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ANALISI DI UNO STRUMENTO IN ASCESA

Il GPS ha notevolmente alleggerito il lavoro del navigante professionista allargando contemporaneamente gli orizzonti del diportista nautico anche se tale strumento ha degli aspetti negativi che da considerare con attenzione.

Articolo di
Guglielmo Mammucari

Pubblicato su Nautica 386 di giugno 1994

GPS, GIOIE E DOLORI

Il GPS ha notevolmente alleggerito il lavoro del navigante professionista ed allargato gli orizzonti del diportista nautico. Ma come ogni medaglia ha il proprio rovescio, anche il GPS ha degli aspetti negativi che devono essere attentamente considerati. Di seguito, dopo aver analizzato le sue piccole pecche, cercherò di fornire tutti gli elementi necessari per utilizzarlo nella maniera più oculata e sicura.

Affidabilità

GPS In sede di redazione di questo articolo, è giunta dagli Stati Uniti una notizia davvero interessante che ha notevoli ed importanti ricadute sul GPS. Questo sistema è stato studiato e realizzato da una delle agenzie che fanno capo al Ministero della Difesa americano per esigenze prettamente militari, e solo per non gravare esclusivamente sul bilancio di tale ministero è stata resa possibile l'utilizzazione pubblica di una sua particolare versione. Fino a qualche settimana fa il sistema era sotto diretto controllo delle autorità militari, che talvolta hanno degradato in maniera artificiale le sue prestazioni soprattutto in aree particolarmente sensibili dal punto di vista politico. Questo monopolio è ufficialmente terminato: il GPS è ormai sotto il controllo del Ministero dei Trasporti degli Stati Uniti, quindi è ipotizzabile un suo funzionamento più continuo.

Precisione

Il GPS è sicuramente il sistema di radioposizionamento che fornisce le migliori prestazioni in assoluto tra tutti quelli attualmente disponibili; ma da questo a parlare di «precisione di alcuni metri», come purtroppo accade di leggere o sentire molto di frequente, passa una notevole differenza.

Non tutti sanno che le metodologie utilizzate per determinare la posizione GPS si avvalgono di un ellissoide particolare (l'approssimazione della forma della terra) denominato WGS 84.

La forma di questo ellissoide non è ancora perfettamente definita e quindi soggetta ad ulteriori aggiornamenti ed affinamenti.

Inoltre non sono ancora stati messi in orbita tutti i satelliti necessari per assicurare il perfetto funzionamento della rete. Allo stato attuale non è possibile stabilire con precisione il numero dei satelliti operativi in quanto è in corso la messa in orbita della loro seconda serie.

In poche parole, attualmente viaggiano sulla nostra testa due classi di satelliti: la prima «vecchia» che è in via di dismissione e la seconda «nuova» composta di satelliti con prestazioni superiori che vengono via via messi in funzione.

Questa situazione provoca due effetti diversi: esistono alcune aree del mondo, fortunatamente poco frequentate come le zone polari, in cui il segnale GPS non è continuo nelle 24 ore; si verificano delle situazioni, in tutto il mondo questa volta, in cui questa mancanza di alcuni satelliti provoca un sostanziale degrado della precisione del punto determinato.

Rendersi conto da soli che il GPS non è poi così preciso non è un'operazione da specialisti o che richieda la disponibilità di apparecchiature sofisticate; è sufficiente un metro, un ricevitore GPS che non sia proprio un giocattolo ed un pò di spirito di osservazione.

Allo scopo di permettere al ricevitore di lavorare nelle migliori condizioni è opportuno effettuare questa verifica a barca ferma, meglio se all'ormeggio in banchina; misurate l'altezza dell'antenna dalla superficie del mare e quindi fate visualizzare sul display del ricevitore la posizione geografica completa della quota, (la maggior parte dei ricevitori in commercio è in grado di fornirla). Confrontando il valore fornito dal display con quello misurato non è raro rendersi conto che, stando a quello che dice il GPS, anziché a «mollo» voi siate in volo con tutta la vostra barca!

E poi, per chi non avesse voglia di imbarcarsi in prove, dovrebbe bastare la dichiarazione ufficiale del ministero dei trasporti USA che, come IOC (Initial Operative Capability) del sistema, stabilisce la sua precisione in 100 metri sul piano orizzontale in almeno il 95 per cento delle misure, senza azzardare affermazioni più ottimistiche.

Il GPS e la cartografia

Il motivo per cui il navigante ha bisogno di conoscere la propria posizione è per poterla correlare con quella di altri particolari od oggetti di interesse, siano essi la posizione del porto di destinazione, o quella degli eventuali pericoli da evitare.

La maniera più immediata per effettuare tale correlazione è quella di riportare la propria posizione sulla carta nautica su cui sono presenti tutti gli elementi di interesse per il navigante.

Se il proprio «punto nave» è determinato con il GPS, l'operazione di leggere le coordinate, prendere delle misure con il compasso e fare un puntino con la matita non è sufficiente per ottenere un risultato preciso. Questo accade per la differenza di sistemi di riferimento tra la cartografia tradizionale ed il WGS.

