GNSS technology for structural and land monitoring

Al giorno d’oggi, la tecnologia GNSS può essere uno strumento utile, non solo in ambito di navigazione, ma anche per applicazioni di posizionamento di precisione come il monitoraggio di strutture o del territorio. Questa tecnica permette un controllo in continuo, anche da remoto, e ha un costo relativamente basso sia per quanto riguarda le strumentazioni che per gli aspetti di materializzazione e mantenimento. Nell’ottica di utilizzare la tecnologia GNSS per applicazioni di monitoraggio, il problema, nella sua interezza, può essere suddiviso in due grandi ambiti: l’ambito tecnologico (strumentazioni e apparati da adottare per un problema di monitoraggio anche in tempo reale) e l’ambito scientifico legato al problema del trattamento del dato che può, o deve, essere separato a sua volta in due aree legate alla tipologia di monitoraggio che si intende compiere. Il monitoraggio di movimenti lenti per analisi di stabilità (volto principalmente allo studio dell’evoluzione del quadro deformativo nel lungo periodo) o il monitoraggio per possibili applicazioni nell’ambito dell’early warning (che richiedono la valutazione di un movimento in tempo reale). Per le sperimentazioni sia di natura tecnologica che di trattamento del dato sono stati individuati due siti su cui sono stati installate stazioni permanenti GNSS di classe geodetica. Il primo sito è collocato sul tetto della scuola di Ingegneria ed Architettura dell’Università di Bologna, il secondo sito è la sommità della Torre Garisenda di Bologna (oggetto di particolare rilevanza culturale). Sul tetto di Ingegneria è stata collocata anche una slitta micrometrica che ha consentito l’imposizione di movimenti calibrati nelle tre direzioni. Per ciascun aspetto sono stati compiuti numerosi test sperimentali volti ad individuare le tecniche migliori per il monitoraggio con GNSS a partire dalle problematiche di trasferimento dati e finendo con lo sviluppo di particolari algoritmi per migliorare le prestazioni del sistema in condizioni di monitoraggio statico.Nowadays, GNSS technology can be a useful tool, not only for navigation and location aspects, but also for precise positioning applications, such as structures and environmental monitoring. This technique allows a continuous control, even remotely, and has a relatively low cost both regarding the instrumentation, the monumentation and the maintenance. In order to use the GNSS technology for monitoring applications, two main problems can be identified: (a) the technological one is represented by instrumentation and equipment that are used in order to provide data in real time. The scientific one (b) is related to the issue of data processing. It can be in turn separated in two fields, which are related to the type of monitoring. In detail, (b1) the monitoring of slow movements for stability analysis (aimed mainly at the study of the long time evolution of these phenomena) or (b2) the monitoring for possible applications in early warning systems. For this study two sites were considered. In each one, a GNSS geodetic class permanent station was installed. The first site is located on the roof of the School of Engineering and Architecture, University of Bologna, while the second one is on the top of the Garisenda Tower in Bologna. Moreover, in the first site, a micrometric sledge which allowed the imposition of calibrated movements in the three directions, has also been placed. For each aspect, several experimental tests have been carried out. They were aimed at identifying the best techniques for GNSS monitoring, starting from the data transfer problems and ending with the development of algorithms to improve system performance in static monitoring conditions