GPS

GLOBAL POSITIONING SYSTEM

 

 

Questo manuale è stato realizzato da Roberto Rovelli prendendo qua e la
appunti e immagini su internet, è stato realizzato senza fini di lucro, per
“ educare” e per divertimento.

Introduzione
Negli ultimi anni la tecnologia GPS ha preso piede anche al di fuori del contesto militare, entrando a far parte delle st rumentazioni standard per studi scientifici e
nell’equipaggiamento delle spedizioni. At tualmente il GPS (Global Posit ioning System) e’ alla portata di tutti, lo si puo’ trovare come strumentazione di bordo per i mezzi natanti,nelle auto e, caso piu’ vicino a noi, nei negozi dedicat i alle attivita’ outdoor.
Prima di far luce sui vantaggi o meno che comporta il possesso di un GPS, bisogna comprendere a grandi linee cos’e’, come funziona e che informazioni ci fornisce lo
strumento di cui stiamo parlando. Lo scopo di queste righe e’ quello di fornire una panoramica generale sull’ ut ilizzo e sul funzionamento del GPS. Per questo mot ivo
verranno t ralasciate tutte quelle notizie tecniche che vanno al di la’ delle informazioni
utili all’utilizzo immediato dello strumento. Chi fosse interessato ad una conoscenza piu’ approfondita, puo’ ricercare in rete articoli e informazioni che trattano l’argomento in maniera piu’ precisa e tecnica.

Perche’ il GPS?
Un GPS portatile puo’ essere utilizzato non solo da ricercatori e da esploratori, ma anche da tutt i coloro che si t rovano in un ambiente sconosciuto o malamente segnalato sulla tradizionale cartografia. Lo strumento si puo’ ut ilizzare nelle situazioni piu’ disparate: incitta’, in mare, in montagna ecc. La comodita’ di avere con se un GPS sta nell’avere la possibilita’ di conoscere la propria posizione senza ricorrere a calcoli matematici o ad osservazioni spesso imprecise e problematiche. Con questo si intende precisare che in casi di urgente necessita’, in cui il tempo, la capacita’ di ragionare e la possibilita’ di avere punti di riferimento visibili manca, il GPS e’ un ottimo strumento in grado di sostituire in pochi secondi tutte quelle azioni che richiederebbero del tempo prezioso.

Una panoramica sul funzionamento del GPS
Il sistema GPS si basa su due component i principali: un sistema ricevitore e un sistema trasmettitore. All’acquisto di un apparecchio GPS veniamo in possesso di uno st rumento ricevente, in grado di fornire all’utente la propria posizione nello spazio (Latitudine,Longitudine, Altitudine). Queste informazioni provengono dall’ elaborazione dei segnali che lo strumento riceve da un insieme di satelliti posti in orbita at torno alla Terra con questa funzione specifica. L’insieme dei satellit i usat i dai GPS in commercio, e’ di proprieta’ dell’ esercito U.S.A, per cui il loro funzionamento e’ subordinato a questo Ente.
Per gli usi civili il segnale inviato conteneva, fino a qualche tempo fa, un certo margine di errore (anche piu’ di 100 metri) che recentemente e’ stato annullato rendendo
maggiore la certezza dei dati acquisit i (25 metri di scarto). Il funzionamento del GPS si basa sul principio della triangolazione spaziale che gli strumenti compiono conoscendo la posizione dei satellit i e il tempo di ricezione del segnale. Il numero minimo dei satelliti utili a fornire la posizione e’ tre (per la latitudine e la longitudine) o quatt ro (se vogliamo anche l’altitudine). Piu’ il numero di satelliti disponibili aumenta, piu’ le informazioni restituite all’utente sono precise. Il segnale inviato dai satelliti e’ un
segnale molto debole, per cui l’ utilizzo del GPS in luoghi chiusi e’ pressoche’ impossibile. Si ha anche difficolta’ nell’utilizzo se ci si t rova in un bosco molto fit to, soprattut to di latifoglie.(ora con le nuove antenne ciò non è più importante)

