Posizione plano-altimetrica dei sottoservizi esistenti al disotto della pavimentazione stradale, mappa georeferenziata dei sottoservizi visualizzabile su supporto cartaceo o in formato digitale.

1. P O L I T E C N I C O D I B A R I
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Civile
Tesi di laurea in GEOMATICA
Rilievo e georeferenziazione della rete di sottoservizi
afferenti l’area del Policlinico di Bari
Relatore:
Prof. Ing. Mauro Caprioli
Correlatore:
Ing. Michele Vitti
Laureando:
Paolo Lavermicocca
Anno Accademico 2012-2013

2. Sottosuolo cittadino = sistema in continua evoluzione
le reti hanno continuo
bisogno di:
• manutenzione
• ammodernamenti
• estensioni
Disservizi causati dalla
rottura di tubazioni in
ambito urbano: se non esiste
una «mappa del sottosuolo»
che riporti tutte le reti
tecnologiche, le diramazioni
e gli allacci alle abitazioni, è
facile incorrere in incidenti
del genere. L’uso combinato
della tecnologia Georadar e
della tecnologia GPS può
prevenire questi
inconvenienti.
Non sempre il sottosuolo è oggetto di uno sviluppo programmatico; la molteplicità dei gestori di
rete presenti sul territorio determina un’evoluzione caotica delle svariate reti tecnologiche,
causando in molti casi elevati costi sociali dovuti ai disagi arrecati ai cittadini ed alle imprese.
L’utilizzo di Internet, inoltre, impone nuove forme di cablaggio nelle città, al fine di rispondere alla
crescente richiesta degli utenti, determinando la necessità di posa di altre reti di sottosuolo.

3. Conoscere in modo dettagliato la posizione plano-altimetrica dei sottoservizi esistenti
al disotto della pavimentazione stradale è, quindi, il punto di partenza per:
1. Pianificare in maniera organica interventi invasivi:
metropolitane, infrastrutture stradali;
2. Organizzare la posa in opera di nuove reti di
servizi e la manutenzione di quelle esistenti,
onde non causare danni, interruzioni di servizi, riprogettazioni e infortuni sul lavoro.
Cosa si vuole ottenere?
Una mappa georeferenziata dei sottoservizi visualizzabile su supporto cartaceo o,
più in dettaglio, in formato digitale.

4. Si riassumono di seguito le fasi operative del metodo:
1. Ubicazione, mediante tecnologia GPS, dei pozzetti di ispezione rispetto al contesto urbano
del Policlinico e referenziazione (su cartografia) degli stessi rispetto ai fabbricati esistenti;
2. Redazione di uno schema funzionale generale d’impianto che consenta di individuare le
dorsali e la rete di distribuzione e/o collettazione afferente l’impianto in esame;
3. Approfondimento delle principali caratteristiche delle dorsali degli impianti esistenti,
mediante ispezione visiva e prospezioni radar (tegnologia GeoRadar), per individuare la
presenza e la profondità di cunicoli e tubazioni;
4. Restituzione delle informazioni acquisite mediante disegno CAD sulla cartografia fornita
dalla committenza;
5. Raccolta e georeferenziazione dei dati di indagine su sistema informativo territoriale
(S.I.T.) tramite piattaforma GIS (Geographic Information System).

5. Come funziona un georadar?
Le componenti essenziali di un georadar sono:
1. un trasmettitore (TX) genera un segnale di tipo impulsivo con una determinata frequenza di
ripetizione (impulsi elettromagnetici) e durata dell’ordine dei nanosecondi.
2. un ricevitore (RX) capta le riflessioni delle o.e.m. generate dalla variazione, con la
profondità, delle caratteristiche fisiche ed elettromagnetiche del mezzo o dalla presenza di
oggetti sepolti o ostacoli di diversa natura.
Lo strumento viene movimentato in superficie lungo
un tracciato predefinito, ottenendo una sezione
elettromagnetica o radargramma, del tipo:
spostamento radar / tempo di ricezione dei segnali
riflessi; conoscendo la velocità v di propagazione
delle o.e.m. nel mezzo da indagare (funzione della
costante dielettrica e della permeabilità magnetica),
si perviene alla profondità delle discontinuità.
2d = v ∙ tr ⟶ d =
v ∙ tr
2
=
c ∙ tr
2 ∙ εr

