TARGET TERMICO

Un normale rilievo topografico necessita di un sistema di riferimento per riuscire a posizionare i punti misurati in modo assoluto.

Lo stesso vale anche per un rilievo effettuato tramite termocamera. L’obbiettivo è quello di rapportare la temperatura di determinati punti rispetto ad altri di cui se ne conosce il valore.

In alcuni casi durante il rilievo si analizzano oggetti o corpi cui ci sono presenti aree di cui se ne conosce il valore termico. Nel caso oggetto di studio non si hanno dei punti noti dei quali si conosce la temperatura, essendo stato fatto su una porzione di territorio agricolo.

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Per questo motivo sono stati posizionati una serie di target termici (Fig. 73), dei dispositivi dotati di una batteria e di una resistenza elettrica che ne genera il loro surriscaldamento aumentandone la temperatura fino all’esaurimento della batteria.

Fig. 73 - Target termico posizionato sul campo agricolo.

Le coordinate di questi punti, essenziali per la georeferenziazione del modello, sono state misurate posizionando sopra al telaio del target un’antenna GPS collegata ad un ricevitore a doppia frequenza GPS-GLONASS Topcon GB500 (Fig. 74).

Fig. 74 - Ricevitore GPS-GLONASS TOPCON GB500 (pngeo).

Lo strumento è dotato di una coppia di batterie interne al litio che consentono il funzionamento continuativo durante un intera giornata di lavoro. Riceve segnali sia singola che doppia frequenza.

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È fornito di tre porte seriali e un'unica uscita USB, essenziale per un immediat trasferimenti di dati su un altro dispositivo.

Il GB-500 è un ricevitore GNSS con antenna esterna. Questo strumento si basa sulla scheda elettronica Topcon EURO 160T, che contiene il chip Paradigm e la memoria per i dati.

Il MINTER (Minimun INTERface) è una semplice interfaccia che consente di impartire comandi basilari al ricevitore senza usare per forza controller esterni. È dotato anche di led e tasti funzione che consentono all’utente di vedere il numero di satelliti tracciati ed avviare o interrompere la registrazione dati.

Come detto, a questo dispositivo viene collegata un’antenna (Fig. 75) estera GNSS a doppia frequenza GPS-GLONASS TOPCON TPSPG A1 alla quale è impostato un angolo di cut-off tale che le permette di rifiutare tutti i segnali riflessi dall’ara sottostante.

Fig. 75 -Antenna TOPCON PG-A1 (geoinstruments, modificata).

Questo è di fondamentale importanza, in quanto consente di attenuare il fenomeno del multipath, permettendo di ottenere maggiore precisione sulla misura dei punti.

Funziona in un range di temperature che vanno da -40°C a +55°C ed usa un connettore TNC.

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Il piatto integrato aiuta ad eliminare errori causati dal multipath.

La PGA-1 riceve i segnali L1+L2 GPS/GLONASS, WAAS e EGNOS. Pesa 492 grammi ed ha una dimensione di 14.2 x 14.2 x 5.4 centimetri

Una volta che i due dispositivi vengono assemblati bisogna posizionare con cura l’antenna sopra al target termico cercando di farla coincidere il più possibile, a questo punto il ricevitore misurerà la posizione del centro di fase dell’antenna (Fig. 76).

Questo consente di disporre di Punti Fotogrammetrici d’Appoggio (PFA) per la georeferenziazione dei prodotti ottenuti dal calcolo.

Fig. 76 - Rilevamento della posizione del target attraverso il ricevitore e l’antenna satellitare TOPCON.

Ad ogni target è stata attribuita una sigla di riconoscimento.

I target posizionati sono in tutto 5 (Fig. 77) e sono stati inseriti in corrispondenza delle due anomalie termiche. I primi 4 circondano la prima macchia che si incontra partendo dal punto del decollo/atterraggio (anomalia 1), il quinto invece precede la seconda macchia posta in corrispondenza dell’inversione di rotta del drone (anomalia 2):

 rovN1007b_91Q8 [b]: posizionato in alto a sinistra rispetto all’ anomalia 1

 rovN1007c_91Q8 [c]: posizionato in alto a destra rispetto all’anomalia 1

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 rovN1007e_91Q8 [e]: posizionato in basso a sinistra rispetto all’anomalia 1

 rovN1007f_91Q8 [f]: posizionato nel tratto di campo tra le due macchi decentrato verso l’anomalia 2

Fig. 77 - Vista satellitare del campo. In giallo sono indicati i target termici e in rosso il punto di decollo/atterraggio.

Il sistema ufficiale di riferimento del GPS è un sistema geocentrico globale associato all’ellissoide WGS84 (World Geodetic System 1984). Usando un ricevitore satellitare le coordinate o le componenti della base sono automaticamente riferite a questo sistema. La terna cartesiana relativa a tale sistema è così composta:

 Ha origine nel centro di massa “convenzionale” della Terra

 Asse Z diretto come l’asse di rotazione terrestre passante per il polo nord;

 L’asse X passante per il meridiano di Greenwich, formato dall’intersezione tra il piano meridiano di riferimento e il piano equatoriale;

 L’asse Y scelto in modo tale da formare una terna destrorsa ovvero tale che un osservatore posto lungo l'asse Z veda l'asse X sovrapporsi a Y con moto antiorario.

La progettazione delle misure GPS è basata su diversi fattori. Devono essere scelti il sito di misura (non devono esserci ostacoli, superfici riflettenti e campi elettromagnetici), la finestra di osservazione (in funzione del numero di satelliti disponibili e della loro configurazione geometrica) e la durata della sessione (legata alla lunghezza della base, tipo di ricevitore utilizzato, satelliti visibili) (Tabella 2).

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Tabella 2 - Tipologie di misura.

In questo determinato caso è stato utilizzato un rilievo di tipo RAPIDO- STATICO.

Si sono utilizzati due ricevitori GNSS. Il primo (Master) durante il rilievo è rimasto fermo su di uno stesso punto geodetico, opportunamente materializzato nell'area test. Il secondo ricevitore è stato messo in acquisizione per circa 10 minuti in sequenza sui punti fotogrammetrici di appoggio.

Il calcolo delle coordinate è stato realizzato mediante un software commerciale della Trimble (Trimble Total Control) differenziando le osservazioni acquisite in modalità singola base, utilizzando le osservazioni contemporanee della stazione IGS di Modena, con coordinate ETRS08 mantenute fisse durante il calcolo.

Le coordinate geocentriche sono state trasformate automaticamente dal software in cartografiche UTM mantenendo la quota ellissoidica.

Di seguito vengono riportare le coordinate nel sistema di riferimento geodetico globale e le temperature misurate (Tabella 3).

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6 TRATTAMENTO DEL DATO

L’intero procedimento descritto di seguito è stato effettuato inizialmente solo con l’utilizzo di software gratuiti open source, successivamente lo stesso prodotto è stato ricavato in un ambiente low-cost per confrontarne le caratteristiche.

Seguendo i passaggi che verranno descritti è possibile ottenere un modello georeferenziato a valenza metrica di cui sono note le coordinate e le temperature dei punti che lo formano, usando solo software gratuiti e quindi accessibili a chiunque. La potenza del metodo di rilievo è legata al tempo tecnico entro il quale si riescono ad ottenere questo tipo di informazioni.