pp2web

Che cos’è?

pp2web (post-processing to web) è una webapp lato server che permette di post-elaborare dati provenienti da sessioni grezze ad esempio acquisite con l’app mobile raw2g0 in modalità:

  • single
  • statica
  • cinematica

Come si utilizza?

Previa registrazione via mail a solutop@gmail.com è possibile richiedere l’attivazione in prova (a tempo) o perpetua. Successivamente avute le credenziali di accesso utilizzare il seguente link per accedere: https://pp2web.solutop.eu

pp2web permette di:

  • scegliere la modalità di post elaborazione (single, statica o cinematica)
  • caricare un file grezzo del rover in formato .ubx
  • caricare un file rinex della master in formato .YYo o .obs (solo per statica e cinematica)
  • inserire LLE nel caso si conoscano le geografiche precise dello stazionamento della master
  • elaborare il/i file uploadati
  • visualizzare i punti sulla mappa a video
  • scaricare un file zip contenente sia il file .csv che un report in pdf in formato latex
  • rivviare l’app per riutilizzarla

Il posizionamento relativo

Ma facciamo un piccolo passo indietro e cerchiamo di capire che cos’è il posizionamento relativo.

Quando si parla di post-processing GNSS si fa rifermento alle tecniche di posizionamento relativo che permette di determinare la differenza di coordinate (baseline) tra due o più punti occupati contemporaneamente da più ricevitori che sono in grado di acquisire sia codice che fase.

Può essere effettuato sia in modo statico (i ricevitori vengono mantenuti in posizione per una sessione di misura la cui durata varia da pochi minuti ad alcune ore in funzione della lunghezza della baseline) sia in modo cinematico (un ricevitore resta fisso, l’altro o gli altri si muovono occupando successivamente i punti da rilevare o seguendo un percorso continuo).

Nota

L’elaborazione viene effettuata in post-processamento (differita, quindi non in tempo reale), a partire dai dati grezzi (raw data) acquisiti dai ricevitori. Il modo statico può raggiungere una accuratezza di posizionamento relativo dell’ordine di 0.5-1cm e viene utilizzato per determinare reti di baselines a scopo di inquadramento o di controllo delle deformazioni.

Il modo cinematico viene utilizzato soprattutto per la ricostruzione di tracciati e della cinematica di veicoli (Catasto Stradale, studio del moto di veicoli, …). Qui sotto un esempio di posizionamento relativo

_images/pos_relativo1.png

Fig.1 Tecnica del posizionamento relativo GNSS

Nel caso della figura qui sopra, i due ricevitori effettuano osservazioni satellitari nel medesimo istante ai medesimi satelliti. Dette osservazioni vengono in seguito elaborate per poter stimare la baseline (vettore 3D) fra i due ricevitori.

Suggerimento

Il modo in cui il rover misura determina le tecniche di posizionamento. Spesso il GNSS lo si utilizza a scatola chiusa. Si registra la misura senza sapere quali sono i limiti, quindi bisogna investire un po’ di tempo a capire come funziona queta tencica di posizionamento.

La precisione dipende da:

  • dal tipo di ricevitori (tipo di osservabili acquisibili)
  • dalla distanza fra i ricevitori (da <10 km a >500 km)
  • dal metodo di rilievo (durata dello stazionamento sui punti)
  • dall’approccio di elaborazione dei dati (tempo reale, post processamento)
  • 1-2 m (relativo sui codici in tempo reale) usata in navigazione
  • qualche cm (doppia frequenza, statico-rapido) topografia e rilievi gis
  • millimetrica (doppia frequenza, statico lungo con tecniche di compensazione) deformazione crostale

Promemoria

  • il post processo si applica a rilievi acquisiti in posizionamento relativo
  • sono necessarie, per ogni punto del rilievo, le registrazioni (dette anche osservabili o osservazioni) di fase e consigliate anche quelle di codice.
  • sono necessarie le informazioni relative alle orbite dei satelliti navigazionali (file brdc) che contengono i parametri delle orbite traiettorie delle orbite (file sp3)
  • le registrazioni devono essere eseguite in contemporanea su uno o più punti di coordinate note e sui punti noti sede del rilievo
  • l’ambiguità intera di fase viene risoltadall software di elaborazione
  • il tempo di occupazione è fondamentale per risolvere l’ambiguità intera di fase
  • i tempi di occupazione dipendono dal tipo dal ricevitore, dalla lunghezza della baseline, dalla geometrica satellitare e da eventuali sorgenti di multipath