6. L’oggetto sepolto viene ‘visto’ dal georadar in modo deformatoL’oggetto sepolto viene ‘visto’ dal georadar in modo deformato
Mappa radar
Generazione
iperbole
x
Acquisizione
moto
antenna
Trasmettitore
Monitor
Ricevitore
Antenna
oggetto sepolto
d0 dN
d-N
x-N x0 xN d0
dNd-N
d1d-1
xNx-N x0x-1 x1
tr è il tempo trascorso tra l’emissione e la ricezione del
segnale riflesso, c è la velocità della luce nel vuoto, kε la
costante dielettrica relativa del mezzo rispetto al vuoto e
d è la metà del percorso effettuato dall’ o.e.m.
Il risultato finale è un radargramma del tipo:
spostamento radar/profondità delle superfici riflettenti
Quando il profilo di acquisizione passa sopra un oggetto fortemente riflettente sepolto,
all’antenna ricevente giunge un segnale di ritorno anche quando il dipolo d’antenna
non è esattamente sulla verticale dell’oggetto sepolto. Come risultato, si ottiene sulla
sezione radar una “iperbole di diffrazione” la cui ampiezza dipende dalla velocità di
trascinamento dell’antenna e dalla velocità di propagazione delle onde nel mezzo.

8. La ricostruzione tomografica 3D del terreno indagato è
stata ottenuta mediante l'acquisizione di dati georadar lungo
profili regolarmente spaziati, e usando specifici software di
post-processing.
L’indagine tomografica consente di ricostruire graficamente
l’andamento delle caratteristiche elettromagnetiche del
mezzo indagato, anche se non direttamente accessibile.
Il risultato è di forte impatto visivo:
si distinguono chiaramente le canalizzazioni
presenti nel sottosuolo alle diverse profondità e
lungo tutto il profilo verticale indagato.

9. La tecnologia GPS

10. Cosa fa un ricevitore GPS ?
 localizza 4 o più satelliti;
 decodifica i segnali emessi da ciascuno;
 calcola le distanze dagli stessi;
 usa i dati acquisiti per stimare la propria posizione e l’ora del sistema.
Come può avvenire il posizionamento con il sistema GPS ?
In due modi: mediante la tecnica del point positioning e quella del differential positioning.
Il Point Positioning
Posizionamento assoluto di un singolo punto
nel sistema di riferimento assegnato;
l’incertezza è dell’ordine delle decine di
metri, sufficiente per la navigazione o per
tracciamenti speditivi.
Il Differential Positioning
Posizionamento relativo di un punto rispetto
ad un altro considerato noto; l’incertezza è
dell’ordine di qualche milionesimo della distanza
tra i due punti, che può variare da pochi metri ad
alcune decine di chilometri.

11. Un ricevitore posto sul punto di coordinate
note e l’altro sul punto incognito; si determinano
le 3 componenti spaziali del vettore posizione tra
i due punti (baseline) rispetto ad una terna
cartesiana assegnata:
ΔX = X2 − X1
ΔY = Y2 − Y1
ΔZ = Y2 − Y1
Sono necessarie almeno 4 osservazioni di
distanze tra il ricevitore ed altrettanti satelliti
per conoscere le coordinate del punto incognito.
Ipotesi: Δ𝑡1 = Δ𝑡2 = Δ𝑡3 = Δ𝑡4 = Δ𝑡 = 𝑡 𝑟𝑖𝑐 − 𝑡 𝑠𝑎𝑡
orbite note (anche se di previsione)
si trascura l’incertezza nella misura satellite-ricevitore

12. Esecuzione misure - Modo cinematico in tempo reale RTKS (Real Time Kinematic Survey)
Si utilizzano ricevitori a doppia frequenza (L1 e L2) dotati della tecnica OTF (On The Fly) per la
risoluzione veloce dell’ambiguità intera, anche durante il movimento del ricevitore, e collegati fra
loro via radio, modem o GSM.
Il ricevitore fisso può essere sostituito da una
o più stazioni permanenti GNSS di posizione nota,
appartenenti alla rete GNSS della Regione Puglia
(tracciamento satelliti GPS, GLONASS, Galileo).
Il ricevitore fisso (BASE), collocato su un punto di
posizione nota, comunica la sua posizione ed i dati
satellitari al ricevitore mobile (ROVER), il quale
calcola in tempo reale la sua posizione rispetto al
ricevitore fisso. La stazione GNSS più vicina al
Policlinico di Bari è Valenzano (Tecnopolis, Bari).

