Non-permanent GPS data for regional-scale kinematics: reliable deformation rate before the 6 April, 2009, earthquake in the L'Aquila area

A GPS-based geodetic study at a regional scale requires the availability of a dense network that is characterized by 10 km to 30 km spacing, typically followed in a few continuous GPS stations (CGPSs) and several non-permanent GPS stations (NPSs). As short observation times do not allow adequate noise modeling, NPS data need specific processing where the main differences between NPSs and CGPSs are taken into account: primarily time-series length and antenna repositioning error. The GPS data collected in the 1999-2007 time-span from non-permanent measurement campaigns in the central Apennine area (Italy) that was recently hit by the Mw 6.3 L'Aquila earthquake (April 6, 2009) are here further analyzed to compute a reliable strain-rate field at a regional scale. Moreover, areas characterized by different kinematics are recognized, and a complete characterization of the regional-scale kinematics is attempted. These new data can be interpreted as indicators from the viewpoint of seismic risk assessment

The first terrestrial laser scanner application over Vesuvius: High resolution model of a volcano crater

This paper deals with terrestrial long-range laser scanner applications, gives an overview of topics related to this methodology, provides real and tested information about laser scanners, and analyses the reflectance of different materials. After positive results obtained during an experimental test executed in Bologna (Italy) on March 2005, the INGV (Bologna, Italy) and CODEVINTEC srl (Milan, Italy) planned a mission over the Mount Vesuvius volcano (Naples, Italy). For the first time, a wide crater area composed of low reflectivity materials was completely surveyed, creating a very accurate digital surface model. In this work, a long-range laser scanner was used to create high-precision surveys that demonstrated very low residual values in scan comparisons. The results lead to the conclusion that this methodology is suitable for surface monitoring proposals.Published203-2196V. Pericolosità vulcanica e contributi alla stima del rischioJCR Journa

Verifica delle prestazioni di diversi laser scanner a lunga distanza

Il laser a scansione terrestre (TLS) permette di rilevare con altissima risoluzione e precisione intere superfici fisiche superando, in termini di completezza dell\u2019informazione e continuit\ue0 spaziale, i rilievi topografici tradizionali effettuati mediante stazioni totali o GPS. Anche se la diffusione dei TLS negli ultimi anni si \ue8 notevolmente estesa, non vi \ue8 adeguata chiarezza nelle \u201cbrochure\u201d dei costruttori riguardo alle reali prestazioni in termini di portata, precisione e risoluzione. Tale etero-geneit\ue0 rende difficile la valutazione delle reali prestazioni da parte di un potenziale utente, che po-trebbe non essere in grado di operare la scelta pi\uf9 adatta per soddisfare le proprie esigenze. Nell\u2019ambito di una collaborazione tra vari Istituti di ricerca, e grazie alla disponibilit\ue0 delle Societ\ue0 Codevintec e MicroGeo, \ue8 stata effettuata una prova comparativa tra due diversi TLS al fine di con-frontarne le prestazioni e verificarne le potenzialit\ue0 nominali nell\u2019acquisizione di bersagli a lunga distanza. Il test \ue8 stato effettuato utilizzando bersagli artificiali realizzati per testare precisione e ri-soluzione e verificare l\u2019effetto di materiali a diversa riflettivit\ue0

Studio di possibili effetti sistematici nelle nuvole di punti SfM da APR: confronti con TLS, distorsioni e metodi di mitigazione