Le funzioni generali del GPS e loro utilita’
Ci sono in commercio numerosi modelli di ricevitore GPS, ognuno con le proprie peculiarita’. Le funzioni sot to elencate riguardano la maggioranza dei modelli in
commercio.
Parametri variabili tutte le informazioni visualizzabili sullo strumento hanno un formato che puo’ essere cambiato a seconda dell’esigenza o della comodita’. Esempio:
si possono visualizzare le coordinate in vari format i: UTM, gradi/ primi/ secondi/ decimali, coordinate personali in base all’ impostazione predefinita dall’utente, ecc. Oppure le velocita’ si possono esprimere in Km/ h, m/ s, Miglia/ h ecc. Posizione e’ la funzione primaria dello strumento che fornisce latitudine, longitudine e altitudine.
Waypoint sono dei punti conosciuti a cui si fornisce un nome e si memorizzano nel GPS. Acquistano una certa utilita’ se costituiscono punti di riferimento importanti per l’ut ilizzo che se ne fa. Esempio: rifugi in montagna, oasi nel deserto, boe in mare, monumenti in citta’ ecc. Trackpoint in pratica il GPS registra la posizione ad ogni intervallo di tempo definito.
Questa funzione puo’ essere utile se si vuole ripercorrere un certo percorso gia’ effettuato o se ne vuole semplicemente registrare la t raccia su carta. Esempio: in montagna e’ possibile "aprire" nuovi sent ieri, il GPS regist ra tutto il percorso fatto e successivamente si puo’ inserire il proprio percorso su una cartina in maniera precisa e det tagliata. In mare: l ’esempio classico e’ la caduta di un uomo in mare, l’imbarcazione deve ripercorrere a ritroso l ’intero percorso e la registrazione dei trackpoint aiuta ad effettuare tale operazione in maniera precisa.
Go to questa funzione permette di impostare una meta da raggiungere e di sapere la distanza in linea d’aria da essa, il tempo necessario per raggiungerla e la direzione da prendere per arrivarci direttamente.
Esempio: devo raggiungere il rifugio Monte Nebbioso e le condizioni meteo (o altri fattori) rendono difficile l’orientamento. Impostato il rifugio come meta, lo strumento aiuta l’escursionista a raggiungere l’obiett ivo. Ritengo che questa sia la funzione piu’ importante per un uso di t ipo alpinistico o escursionistico (vedi il paragrafo Il GPS e le att ivita’in montagna).
Route o rotta consente di t racciare una rotta o un percorso e di essere poi guidat i dal GPS lungo il suo t racciato. Esempio: in mare si puo’ impostare una rotta e seguirla con lo strumento. Queste sono le funzioni principali e piu’ importanti. Il corretto utilizzo di queste funzioni permette di rendere l’uso del GPS piu’ interattivo e meno asett ico.

Il GPS e le attivita’ in montagna
L’utilizzo del GPS in montagna puo’ creare una divisione t ra "puristi", che si affidano solo a risorse naturali e tradizionali, e "avanguardisti" che affidano alla tecnologia parte della loro sicurezza. Non e’ questa la sede opportuna per discutere di questa divergenza di opinioni, per cui non mi dilunghero’ per cercare di avvicinare le due "fazioni". L’ut ilizzo del GPS in montagna e’ una sorta di assicurazione che in caso di bisogno puo’ fornire all’escursionista o all’alpinista un aiuto che, in certe situazioni, si puo’ anche rivelare fondamentale. D’alt ra parte, affidarsi completamente allo st rumento e’ un atteggiamento sbagliato e assolutamente da evitare. Per l’escursionista lo st rumento primario che non deve mancare nell’equipaggiamento e’ la cartina topografica della zona in cui si sta compiendo un’attivita’. Dalla carta topografica si possono avere informazioni piu’ det tagliate che con il semplice uso del GPS ed inoltre solo sapendo leggere correttamente una carta si potra’ ut ilizzare a pieno le potenzialita’ del GPS. Un esempio pratico e’ abbastanza semplice da presentare: in caso di difficolta’ di orientamento (nebbia, buio o neve) il GPS e’ ottimo per indicare la posizione della meta e la direzione teorica da prendere per raggiungerla. Quello che il GPS non dice e’ il t ipo di terreno che si incontra nel seguire quell’ipotetica direzione. Questa informazione di primaria importanza ce la fornisce invece la carta topografica. Solo l’uso combinato di entrambe gli strument i puo’ dare degli ottimi risultati.