La procedura

Nella figura sottostante viene visualizzata la schermata principale nel momento ci si collega alla webapp tramite il link sopra citato

_images/pp2web00.png

Fig.1 Schermata all’avvio della webapp

Successivamente si sceglie la modalità di elaborazione del dato grezzo tra single, statica o cinematica come da schermata sotto

_images/pp2web01.png

Fig.2 Scelta della modalità di elaborazione

Si procedere confermando la modalità e inserire i file del rover in formato .ubx, della master .YYo o .obs e se necessario le coordinate di quest’ultima qual’ora ne fossimo in possesso come da schermata sottostante. Si noti che il processo è sequenziale per tanto è impossibile falsare la procedura come da figura 3

Nota

Si fa presente che la modalità single esegue una post-elaborazione solamente con il file del rover in formato .ubx in quanto non è necessario alcun file della master per tale scelta perchè viene fatta un’elaborazione in modalità singola (soluzione metrica). Può servire ad esempio per conoscere le coordinate approssimative del punto registrato in un sistema geografico WGS84 (L,L,E)

_images/pp2web02.png

Fig.3 Import dei file e scelta delle coordinate geografiche

Nota

Nel caso di post elaborazione statica o cinematica disponete di file rinex virtuali, quando eseguirete l’inserimento dei file per avere le coordinate corrette della master non occorrerà inserire manualmente LLE in quanto nell’header del file rinex della master saranno già precise e non approssimate.

Qui sotto un esempio di un file rinex ad esempio scaricato da una stazione di riferimento master permanente, si noti l’header del file alla riga «APPROX POSITION XYZ» come evidenziato qui sotto:

     2.11           OBSERVATION DATA    M (MIXED)           RINEX VERSION / TYPE
teqc  2016Apr1      OGS/CRS             20160608 12:19:48UTCPGM / RUN BY / DATE
Linux 2.4.21-27.ELsmp|Opteron|gcc|Linux x86_64|=+           COMMENT
BIT 2 OF LLI FLAGS DATA COLLECTED UNDER A/S CONDITION       COMMENT
UDI1                                                        MARKER NAME
12719M002                                                   MARKER NUMBER
David Zuliani       OGS/CRS                                 OBSERVER / AGENCY
618-01139           TPS NET-G3A         4.1 May,31,2013     REC # / TYPE / VERS
24204               ASH701945E_M    SCIT                    ANT # / TYPE
  4317305.9964  1016832.9984  4568261.5793                  APPROX POSITION XYZ
        0.0083        0.0000        0.0000                  ANTENNA: DELTA H/E/N
     1     1                                                WAVELENGTH FACT L1/2
     5    L1    L2    C1    P2    P1                        # / TYPES OF OBSERV
     1.0000                                                 INTERVAL
Forced Modulo Decimation to 1 seconds                       COMMENT
 SNR is mapped to RINEX snr flag value [0-9]                COMMENT
  L1 & L2: min(max(int(snr_dBHz/6), 0), 9)                  COMMENT
pseudorange smoothing corrections not applied               COMMENT
  2016     6     8    11     0    0.0000000     GPS         TIME OF FIRST OBS
    17                                                      LEAP SECONDS
                                                            END OF HEADER

NB Le coordinate espresse sono geocentriche.