Ognuno dei punti della superficie terrestre ha differenti coordinate a seconda dei diversi sistemi di riferimento impiegati per determinarle, quindi per ogni punto esistono le coordinate «carta» e quelle GPS.

Anche questa differenza è abbastanza facile da verificare: utilizzando un ricevitore portatile avvicinatevi quanto più possibile ad uno dei particolari rappresentati sulle carte nautiche, un faro ad esempio, leggete la posizione riportata sul display e trasferitela sulla carta nautica più particolareggiata esistente della zona.

Al termine dell'operazione noterete tra la posizione del faro riportata sulla carta e quella determinata con il GPS una certa differenza che per i mari italiani oscilla tra gli 80 ed i 200 metri. Qualcuno potrebbe obbiettare che 200 metri in mare non sono una grande distanza, ed è vero se ci si trova lontano da eventuali pericoli, ma possono diventare fatali se si sta navigando vicino costa, in presenza di passaggi ristretti, o pericolosi. Quanto detto fino ad ora evidenzia situazioni legate alla particolare configurazione del sistema, ma bisogna aggiungere che anche con queste limitazioni il GPS è il sistema di radionavigazione più preciso fino ad ora messo in commercio. Le sue prestazioni sono superiori anche a molti degli apparati usati per effettuare i rilievi idrografici nel passato.

Alcune carte nautiche, fortunatamente poche e relative a tratti di mare soggetti a scarso traffico, sono piuttosto «vecchie» e quindi, oltre ad avere un diverso riferimento geodetico, sono state costruite utilizzando rilievi idrografici condotti con strumentazione che forniva prestazioni di precisione inferiori a quelle del GPS. In tali casi quindi è la carta a non essere pienamente affidabile.

Installazione dell'antenna

I segnali necessari alla determinazione della posizione arrivano al ricevitore provenendo da satelliti anziché da stazioni terrestri, questo comporta che le frequenze radio utilizzate non sono influenzate dalle condizioni meteorologiche, come invece avviene per il LORAN.

Ma di contro queste frequenze vengono schermate da eventuali infrastrutture metalliche, ed in particolare dagli alberi e dal sartiame delle imbarcazioni a vela. Questa schermatura, anche se parziale, può portare a non ricevere uno o più satelliti di quelli disponibili nella zona con relativi malfunzionamenti o peggio oscuramenti totali del segnale.

Inoltre moltissimi naviganti utilizzano il GPS come sostituto del log e della bussola, se l'antenna viene installata in testa d'albero su una barca a vela può accadere che i dati di rotta e velocità forniti dal ricevitore siano errati. Questo accade perché al moto effettivo della barca si sommano le oscillazioni laterali dell'albero che il ricevitore non è in grado di discriminare.

Istruzioni per l'uso

Come preannunciato nell'introduzione, vediamo di seguito quali sono le precauzioni necessarie per impiegare il GPS al meglio delle sue prestazioni e quindi in piena sicurezza.

Affidabilità

Purtroppo non è possibile attuare alcun correttivo, bisogna solo sperare che gli americani non ci mettano lo zampino e comunque osservare di frequente lo strumento; salti eccessivi di posizione possono essere un utile campanello di allarme che evidenzia qualche anomalia.

Precisione

Anche questo aspetto è fuori dalle nostre possibilità di intervento, bisogna solo convincersi che il GPS non è la soluzione a tutti i problemi della navigazione, in particolare per quella di precisione.

La cartografia

Per questo problema è possibile invece fare qualche qualcosa. Le norme internazionali per la costruzione delle carte nautiche prevedono che nel titolo di ognuna di esse vengano riportate le correzioni necessarie per passare da un sistema di riferimento all'altro, ed in particolare quelle per passare dal sistema WGS (quello utilizzato dal GPS) a quello utilizzato per la costruzione della carta stessa. Per quanto riguarda l'età della carta ed in particolare dei rilievi che sono stati utilizzati per costruirla è sufficiente consultare l'indice grafico dei rilievi, (anche esso è entrato a far parte delle informazioni del titolo) per avere un valido parametro di giudizio.

L'antenna

La posizione più idonea per evitare ostacoli (e le relative interferenze) tra di essa ed i satelliti sarebbe quella in testa d'albero. Questa soluzione è idonea e facilmente realizzabile per le imbarcazioni a motore, ma, come abbiamo già visto in precedenza, può comportare alcuni problemi sulle barche a vela (difficoltà di calcolo di rotta e velocità). In questo caso è giocoforza un compromesso, bisogna cercare sulla barca un punto che sia contemporaneamente basso e con orizzonte libero. Se su una barca a vela vi capita di non ricevere il segnale provate a cambiare rotta, forse si tratta soltanto del sartiame che fa da ostacolo ai segnali.

Conclusioni

Il GPS è un apparato di ottime prestazioni, fondamentalmente affidabile, il cui impiego non può che trovare ulteriore sviluppo. Visto con l'occhio del diportista il suo pregio maggiore è quello di consentire lunghe navigazioni ad un numero maggiore di utenti, ma come tutte le nuove tecnologie richiede un minimo di conoscenze facili da acquisire ed un pò della diffidenza tipica del «Marinaio».