I dati GPS per chi non ha il GPS
Vorrei prendere un piccolo spazio per spiegare come l’uso del GPS da parte degli escursionist i puo’ giovare anche chi il GPS non lo usa. Il tutto parte dalla raccolta dei
dati che uno puo’ compiere durante un’escursione ovvero di punti important i che chi possiede un GPS memorizza come waypoint . Ritengo che i waypoint piu’ importanti siano quelli che si riferiscono a rifugi, bivacchi o strutture che possono costituire un riparo in caso di necessita’. In teoria queste strutture sono segnate sulle carte topografiche, ma non si sa mai. Altri punti importanti possono essere le sorgenti o i punti in cui trovare acqua, punti che spesso non sono segnati accuratamente in carta (le sorgenti soprattutto). Tutti i punti che vengono salvati con un GPS sono contraddistinti da coordinate facilmente riportabili in carta (se la carta non possiede un reticolo di
coordinate si puo’ fare lo stesso). Si t rovano in rete alcuni software in grado di salvare in un file i punti direttamente da un GPS collegato ad un PC o anche solo di visualizzarne i dati. Una volta che il file e’ messo a disposizione del pubblico, sia gli utenti di GPS, che non, possono trarne dei vantaggi: chi possiede il GPS puo’ inserire i punti nel proprio strumento e avere a disposizione dei punti di riferimento per la propria escursione; chi non possiede un GPS puo’ esaminare le coordinate dei vari punti e posizionarli sulla carta topografica in modo da avere piu’ notizie sulla zona (es: un riparo non segnato in carta o un anfratto in cui e’ possibile ripararsi ecc.). Inoltre molti dei sof tware in questione permettono di calcolare azimut e distanza da un punto all’altro rendendo possibile una migliore pianificazione del percorso in caso di necessita’ e soprattutto rendono possibile il posizionamento dei punt i anche su carte senza il reticolo topografico. Non solo, quasi tutti i programmi hanno la possibilita’ di integrare un file grafico di sfondo ai punti, nella fattispecie la cartina della zona.

L'USO DEL GPS IN MONTAGNA
Qualche anno fa pensare di usare il GPS in montagna era una cosa quasi assurda. La migliore precisione che si poteva raggiungere con un GPS era t ra gli 80 e i 100 met ri, che per un alpinisita è t roppo scarsa. A partire dal maggio 2000 l'errore creato appositamente sui segnali provenienti dai satelliti GPS è stato tolto ed allora la precisione è salita a 10 met ri. Questa precisione è sufficiente per un uso in montagna.
Inoltre la miniaturizzazione ha fatto si che al giorno d'oggi i GPS non siano più grandi di telefono mobile (esiste addirittura un modello incorporato in un orologio) e di peso non superiore ai 150 grammi.

Modello base della Garmin	Modello professionale, ottimo in montagna

Un GPS, per l'uso in montagna, dove avere le caratteristiche seguenti:
· dimensioni e peso ridotti
· temperatura di funzionamento da -10°C a +40°C
· resistente agli urti ed alle intemperie
· utilizza batterie (o accumulatori) convenzionali
· essere interfacciabile e programmabile da un computer
· ricevitore a 12 canali paralleli
· autonomia sufficiente
· maneggiabile anche con i guant i
· display illuminato
· sopportare i diversi reticoli di coordinate (per la Svizzera la Swiss Grid)
· di facile manipolazione
· prezzo ragionevole

I vocaboli maggiormente usati nell'uso del GPS

· waypoint : punto definito con le sue coordinate, l'eventuale altezza ed un simbolo
· route: rotta da seguire, definita da almeno due waypoint
· track: log della traccia, il percorso effet tuato e registrato dal GPS

 

Le tre fasi di una gita

1. prima: la preparazione
2. durante: la gita
3. dopo: il ritorno

Cosa non si deve dimenticare per una gita
Ecco una lista di elementi da non dimenticare (oltre all’equipaggiamento solito):
· la testa, l'elemento più importante
· il GPS
· le cartine della zona, un GPS senza cart ine serve a poco, non si ha nessun
riferimento
· la bussola e l'altimet ro, anche se in GPS in dotazione prevede già queste funzioni
· le batterie o accumulatori di ricambio e di emergenza (calcolare almeno una
riserva pari a due volte l'autonomia del GPS)

WAYPOINT

Lo scopo principale della navigazione è di essere in grado di andare dal punto A al punto B nel modo più semplice possibile. Un GPS può memorizzare diverse centinaia di punti, detti più comunemente dall’ inglese waypoint . Quest i punti (di riferimento) possono essere un posteggio, una capanna, un ponte, un lago, un telefono, una cima, un punto di riferimento, ecc.

Una rotta è composta da una sequenza di waypoint che si desidera seguire passando da un punto all’ altro.

 

 

Spostandosi nel terreno con il GPS acceso, nello stesso verrà memorizzata in continuazione la posizione del ricevitore. La sequenza di queste posizioni (una sequenza di punti) è il track log (giornale della traccia percorsa).