Terminato l’inserimento dei file ed eventuali coordinate geografiche della master si procede all’elaborazione semplicemente cliccando sul pulsante «Elabora», verrà realizzata un’elaborazione con parametri standard e al momento questa versione non permette l’edit dei parametri. Nel caso di messaggi di errori verranno visualizzati a video e il pulsante di elaborazione si colorerà di rosso bloccando le fasi successive come da figura 4

_images/pp2web03.png

Fig.4 Elaborazione in corso dei file inseriti

Ultimata anche la fase di elaborazione il passaggio successivo è la visualizzazione dei punti su una mappa di OSM che permette di dare un primo controllo visivo veloce ai dati elaborati precedentemente. Questa fase è automatica e in sequenza alla precedente

_images/pp2web06.png

Fig.5 Risulato dell’elaborazione in mappa

Al termina anche di questa fase sarà possibile scaricare i risultati soffoforma di un file zippato che al suo interno conterrà:

  • un file in formato .csv con le sole coordinate con la soluzione fix di tutte le epoche per la modalità single e statica, nonchè la singola coordinata per la modalità statica, derivante dalla media pesata di tutte le coordinate con la soluzione fix
  • un file in formato .pdf con un report dettagliato descritto nel dettagio al paragrafo successivo

Report finale

Il report finale descrive nella sua globalità i risultati dell’elaborazione e contiene:

  • Osservazioni e Metadati (Observation Metadata)

    • Durata complessiva delle osservazioni
    • Periodo espresso in orario UTC
    • Modalità
    • Frequenze utilizzate
    • Parametri: elevazione minima, correzioni ionosferiche, correzioni troposferiche, effemeridi
    • ercentuale delle soluzioni
    • Satelliti utilizzati

  • Traccia Cinematica (GRD Track)

  • Serie Temporale della Posizione (Position Time Series)

  • Riepilogo Dati (Data Summary)

Traccia Cinematica

Sotto in figura 6 un esempio di grafico che rappresenta il percorso tracciato dal ricevitore GNSS durante l’osservazione. Mostra visivamente il movimento del dispositivo su una mappa (se presente) o attraverso una sequenza di coordinate registrate in UTM con la zona di competenza in automatico.

_images/grd.png

Fig.6 Grafico rappresentante la soluzione in E,N planimetrica

Dati forniti:

  • Coordinate geografiche: Latitudine, longitudine ed elevazione del ricevitore
  • Cambiamenti di posizione nel tempo
  • Qualità della soluzione (Fix/Float ecc)
  • Possibile correlazione grafica con la mappa del territorio

Scopo:

  • Analisi della traiettoria e verifica del percorso in relazione al contesto spaziale

Serie Temporale

Sotto in figura 7 un esempio di grafico che rappresenta una serie temporale dettagliata di posizioni registrate dal ricevitore GNSS durante l’osservazione.

_images/position.png

Fig.7 Grafico rappresentante la soluzione in E,N,H

Dati forniti:

  • Timestamp: ogni posizione è associata a un’ora specifica in UTC
  • Coordinate: Latitudine, longitudine e altezza (in metri)
  • Precisione: Dodeviazioni standard orizzontali (SDH) e verticali (SDV)
  • Qualità della soluzione: ogni posizione è marcata come Fix (alta precisione) o Float (precisione inferiore)

Scopo:

  • Analisi dettagliata della qualità delle misure in funzione del tempo e della stabilità del sistema.

Riepilogo Dati

Sotto in figura 8 un parziale di esempio del riepilogo globale delle osservazioni e delle elaborazioni. Sono presenti tutte le singole epoche secondo per secondo indistintamente dalla qualità del punto.

_images/summary.jpg

Fig.8 Sommario delle epoche post-elaborate

Dati forniti:

  • Statistiche complessive: durata totale della sessione con singole posizioni epoca per epoca in LLE (deg)
  • Precisione generale: medie e deviazioni standard delle misure orizzontali e verticali e soluzione epoca per epoca

Scopo:

  • Valutazione sintetica delle prestazioni del sistema e delle configurazioni utilizzate

Nota

La versione attuale non permette di fare il «settings dei parametri», quindi scelta sulle costellazioni da utilizzare, sui parametri di ionosfera e troposfera, angolo di cutoff ecc, ma per semplicità di utilizzo usa un file di configurazione standard e converte i file grezzi del rover al secondo

Tutorial Video

In questa sezione vengono descritte le procedure di utilizzo della webapp con dei videotutorial che ne descrivono nello specifico le singole funzioni per l’utilizzo e i risultati finali.