A cosa serve il gps? Calcolo posizione e altimetria

Per determinare la posizione servono, come dicevamo, almeno 3 satelliti.

Quando un GPS rileva la sua distanza da un solo satellite, la posizione del ricevitore non può che trovarsi sulla superficie di una sfera con centro nel satellite e con raggio pari alla distanza ricevitore-satellite, la posizione del ricevitore GPS, risulta dall’intersezione fra la prima sfera e la superficie terrestre. L’intersezione di due sfere è una circonferenza, pertanto la posizione del ricevitore potrebbe essere in un qualsiasi punto del pianeta lungo questa circonferenza.

Allo stesso modo, quando viene rilevato un secondo satellite, si determina una seconda superficie sferica e quindi una seconda circonferenza. Queste due circonferenze si intersecano sulla superficie terrestre in due soli punti e quindi il ricevitore potrebbe trovarsi in una di queste due intersezioni.

Con la ricezione di un terzo satellite determina una terza circonferenza che passa su uno solo dei due punti, determinando finalmente la posizione del ricevitore. In questo caso, ovvero con la ricezione di 3 satelliti abbiamo una indicazione della posizione bidimensionale, la ricezione di un quarto satellite ci permette, attraverso il calcolo del tempo impiegato nella trasmissione tra satellite e ricevitore, di avere un indicazione tridimensionale della posizione.

Come viene calcolata l’altitudine?

La Terra, come tutti sappiamo (dopo i tempi di Tolomeo) non è una sfera perfetta ma neanche la sfera schiacciata sui poli come ci raccontano a scuola, la forma che meglio descrive la terra è quella… di “una patata”. Questa forma della Terra viene definita tecnicamente geoide.

Il geoide, per definizione, è quella superficie lungo la quale la gravità agisce in maniera uguale su tutti i punti, possiamo quindi dire che la superficie dei mari e degli oceani corrisponde al nostro geoide. Il geoide è però molto irregolare, essendo “quella superficie lungo la quale la gravità agisce in maniera uguale”, quindi la sua forma dipende dalla massa della Terra in ogni singolo punto, dalla forza centrifuga di rotazione, dalla forza di attrazione della Luna ecc. Purtroppo non è possibile trovare un modello matematico che riesca a descrivere una patata, ne verrebbe fuori un sistema di calcolo complicatissimo e comunque incompleto, è stato necessario quindi introdurre un nuovo concetto matematico l’elissoide.
L’elissoide descrive una forma geometricamente regolare a cui viene “approssimato” il geoide.

Nel GPS l’altimetro elettronico calcola l’altitudine riferendosi all’elissoide e non al geoide (e quindi alla superficie degli oceani) per cui, a meno di trovarsi in un punto in cui elissiode e geoide coincidono, è normale che l’indicazione fornita dal GPS sia diversa dalla realtà. Se serve una indicazione precisa conviene fornirsi di un altimetro oppure acquistare un modello con altimetro barometrico, opzione presente purtroppo solo nei modelli di GPS più recenti e più costosi.

A cosa serve il GPS ?

Come detto, la funzione principale del GPS è quella di rilevare la posizione in cui ci si trova ed indicarla attraverso delle coordinate; queste non servono quasi a nulla se poi non si ha anche una carta topografica dove riportare la posizione per poi decidere quale direzione prendere. Detta così sembra che il GPS da solo non serva a nulla ed in effetti, in certi casi. è così ma ci sono anche operazioni che si possono assolvere con il solo GPS o in abbinamento con un personal computer.

Gli utilizzi fondamentali del GPS sono in pratica cinque:

• visualizzazione delle coordinate geografiche: in abbinamento alla carta topografica/elettronica per definire la propria posizione
• registrazione di un percorso: per poterlo ripercorrere successivamente o riportarlo su una carta elettronica
• guida verso un punto: immettendo prima di partire dei punti ai quali si vuole arrivare e comandando allo strumento di impostare la navigazione verso di essi
• ritorno al punto di partenza (TRACBACK): con questa funzione è possibile seguire percorsi già tracciati oppure tornare al punto di partenza durante una escursione
• georeferenziazione di un punto (WAYPOINT): marcatura di un punto mediante coordinate e breve descrizione (ad esempio fonti, punti critici, indicazioni di svolta ecc.)

I modelli di GPS attualmente in commercio non fanno solo questo ma hanno una serie di servizi aggiuntivi che variano da un modello ad un altro, da marca a marca. Tutte le unità hanno le cinque funzioni principali a cui se ne aggiungono altre “di contorno” in funzione dell’ uso principale per cui è stato sviluppato il modello, esistono modelli con funzioni aggiuntive per tutte le attività outdoor, oppure specifici per la corsa e il trekking o altri studiati per i ciclisti con cardiofrequenzimetro o frequenza di pedalata o modelli adatti per la nautica.

Per un corretto uso dello strumento, in particolar modo in abbinamento ad una cartina topografica, bisogna avere un minimo di conoscenza di cartografia e di coordinate geografiche, questo sarà l’argomento del prossimo capitolo.