13. Dai dati GPS alla mappatura georeferenziata dei sottoservizi
Risultato di una campagna di misura GPS: differenze di coordinate cartesiane tra i punti della rete da
rilevare (ΔX, ΔY, ΔZ), nel sistema di riferimento WGS84 - U.T.M.
Note le coordinate di un punto, detto punto traslocante, tramite
stazione permanente GNSS oppure tramite ricevitore fisso su un
vertice IGM, si determinano le coordinate di tutti gli altri punti della
rete nello stesso sistema di riferimento WGS84 - U.T.M.
Passaggio da coordinate cartesiane geocentriche (X, Y, Z)
riferite al centro dell'ellissoide WGS84, a coordinate
cartesiane ellissocentriche riferite al centro dell’ellissoide
locale prescelto opportunamente orientato (Hayford 1924),
a geografiche (φ e λ) e altezze ellissoidiche (h) rispetto
all’ellissoide locale tramite le equazioni parametriche
dell’ellissoide.

14. Coordinate dei punti battuti, nei sistemi di riferimento
WGS84, proiezione U.T.M. fuso 33 fascia N e Gauss-Boaga.
P UTM - X (m) GB – X (m) UTM - Y (m) GB - Y (m)
1 656224,7642 2160304,937 4552684,729 4580906,463
2 656195,7343 2160276,322 4552677,625 4580897,323
3 656166,7171 2160247,807 4552669,275 4580886,935
4 656136,1046 2160217,682 4552661,076 4580876,587
5 656107,0096 2160189,2 4552651,129 4580864,592
6 656102,8172 2160184,969 4552651,523 4580864,696
7 656102,5511 2160184,68 4552651,852 4580865,007
8 656098,328 2160184,094 4552599,323 4580812,044
9 656058,1157 2160149,248 4552520,527 4580730,243
10 656073,7792 2160156,366 4552644,145 4580855,28
11 656044,9384 2160127,997 4552636,238 4580845,35
12 656013,5957 2160097,169 4552627,623 4580834,533
13 655986,907 2160070,908 4552620,425 4580825,463
14 655959,5003 2160042,906 4552627,937 4580831,09
15 655949,851 2160030,83 4552662,503 4580865,079
16 655937,2968 2160015,13 4552707,299 4580909,123
17 655903,1569 2159980,434 4552713,984 4580913,455
18 655903,2088 2159980,451 4552714,492 4580913,968
19 655864,1417 2159940,941 4552719,358 4580916,133
20 655863,4441 2159939,106 4552735,709 4580932,478
21 655880,8368 2159952,55 4552793,216 4580991,349
22 655931,2351 2160003,036 4552793,899 4580995,534
23 655888,0904 2159957,835 4552821,835 4581020,548
24 655888,2603 2159957,978 4552822,227 4581020,952
25 655905,9696 2159971,728 4552879,909 4581080,019
26 655912,4303 2159976,663 4552902,119 4581102,738
27 655944,0963 2160007,719 4552912,123 4581114,969
28 655972,6762 2160035,795 4552920,475 4581125,329
29 656000,4384 2160063,134 4552927,642 4581134,444
30 656029,1918 2160091,437 4552935,239 4581144,058
31 656057,9539 2160119,714 4552943,329 4581154,169
32 656086,7147 2160148,003 4552951,225 4581164,083
33 656113,6935 2160174,366 4552961,132 4581175,892
34 656109,1482 2160168,55 4552979,251 4581193,743
35 656099,5042 2160156,688 4553010,804 4581224,71
36 656135,8469 2160190,177 4553053,285 4581269,83
37 656174,4326 2160228,131 4553063,872 4581283,127
38 656202,7312 2160255,989 4553071,299 4581292,54
39 656231,851 2160284,665 4553078,816 4581302,1
40 656259,7767 2160311,944 4553089,206 4581314,458
41 656144,0729 2160204,478 4552966,15 4581183,033
42 656176,5247 2160236,572 4552972,553 4581191,708
43 656176,0721 2160235,899 4552975,716 4581194,848
44 656201,0479 2160260,825 4552977,403 4581198,275
45 656233,6475 2160292,576 4552990,875 4581214,047
46 656274,5151 2160332,775 4553002,071 4581228,113
47 656276,9259 2160335,149 4553002,695 4581228,906
48 656286,7403 2160342,635 4553036,594 4581263,578
49 656271,8844 2160333,328 4552956,15 4581181,886
50 656282,9149 2160347,01 4552918,407 4581144,808
51 656298,9927 2160366,952 4552863,399 4581090,769
52 656308,2584 2160378,505 4552830,845 4581058,772
53 656315,4611 2160387,734 4552801,953 4581030,302
54 656323,7937 2160398,076 4552773,349 4581002,2