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La
collocazione di stazioni GPS permanenti, ma anche per quelle non
permanenti, non può prescindere da alcune caratteristiche
basilari che ogni sito deve presentare al fine di rendere significativo
il dato geodetico, partendo dal principio che i dati acquisiti saranno
principalmente utilizzati per:
- studiare
le deformazioni del suolo dovute al ciclo della deformazione sismica
(pre-sismica, co-sismica e post-sismica) e delle aree vulcaniche;
-
migliorare le conoscenze sulle faglie attive e per il rischio
sismico in Italia;
-
migliorare le conoscenze sulla dinamica delle aree vulcaniche
e per il rischio vulcanico;
-
contribuire alla definizione del sistema di riferimento GPS in
Italia.
Strumentazione
necessaria per il sopralluogo
- Ricevitore
GPS palmare (per calcolare le coordinate della stazione e per
avere una prima stima sulla capacità di acquisizione del
sito);
-
Carta topografica (per indicare la collocazione del sito sulla
cartografia IGM 1:25000 o più dettagliata, quando disponibile);
-
Bussola (per misurare le ostruzioni);
-
Martello da geologo (per campionare la geologia di superficie);
-
Macchina fotografica, preferibilmente digitale (per documentare
il sito visitato, indicando il punto di possibile installazione,
la roccia affiorante, eventuali ostacoli, fonti di disturbo e.m.,ecc...).
Verifiche
da effettuare durante i sopralluoghi
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Visibilità
dei satelliti
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Una
stazione GPS, per acquisire i dati in maniera efficace, richiede
come prima caratteristica, una buona visibilità del
cielo. Edifici, alberi o altri oggetti possono produrre ostruzioni
anche elevate per la ricezione del segnale GPS. Per questo
si deve evitare per quanto possibile installare stazioni GPS,
permanenti e non permanenti, in prossimità di tali
elementi disturbativi. Generalmente, per una stazione permanente,
viene richiesta una completa visibilità oltre i 10°
di elevazione, per 360° di azimuth. Di regola è
buona norma non istituire una stazione quando ci sono ostruzioni
al di sopra dei 15° di elevazione.
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Geologia
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Si
tratta di un vincolo estremamente importante per le realizzazione
o meno della stazione e per la scelta del tipo di monumento
da realizzare. Di norma, si deve evitare di porre una stazione
GPS su argille o limi che hanno la capacità di espandersi
o contrarsi in dipendenza del contenuto in acqua.
In siti caratterizzati dalla presenza di questo tipo di litotipi
si devono realizzare monumenti con caratteristiche specifiche,
capaci di non risentire della deformazione più superficiale
del suolo. Di regola è preferibile scegliere aree dove
sono presenti affioramenti di calcari, graniti, arenarie,
tufi o lave. I siti devono essere lontani da zone in frana
e da cave di estrazione. E' preferibile scegliere zone pianeggianti.
Gli strati rocciosi non devono presentare eccessiva fratturazione
e giaciture a franapoggio. Per questo è necessario
che venga eseguito un sintetico rilevamento geologico per
aratterizzare il sito.
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Monumenti
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Poiché
una rete geodetica GPS progettata per fini geofisici deve
fornire dati di deformazione del suolo di elevata qualità,
di regola un antenna GPS non deve essere posta su edificio,
anche se tale collocazione rappresenta una semplificazione
per la sua installazione e controllo (visibilità ottimale
per un edificio alto; custodia e alimentazione della strumentazione).
Tale tipo di installazione deve essere evitata in quanto gli
edifici possono soffrire di deformazioni e contrazioni, anche
sensibili, per effetto della espansione termica giornaliera
e stagionale. Questi movimenti a bassa frequenza possono occultare
il dato di deformazione legato a fenomeni geofisici.
Inoltre, in caso di evento sismico rilevante, il danneggiamento
subito dall'edificio produrrebbe una deformazione permanente
del monumento geodetico non corrispondente a quella reale
del suolo, impedendo qualsiasi interpretazione geofisica.
Per analoghi motivi devono essere evitati anche altri tipi
di strutture, come ponti, piazzole di sosta, marciapiedi,
ecc....
Si deve dare la priorità ad installazioni eseguite
su affioramenti rocciosi compatti e significativi (bedrock).
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Sicurezza
e accesso
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Al
fine di evitare danneggiamenti o furti della strumentazione,
è preferibile procedere alla
installazione delle stazioni in terreni protetti, come ad
es. scuole o terreni privati. A tale scopo si devono prevedere
convenzioni (ad es. di durata quinquennale) e rimborsi forfettari
coi proprietari del terreno su cui verrà realizzata
la stazione. L'accesso alle stazioni deve essere garantito
in ogni momento richiesto, sia per scopi di manutenzione che
per sopralluoghi dopo eventi straordinari (per es. lavori,
eventi sismici, ecc...).