LA PREPARAZIONE DELLA GITA
Una gita, pur semplice che sia, va preparata. Per la preparazione si deve tener conto dei
punt i seguenti:
· verificare le condizioni meteo e l’evoluzione
· verificare le condizioni della neve (bollet t ino valanghe) per gite invernali
· verificare il t racciato magari consultando una guida
· verificare e preparare l’at t rezzatura, cart ine comprese
· definire al computer i waypoint e le rot te da seguire ed in seguito inserirle nel GPS

LA GITA
L’impiego del GPS durante una gita richiede le seguenti operazioni:
· accendere il GPS e dargli il tempo di sincronizzarsi con i satelliti (2 minuti bastano per avere una buona precisione)
· per avere un log di t raccia "pulito" svuotare il log prima di partire
· selezionare la rotta impostata
· part ire verificando di tanto in tanto la capienza del log di t raccia

IL RITORNO

Al ritorno da una gita effettuare le seguenti operazioni:
· collegare il GPS al computer
· scaricare il log della t raccia
· scaricare gli eventuali nuovi waypoint
· eventualmente correggere le impostazioni della rot ta nei propri archivi

L'ANIMA DEL GPS
Se in tempi passati e forse più oscuri ci si chiedeva se gli animali avessero un’anima, nell’epoca presente l’interrogativo passa inevitabilmente alle macchine, a tutte quelle “diavolerie”, come si sarebbe appunto detto nei tempi oscuri, che allietano la vita del ventunesimo secolo.
Film e letteratura hanno ampiamente narrato di robot che si innamorano dei loro padroni o che ad essi si ribellano; giornalisti ed opinionisti discettano sulla piaga dei telefoni cellulari; ma non è questa, al momento, la nostra preoccupazione. Restringiamo il campo. Alla montagna e a che se no? E subito dopo al G.P.S., strumento modernissimo alla montagna assai pertinente. G.P.S. (mi hanno spiegato) significa Global Positioning System ed è uno strumento che dovrebbe servire a fornire la certezza della collocazione geografica di un determinato soggetto od oggetto in un determinato punto. Tanto con l’ausilio del sistema di satelliti che volteggiano nei nostri cieli.
Non chiedetemi altro, non chiedetelo ad un “uomo di lettere” che già sta lottando per scrivere al computer queste povere righe.
Orbene, la tentazione dell’uomo di lettere e dell’uomo di lettere italiane, poi, è anzitutto di respingere queste sigle anglo-americane che ci opprimono; la tentazione dell’uomo di piedi è di attendere speranzoso il primo errore di set-up tra WGS 84 ed UTM (v. nota a pié pagina, mi sono fatto spiegare anche questo) per irridere a “tutti questi marchingegni” che non solo ci complicano la vita ma si rivelano pure ingannevoli e fallaci; la tentazione, insomma, di colui che ama procedere per prati e boschi con la sola guida del suo naso e puntare alla vetta sospinto solo dalla intima forza di attrazione che da essa promana (ovvero: “sola videndi cupidate ductus " - Petrarca) è quella di negare non solo la necessità ma anche l’ammissibilità di siffatti congegni, tecnici ed artificiali, per rimettersi al puro abbraccio della montagna, senza alcuna intermediazione gnostica e preservativa.
Il G.P.S., dunque, non avrebbe un’anima e sarebbe, anzi, lesivo dell’anima del montanaro. Questa conclusione e quella tentazione sono poi, ampiamente condivise dalla folta (ahimé) schiera di coloro che passivamente seguono il direttore di escursione, paghi di una contemplazione affatto generica - quando c’è e non disturba le più pressanti chiacchiere - e che sono spesso sordi ad ogni voce illustrativa ed accomunante.
Ma è proprio questo convergere di consensi che mi mette in sospetto. Certamente, abbandonarsi al puro scarpinare, lasciare a valle ogni altra cura, spegnere ogni circuito
mentale è parte essenziale del nostro andare per monti. Chi di noi non si è sentito e non si sente (talvolta più, talvolta meno) perfettamente inserito nella natura, in pace, al posto giusto, finalmente, tra pietre ed erbe, tra alberi e cieli lontani, tra acque e fiori e, perché no, anche tra muggiti, belati ed escrementi dei loro autori ?

