PARTE 2 - L'USO DEL GPS IN MONTAGNA

Spiegato approssimativamente il funzionamento del sistema GPS, passiamo ad esaminare le funzioni più interessanti per l'uso in montagna. Le informazioni qui riportate si riferiscono alle funzioni comuni alla stragrande maggioranza degli apparecchi oggi in commercio.

Al momento della prima accensione un GPS nuovo entra obbligatoriamente in una fase di ricerca dei satelliti, come accennato nella pagina precedente; questo perchè l'apparecchio non sa in quale parte del pianeta si trovi e neppure quali siano la data e l'ora, e di conseguenza nemmeno quali satelliti siano disponibili sul suo cielo. Nell'immagine a sinistra le schermate di un GPSMAP 67 in modalità multi-GNSS multibanda (vengono mostrate e utilizzate le costellazioni GPS in banda L1 ed L5, Galileo in E1 ed E5a, Beidou in B1 e B2a e Glonass, per un totale di 22 satelliti; in alto a destra è indicata la precisione stimata, in questo caso di 2,4 m.): i satelliti ricevuti sono localizzati nel cielo con colori differenti. Una volta trovato il primo satellite è necessario che vengano ricevuti tutti i dati necessari, operazione che richiederà almeno 12'30", al termine della quale l'orologio del ricevitore sarà finalmente sincronizzato con quelli dei satelliti, l'almanacco sarà noto e il computer interno sarà in grado di calcolare la posizione di tutti i satelliti anche senza riceverli a tutte le accensioni successive, naturalmente a meno che ci si sia spostati di diverse centinaia di chilometri con l'apparecchio spento o che per qualche motivo l'orologio interno si sia arrestato (ad esempio per interruzione dell'alimentazione) o i dati di almanacco siano andati persi, nel qual caso sarà necessaria una nuova ricezione completa. Nel caso dell'immagine a sinistra ci troviamo in una situzione buona ma non ottimale, in una valle piuttosto stretta e con versanti ripidi. Vengono riportate anche le coordinate attuali nel formato prescelto (gradi e primi con 4 decimali), l'ora UTC e la quota.
In condizioni normali il ricevitore è comunque in grado di localizzare la propria posizione nell'arco di qualche decina di secondi dall'accensione, purchè sia rispettata la condizione fondamentale che almeno quattro satelliti siano ricevibili con un segnale affidabile. In condizioni ideali questo è praticamente certo, ma in presenza di ostacoli come vegetazione molto fitta, edifici, pareti rocciose o montagne la ricezione può essere difficile; inoltre come sappiamo l'errore nella determinazione della posizione è maggiore se i satelliti sono vicini, situazione che si può facilmente verificare in città ma anche in boschi, valli strette, conche o canaloni.
Nell'immagine a destra, nella situazione A un ricevitore è posto in campo aperto ed è in grado di ricevere tutti i segnali dei satelliti presenti nel suo cielo in quel momento.
In B lo stesso GPS in mezzo agli ostacoli è costretto a fare affidamento su tre soli satelliti, essendo i rimanenti coperti. Il settore pù chiaro indica la ristretta fetta di cielo da cui il GPS è limitato a ricevere i segnali. La ridotta distanza angolare tra i satelliti rimasti può inoltre limitare ulteriormente la precisione della misurazione.

Quasi tutti i GPS sono in grado di memorizzare un grande numero di misurazioni successive e visualizzarle graficamente sotto forma di una traccia, che rappresenta il cammino percorso dall'ultima "pulizia" della memoria fino a quel momento ("traccia corrente"). Insieme alle coordinate sul piano viene in genere memorizzata anche la quota, onde poter ottenere in seguito un tracciato tridimensionale. A seconda del modello, la traccia corrente potrà essere visualizzata o meno, come anche registrata o meno, oppure essere sempre disegnata e memorizzata nella memoria interna o in una flash aggiuntiva, nel qual caso il numero massimo di punti è limitato dalla dimensione della scheda; alcuni GPS non sono in grado di riutilizzare questi dati, e l'opzione è utile solo per un trattamento successivo del percorso con il maggior dettaglio possibile.
A cammino terminato sarà possibile salvare nella memoria del GPS la traccia corrente, intera o in parte, allo scopo di riutilizzarla in seguito, di trasferirla su un computer o di ripercorrere il cammino al contrario. Va detto che alcuni GPS non recenti salvano i tracciati riducendone la definizione rispetto all'originale, ottenendo quindi un percorso meno preciso e dettagliato (esempio: i GPS Garmin della serie eTrex Color X utilizzano fino a 10000 punti per la traccia corrente, che vengono ridotti a 500 durante il salvataggio nella memoria interna).