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Multipath
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Oggetti
riflettenti posti in prossimità di stazioni GPS possono
causare interferenze al segnale (multipath). In questo caso
il segnale GPS può giungere all'antenna dopo essere
stato riflesso e il dato può risultare distorto al
punto di essere completamente inaffidabile. Per questo motivo
è necessario scegliere siti liberi dalla presenza di
tali elementi, generalmente costituita da muri, superfici
metalliche, ecc., posti a quote superiori ai 10°-15°
di elevazione rispetto all'antenna.
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Disturbi elettromagnetici
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I
disturbi elettromagnetici (e.m.) rappresentano un rischio
maggiore per la qualità del dato acquisito. Infatti
il segnale GPS può venire danneggiato anche in modo
irreparabile da sorgenti di emissione e.m. (antenne radio,
ripetitori ecc..) che operano a frequenze prossime a quelle
delle due frequenze GPS o da linee ad alta tensione. In campagna
a volte è difficile rendersi conto visivamente della
presenza di tali fonti di disturbo, che in alcuni casi possono
trovarsi anche a diversi km di distanza.
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Alimentazione e comunicazione
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Poichè
si possono prevedere diverse opzioni sia per l'alimentazione
che per la comunicazione remota, è necessario verificare
quali sono le caratteristiche logistiche del sito visitato.
In generale, le possibilità di alimentazione e di comunicazione
per una stazione GPS, il cui consumo totale è generalmente
compreso entro i 10 W senza sistema di acquisizione e di 80
W con sistema di acquisizione, sono le seguenti:
-
Alimentazione: a rete (se presente), a pannello solare,
eolica.
-
Comunicazione: linea telefonica commutata, linea telefonica
ISDN, linea telefonica IDSL, linea telefonica cellulare
(tra queste la GPRS è la più promettente).
Connessione satellitare.
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Durata della stazione
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Per
l'investimento dedicato alla realizzazione delle stazioni GPS
permanenti, è necessario
prevederne un utilizzo a lungo termine (almeno 10 anni) al fine
di poter ottenere dati significativi per lo studio delle caratteristiche
tettoniche di una regione come l'Italia, dove i tassi di deformazione
conosciuti sono inferiori al cm/anno. Per questo è importante
verificare al meglio i requisiti indicati ai punti precedenti. |
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Alimentazione
e trasmissione dei dati
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Per
alimentare l'antenna è necessario predisporre un tracciato
lungo il quale viene disposto un cavo coassiale che serve sia
per l'alimentazione per trasferire i dati dall'antenna al ricevitore.
Tale cavo va inserito in un condotto che viene quindi interrato:
si realizza a tale scopo una trincea profonda 10-15 cm.
Se l'installazione avviene in zone in cui si prevede che la
temperatura possa scendere sotto zero è consigliabile
dotare il condotto di un pozzetto per il drenaggio dell'acqua
che si potrebbe infiltrare nelle tubazioni. In questo modo si
scongiura il rischio che l'acqua, congelandosi, produca delle
fratture all'interno delle ondutture o del monumento. Il condotto
da utilizzare può essere rigido o flessibile, è
consigliabile comunque inserirvi il cavo dell'antenna prima
della messa in opera, evitando così problemi derivanti
dalla presenza di punti di giuntura o di curve sul tracciato.
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Immagini
(clic
per ingrandire)
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Realizzazione
del monumento
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Per
monumento si intende la colonna di calcestruzzo che funge da
sostegno all'antenna GPS: nella realizzazione di tale struttura
bisogna essere attenti a mantenere in bolla il tubo d'acciaio
sul quale verrà in seguito avvitato l'adattatore ed evitare
che tale tubo possa ruotare attorno al proprio asse: se ciò
dovesse accadere si perderebbe l'orientamento dell'antenna,
con conseguente degrado della qualità dei dati raccolti.
Nella
fase di posa in opera del monumento è necessario:
- Scavare
la terra superficiale fino a trovare la superficie rocciosa,
quindi ripulire la zona da terra e polvere.
- Con
un trapano effettuare un foro profondo 18-20 cm e di diametro
4-5 cm nella roccia al centro della zona ripulita per creare
l'alloggiamento per l'asta su cui verrà in seguito
montata l'antenna.
- Praticare
4 fori di diametro 2 cm e profondità 18-20 cm disposti
a quadrato attorno all'alloggiamento dell'asta: questi serviranno
ad accogliere i ferri dell'armatura.
- Ripulire
la zona ed i fori dalla polvere creatasi.
- Provare
ad inserire l'asta e l'armatura nei relativi fori . Disporre
quindi il cilindro di casseratura del monumento, avvitare
l'adattatore sull'asta e verificare che ci sia sufficiente
spazio tra il piatto inferiore dell'adattatore e la colonna
(almeno 10-12 cm).
- Inserire
l'asta nel foro centrale e metterla in bolla, fissarla quindi
in tale posizione.
-
Inserire il traliccio di armatura nei fori.
- Praticare
un foro sull'astae fissare il cavo di terra.
- Verificare
nuovamente che l'asta sia in bolla.