Questa full immersion (non collegatevi subito alla quartultima parola del precedente rigo, per favore!) questo ritorno alle origini, non è solo frutto di reminiscenze scolastiche di carattere bucolicoromantico, ma corrisponde veramente ad un oggettiva esigenza dell’homo (troppo) sapiens.
Fra questa esigenza e l’incondizionato abbandono al mero vagare, v’è però una qualche differenza. Non tanto per ragioni di prudenza e tanto meno di ossequio tecnologico, ma proprio e, contrariamente a quello che potrebbe sembrare, per ragioni di amore. Già perché l’amore, per qualsiasi oggetto o soggetto destinatario, non può prescindere dalla coscienza e dalla conoscenza e di esse si nutre e con esse si accresce. C’ è bisogno di fare esempi ? Altro è abbandonarsi al ritmo di una canzonetta od anche di un pezzo più impegnativo ed altro è conoscere, capire ed amare pienamente la musica. Altro è godere la trama di un romanzo, altro è comprenderne il significato profondo. Infine: altro è l’amore sensibile, altro è l’amore pieno e completo di una persona, che inevitabilmente comporta comprensione, condivisione, applicazione e talora sacrificio.
Allora, carte geografiche, bussole, altimetri, supporti informativi di ogni genere e lo stesso G.P.S. (non dico per tutti, ma almeno per un gruppo) non sono complicazioni inutili od anche utili ma comunque affllittive della “poesia” della montagna. Sono, invece, strumenti oltre che necessari, alla lunga piacevoli e remunerativi.
Se riusciremo a rendercene conto, passeremo dalla fase delle canzonette e dei romanzetti alla musica ed alla letteratura, dalla fase degli amori adolescenziali a quella dell’Amore con l’ “A” maiuscola: vivremo di più e più intensamente la montagna, esplorandone l’anima.
Si, perché anche il G.P.S., nelle mani e vicino al cuore giusto, ha un’anima.

Francescopaolo Ferrara

Note per gli uomini (e donne, ovviamente) di lettere: WGS 84 è il geoide generale cui siconforma il GPS in difetto di altre indicazioni; il geoide poi è la configurazione teoricadella superficie terrestre, su carta od altro supporto; UTM è l’Universal Travers Mercatore, particolare tipo di geoide, adottato dalle nostre carte dell’ Istituto Geografico Militare; SET UP può più o meno intendersi – nel nostro caso - come configurazione o messa a punto.
Tra i recenti ritrovati della tecnologia applicata all’andare in montagna spicca, per efficienza e innovazione, il GPS. Nato, in realtà, per soddisfare esigenze militari questo st rumento è stato poi applicato con vantaggio alla navigazione sia marittima, sia terrestre. Solo recentemente è entrato nel mondo della montagna trovando un utile campo d'utilizzo nelle traversate di grandi spazi e nello scialpinismo. I l GPS, acronimo di Global Posit ioning System, è uno strumento ormai prodotto in formato tascabile che emette un segnale ad una rete satellitare la quale " risponde" inviando le coordinate del punto da cui il segnale è partito: quello in cui Vi trovate. Le funzioni di quest 'ogget to sono, in realtà: tramite un piccolo processore, esso può elaborare dati relativi al percorso che si intende seguire, indicando eventuali " fuori rotta" , tabelle di marcia, tempi di percorrenza e via dicendo.
Negli anni passati il GPS non ha riscosso grande successo t ra gli alpinisti a causa dell'imprecisione dello strumento, imposta da motivi militari. La NASA, infatti, aggiungeva un "disturbo" del dato, consentendo una buona, ma non assoluta esattezza. Per chi si t rova su una barca a vela, nel bel mezzo del mare, o in mezzo ad un deserto, un errore simile, valutabile in circa duecento met ri, non è certo un gran problema, ma per chi si sposta in montagna a piedi o con gli sci, la situazione è diversa. Con un simile scarto sulla precisione, in caso di nebbia fitta si possono facilmente mancare un rifugio o un valico determinante per il buon fine della gita.
Di recente, però, il "disturbo" è stato tolto ed è quindi possibile, in montagna, effettuare letture con una precisione dell'ordine dei cinque metri. Resta comunque la grossa incognita della quota che, in caso di nebbie, può essere errata anche di un cent inaio di metri. Ricordiamoci, inoltre, che il solo GPS non ci può trarre d'impaccio. Occorre saper leggere una carta topografica e, nel caso, sapere orientarsi anche con mezzi di fortuna.
Prima di affidare, quindi, la nost ra sorte ad un simile strumento bisognerebbe sempre conoscere i nostri e i suoi limiti.

Con l’aiuto del sistema GPS i professionisti delle montagne saranno in grado di operare perfettamente anche nelle più critiche condizioni di visibilità