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Integrazione dei dati della missione GOCE con dati geodetici a terra
28 luglio 2008
La missione GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) sarà la prima missione scientifica effettuata da un satellite di esplorazione terrestre nell’ambito del Programma Living Planet, programma globale di Osservazione Terrestre condotto dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) per studiare l'evoluzione dell'ambiente terrestre.
Alenia Spazio, in qualità di contraente principale nei confronti dell'ESA, è responsabile del progetto, sviluppo, integrazione e prove del satellite.
Obiettivo scientifico della missione GOCE, che ha una durata di circa due anni, è di produrre una mappa ad alta precisione e risoluzione del geoide terrestre mediante una misura globale del campo gravitazionale. GOCE, con gli strumenti scientifici a bordo ed in particolare con un sofisticato gradiometro in grado di misurare la gravità con elevata accuratezza, permetterà di determinare l'altezza del geoide con una precisione di 1-2 centimetri e con una risoluzione spaziale di 100 km.
Una volta disponibile, questo tipo di informazione fornirà un preciso riferimento per studi di geodesia, idrologia, meteorologia e sismologia. Aiuterà gli scienziati a comprendere meglio la struttura e la dinamica interna della Terra e una delle sue applicazioni sarà sfruttata per una migliore conoscenza del moto di circolazione degli oceani e della loro influenza sul nostro clima.
L’integrazione di questa sorgente di dati con dati di tipo geodetico a terra potrà rivestire un ruolo di primaria importanza al fine di ottenere una conoscenza più completa e approfondita del campo della gravità terrestre in una data regione.
Oggetto di questa proposta è lo sviluppo di un “progetto preliminare” per la realizzazione di una procedura di stima del campo della gravità e del geoide dell’area piemontese, basata su una integrazione ottimale dei diversi funzionali osservati (gradiometria da satellite, gravimetria a terra, mappe di densità superficiale, DTM). Tale stimatore permetterebbe di sviluppare un modello utilizzabile come supporto nello studio della tettonica, nella conoscenza delle faglie e nel controllo delle zone sismiche. Ulteriormente, lo stesso modello potrebbe essere vantaggiosamente applicabile al miglioramento delle conoscenze di tipo topocartografico (per esempio nella definizione accurata delle quote ortometriche da misure GPS).
Per la valutazione delle performance (risoluzione spaziale, accuratezza) dello stimatore nel progetto preliminare saranno utilizzati dati simulati della missione GOCE, cioè dati prodotti da un software in grado di generare osservazioni “virtuali” con le stesse caratteristiche di accuratezza, risoluzione spaziale e frequenza temporale di quelli che dovrebbero essere effettivamente ottenuti quando il satellite volerà.
Il progetto preliminare si articola in due fasi. Le attività della prima fase (conclusa) hanno riguardato soprattutto:
· l’analisi dei requisiti dell’utente (il Settore Protezione Civile della Regione Piemonte) e lo scenario applicativo;
· la raccolta e la validazione dei dati attualmente esistenti nell’area in esame (in termini di dati a terra, modelli di elevazione del terreno DTM e mappe di densità superficiale esistenti);
· lo sviluppo di procedure SW per la stima del campo della gravità e del geoide per l’area del Piemonte basata sui dati a terra;
· una simulazione dei dati GOCE a livello locale per l’area piemontese.
I prodotti della prima fase risultanti da queste attività sono stati:
- un database validato di “Dati Geodetici a Terra per Area Regione Piemonte”;
- uno “stimatore del campo gravimetrico e del geoide” basato sui dati geodetici a terra;
- un file elettronico “Dati Simil-GOCE per Area Regione Piemonte”.
Alla fine di questa prima elaborazione dei dati a terra, la realizzazione di uno stimatore ottimale del campo della gravità e del geoide nell’area del Piemonte, basato sull’utilizzo dei dati disponibili mediante misurazioni a terra, porterà alla elaborazione di un “Prodotto Applicativo” di assoluto rilievo e utilità pratica, a prescindere dalle successive analisi e valutazioni relative all’utilizzo dei dati GOCE.
Nella seconda fase le attività si concentreranno su:
- lo studio dell’integrazione dei dati geodetici a terra con i dati simulati di GOCE;
- lo sviluppo di procedure SW in grado di integrare in modo ottimale i dati da satellite con i dati geodetici a terra;
- la valutazione dei vantaggi e dei limiti di una stima gravimetrica regionale del territorio piemontese basata sull’utilizzo dei dati della missione GOCE;
- lo sviluppo di un “dimostratore di funzionalità del prototipo” basato sull’utilizzo dei dati e delle procedure SW sviluppate nel corso del progetto, che permetterà di effettuare una valutazione operativa dei prodotti del progetto e di identificare ulteriori possibilità di utilizzo (e.g. training, divulgazione, ecc.). Tale “dimostratore” sarà ospitato in una postazione d’ufficio completa, dedicata a tale tipo di applicazione, da sistemare presso ALTEC o Protezione Civile, e sarà corredato da un desktop e un laptop multimediale
- un piano di sviluppo del progetto pilota, in cui sarebbero utilizzati i dati raccolti dalla missione GOCE durante la fase operativa dopo il lancio (autunno 2006) per il territorio piemontese.
I prodotti della seconda fase del progetto preliminare saranno:
- uno “stimatore del campo gravimetrico e del geoide” basato sull’integrazione dei dati simulati di GOCE e dei dati geodetici a terra per la regione Piemonte;
- una postazione d’ufficio completa, corredata da desktop e laptop multimediale, da sistemare presso ALTEC o Protezione Civile, che ospiterà il “dimostratore di funzionalità del prototipo”;
- un piano di sviluppo del progetto pilota.