La fotogrammetria Structure-from-Motion (SfM) si basa su algoritmi che permettono, in modo automatico e rapido, di individuare una quantità elevata di punti omologhi tra le immagini acquisite durante il rilievo. L’individuazione di tali punti consente di realizzare l’allineamento delle immagini e quindi la calibrazione esterna ed interna delle fotocamere. L’efficienza di tali algoritmi e la quantità, qualità e distribuzione spaziale dei punti omologhi sono il fulcro della procedura di restituzione fotogrammetrica. In alcuni casi, per una combinazione tra strategia di acquisizione, tipo di fotocamera e software utilizzato, potrebbero verificarsi delle anomalie che danno luogo a distorsioni delle nuvole di punti finali. Il lavoro presenta i rilievi SfM realizzati nell’ambito di un progetto per lo studio delle deformazioni dovute al fenomeno della liquefazione mediante il confronto di modelli multi­temporali; si tratta dell’unico caso da noi osservato in anni di esperienza di rilievo SfM in cui sono presenti effetti sistematici che hanno reso problematico l’uso diretto delle nuvole di punti ottenute utilizzando Photoscan. Si mostrano i tentativi per ridurre tali effetti sia mediante un sotto­campionamento delle immagini, al fine di equilibrare la distribuzione dei punti omologhi, sia inibendo l’aggiustamento dei parametri interni, fino ad ottenere risultati utilizzabili, seppur non completamente liberi da sistematismi. Nella valutazione dei problemi è stato utilizzato un rilievo di riferimento realizzato mediante Terrestrial Laser Scanning (TLS). Infine tutti i dati sono stati rielaborati con un software migliorato, Metashape, ottenendo risultati non affetti da sistematismi, il che indica che le procedure per l’individuazione dei punti omologhi sono state migliorate. Poiché Photoscan (nelle versioni ancora utilizzate dalla 1.2 alla 1.7) è un prodotto molto diffuso, si ritiene che questa esperienza possa essere utile a quanti sono coinvolti in attività di monitoraggio e studio delle deformazioni superficiali. Structure from Motion (SfM) photogrammetry is based on the use of algorithms allowing the automatically identification of a large amount of homologous points (or pixels) between images overlapping areas. The coordinates of the homologous points (provided in different reference systems for each acquisition), allow the images alignment meaning the internal and external camera calibration. The number and the distribution of homologous points drives the entire procedure of photogrammetric restitution. In some cases, due to a fatal combination of acquisition strategy, digital cameras and software, anomalies could occur causing systematic effects in the point clouds representing the observed surfaces. This paper shows the results obtained from SfM surveys carried out as part of a project for the study of deformations due to the phenomenon of liquefaction by comparing multi-temporal models. This is the only case we have observed in years of SfM survey experience in which there are systematic effects preventing the direct use of the point clouds obtained using Photoscan (versions 1.1.2 and 1.7.0). Some approaches aimed at mitigating the distortions by balancing the distribution of homologous points and inhibiting the adjustment of internal camera calibration are used to improve results. A reference Terrestrial Laser Scanning (TLS) survey allowed the evaluation unexpected problems. Finally, the images data set processed by means of Metashape (1.5.0), a new improved version of Photoscan, provide good results free from systematism proving the greater efficiency of new algorithms for homologous points selection optimization. Since Photoscan is a very widespread product and also used within the INGV, it is believed that this experience can be useful to many operators involved in monitoring and studying surface deformations

Multitemporal laser scanner-based observation of the Mt. Vesuvius crater: Characterization of overall geometry and recognition of landslide events

Results of observations of the Mt. Vesuvius caldera, carried out by means of terrestrial laser scanning (TLS) in May 2005, October 2006 and June 2009, are reported here. In each survey the whole crater was acquired with 17/20 scans from 6 different viewpoints and the corresponding digital surface models were generated and registered into the UTM-WGS84 reference frame. In this way, a comparison between the multitemporal models leads to an evaluation of the occurred changes. The deformation maps, i.e. the contouring plots of the differences between the models along the direction of maximum variations, showed a progressive mass loss due to rock-falls from the NE vertical crater wall whose area was about View the MathML source5000m2. The TLS data also showed the accumulation at the bottom. The volume loss which occurred from 2005 to 2009, was computed by subtraction of volumes defined with respect to reference planes parallel to the caldera walls and was estimated to be View the MathML source20300m3. The volume uncertainties due to registration errors, subsampling noise effects, and effects due to choice of the reference plane, were also estimated. Some results were also interpreted on the basis of micro-seismic and meteorological data in order to plan a monitoring technique where seismic signals related to rock-fall and/or signals of intense rainfalls are used as alarms for fast TLS surveys able to characterize the corresponding changes of the caldera walls. The proposed methodology, in particular the simple but effective approach used in the estimation of volume uncertainties, can be applied to each rock slope instability phenomenon, regardless of the particular environmen

Caratteristiche della stazioni GNSS permanenti italiane

La rete di stazioni GNSS permanenti attualmente presente in Italia \ue8 costituita da pi\uf9 di 700 siti. Queste stazioni sono distribuite in modo non omogeneo sul territorio e sono caratterizzate da una forte disomogeniet\ue0; infatti possono differire tra loro per diversi motivi, quali ad esempio: le caratteristiche della strumentazione utilizzata; la collocazione dell'antenna ricevente (roccia, edificio); il tipo di supporto antenna utilizzato (tripode INGV, supporto UNIBO-Max, staffa), gli scopi per cui \ue8 stata realizzata la stazione (studio e monitoraggio scientifico, supporto per il posizionamento in tempo reale o altro). Questi fattori possono influire pesantemente sulle caratteristiche delle serie temporali giornaliere della posizione introducendo segnali periodici e non ed influire in modo non trascurabile sulle caratteristiche del rumore presente nelle serie temporali della posizione di queste. Per cercare di individuare possibili correlazioni tra questi fattori e le caratteristiche delle stazioni permanenti italiane, le serie temporali della posizione ottenute elaborando le osservazioni giornaliere con due diversi software (Gipsy/OASIS e Gamit /Globk) sono state analizzate. In particolare, \ue8 stata utilizzata l'analisi spettale per individuare i principali segnali periodici presenti nelle serie temporali della posizione. Inoltre, le serie temporali sono state analizzate per determinare le caratteristiche del rumore presente per tentare di correlarlo con le diverse tipologie di installazione e/o gestione presenti nella rete rete italiana. E' stata anche utilizzata un'analisi di tipo principal component analysis (PCA) allo scopo di individuare possibili segnali comuni a stazioni presenti in determinate aree o a siti che presentano tipologie di installazione o gestione simili