- Predisporre
attorno alla base di quello che diventerà il monumento
una adeguata casseratura per il plinto e preparare un impasto
di cemento da presa.
- Versare
l'impasto avendo cura di farlo penetrare all'interno dei
fori in cui sono disposti i ferri dell'armatura e l'asta.
- Con
del filo di ferro legare al traliccio il condotto contenente
il cavo di alimentazione/trasmissione dati dell'antenna.
- Attendere
una parziale solidificazione del cemento, quindi disporre
il cilindro guida. Utilizzando una serie di tiranti fare
in modo che il cilindro stia in bolla e che l'asta si trovi
approssimativamente al suo centro. In alternativa ai tiranti
si può effettuare un getto di cemento che renda stabile
la casseratura ed impedisca al calcestruzzo che verrà
in seguito versato per costruire il monumento di fuoriuscire
in basso.
- Attendere
la completa solidificazione del cemento gettato alla base
del monumento.
- Preparare
un nuovo impasto di calcestruzzo e gettare la colonna.
- Assicurarsi
che la distanza alla quale il condotto del cavo esce dal
monumento coincida con le misure dei fori presenti sul piatto
inferiore del duomo (nel caso di utilizzo di condotti flessibili
è ammessa una certa tolleranza). Disporre, se necessario,
dei distanziatori per raggiungere lo scopo.
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Assemblaggio
dell'antenna
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Mentre
il cemento della colonna si solidifica si può procedere
all'installazione dell'antenna, operazione che consiste nel
assemblaggio e nella regolazione di: |
1.
Piastra del duomo:
- Fissare
il condottocontenente il cavo dell'antenna alla piastra
di base del duomo.
- Far
passare l'asta nel foro centrale della piastra.
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2.
Piatto inferiore dell'adattatore:
- Con
una bussola determinare la direzione del Nord magnetico,
calcolare la deviazione magnetica della zona individuando
così la posizione del Nord geografico. Si consiglia
di consultare a tale scopo il seguente sito Internet:
http://www.ngdc.noaa.gov/seg/potfld/geomag.shtml
- Sul
piatto inferioreè presente una tacca che identifica
il Nord: avvitare il piatto sull'asta orientandolo in tale
direzione.
- Svitare
il piatto, cospargere la filettatura di colla Loctite e,
prima che la colla faccia presa, riavvitare il tutto e orientarlo
nuovamente verso il Nord geografico.
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3.
Piatto superiore dell'adattatore:
- Montare
il piatto superiore sul piatto inferiore tenendo presente
che la scanalatura va disposta verso il basso ed in corrispondenza
del Nord.
-
Inserire ed avvitare il bullone di serraggio con le sue
due rondelle (disposte con le facce concave l'una verso
l'altra) nell'apposito foro.
- Dalla
faccia rivolta verso il basso del piatto inferiore rimuovere
le 2 viti che bloccano le 2 viti di livellazione (sono collocate
negli stessi alloggiamenti).
- Mettere
in bolla il piatto superiore agendo sulle viti di livellazione.
- Una
volta messo a livello il piatto, bloccare le viti di livellazione
usando le viti di serraggio che erano state rimosse in precedenza.
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4.
Antenna:
- Svitare
il piatto superiore dal piatto inferiore.
- Disporre
l'antenna sul piatto superiore in modo tale che la vite
security set screw coincida con l'incavo (se l'antenna non
presenta alcuna fessura livellare la security set screw).
In questo modo l'antenna sarà orientata in modo tale
da allineare il Nord (indicato sull'antenna da una freccia
sulla faccia inferiore) con ilNord indicato sul piatto superiore
dell'adattatore. Avvitare l'antenna al piatto superiore
senza stringere eccessivamente.
Non usare colla su questa vite. Assicurarsi che, durante
tale
operazione, la vite che serve a bloccare i due piatti dell'adattatore
sia inserita nel suo foro.
- Stringere
la vite tra antenna e piatto superiore.
- Avvitare
il blocco antenna-piatto superiore sul piatto inferiore
dell'adattatore
- Verificarne
orientamento e livellazione.
- Connettere
il cavo all'antenna.
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5.
Duomo
- Fissare
la piastra di base del duomo al piatto inferiore dell'adattatore
per mezzo delle apposite viti. Per motivi di sicurezza stringere
bene le viti (senza danneggiarle).
- Collocare
il duomo sull'antenna in modotale da realizzare l'allineamento
tra gli alloggiamenti delle viti sulla piastra di base e
sullo stesso duomo.
- Avvitare
il duomo al piatto di base. L'operazione richiede il fissaggio
di 12 viti.
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Operazioni finali
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Dopo
aver atteso il tempo necessario per permettere al cemento si
solidificarsi e garantire quindi una perfetta stabilità
allantenna, rimuovere il cilindro di casseratura.
Verificare che non siano presenti crepe o imperfezioni nel getto
e che lasta risulti ben ancorata al monumento. |
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