio ed è quindi necessario ricorrere all’installazione di treppiedi per completare la rete, anche se solo in maniera temporanea.
In particolare, le coordinate planimetriche sono riferite ad un sistema avente origine nel pilastro P3 e asse delle ascisse diretto
secondo la congiungente P3-P1 (Figura 2.3-2) mentre le elevazioni
vengono determinate come differenza rispetto ad un target verticale fisso installato nel marker G7 (Figura 2.3-3).
Figura 2.3-2: Schema della rete di controllo realizzata a Medicina nella campagna di misura del
2003: i punti rappresentati dalla lettera P sono dei pilastri permanenti definiti da un ITRF DOMES, G7 è il punto di riferimento verticale, T sono dei punti materializzati temporaneamente da treppiedi, G1, G2, G3 rappresentano dei treppiedi utilizzati per assicurare una connessione topografica con la superficie esterna dell’antenna GPS.
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Figura 2.3-3: Sistema installato nel punto G7 (DOMES 12711M00) e
utilizzato come riferimento verticale per le indagini locali.