Un waypoint è semplicemente una memoria che associa una coppia di coordinate a una quota, un nome, un'icona e a volte informazioni aggiuntive; le importanti funzioni di gestione dei waypoint sono generalmente comuni a quasi tutti i GPS.
A sinistra la pagina contenente i dati di un waypoint su un eTrex 30: nella prima riga il simbolo scelto e il nome del waypoint; seguono eventuali annotazioni, la posizione geografica e la quota.
I waypoint sono solitamente memorizzabili in quattro modi diversi:
- utilizzando la posizione attuale;
- proiettando il nuovo waypoint nella direzione e alla distanza volute a partire dalla posizione attuale o da un altro waypoint;
- inserendo manualmente le coordinate e la quota, indipendentemente da dove ci si trovi;
- trasferendo il waypoint da un computer su cui è stato creato utilizzando uno dei molti software (alcuni dei quali shareware, altri commerciali o forniti con l'apparecchio) che sono in grado di gestire i dati del GPS.
Ogni apparecchio ha un tasto o una sequenza di tasti per raggiungere la pagina di marcatura dei waypoint, che si trova già pronta con le coordinate attuali (se disponibili). È possibile poi assegnare un nome al nuovo waypoint, correggere o inserire la quota e le coordinate se non servono quelle attuali, scegliere un'icona tra quelle incluse nel software interno, e infine memorizzarlo.
Da quel momento il punto memorizzato potrà essere visualizzato sulla cartina, spostato, esportato e utilizzato per la navigazione (ad esempio impostandolo come destinazione) o per la misurazione delle distanze.

Una volta determinata la propria posizione, il GPS inizia a registrare (se l'opzione è abilitata) e a visualizzare l'itinerario. Tra le varie schermate solitamente disponibili su quasi tutti i modelli in commercio, la più importante è quella della mappa. Si tratta di una visualizzazione grafica in una scala a scelta dell'ambiente intorno al ricevitore (o intorno al punto selezionato a partire da un waypoint esistente, da una ricerca nel database cartografico o "scrollando" manualmente la mappa), con ciò che lo circonda e che è incluso nella cartografia caricata nella memoria dell'apparecchio.
I modelli non cartografici visualizzeranno la traccia corrente e i waypoint che vengono inclusi nella porzione di territorio visualizzata; quelli cartografici disegneranno ciò che la cartografia memorizzata e attivata comprende.
Nell'immagine a sinistra una vera schermata di un eTrex 30, catturata lungo l'Alta Via 1 nel Vallone di Nana, comprendente elementi provenienti da cartografia open source OpenStreetMap e iTopo20.
I riquadri in alto mostrano informazioni personalizzate, in questo caso la quota - rilevata tramite altimetro barometrico integrato - e la distanza dalla destinazione, che per l'uso corrente non è stata impostata.
La mappa sottostante comprende diverse informazioni: la propria posizione sul sentiero (in fase di ritorno lungo la traccia registrata all'andata, visualizzata in blu), la direzione attuale, la strada sterrata nei pressi del sentiero, i corsi d'acqua, le isoipse a 20 m., alcuni waypoint.
In basso a sinistra un indicatore della scala scelta per la visualizzazione, in questo caso 300 m.

Una volta selezionato un punto (indirizzo, waypoint, Point of Interest, elemento della cartografia ecc.) questo può essere impostato come destinazione in modo che l'apparecchio in ogni momento indichi la direzione in cui si trova rispetto alla posizione attuale, la sua distanza, il tempo necessario per raggiungerlo alla velocità attuale (indicata come ETA= Estimated Time to Arrival) e altri dettagli utili.
In generale una volta scelto il punto voluto nella relativa lista o sulla mappa esiste un comando "Vai" (o "goto" o simile) che svolge appunto la funzione di iniziare la navigazione in direzione di questo punto.
Scelta la destinazione da raggiungere, il GPS può guidare l'utilizzatore in diversi modi:
- sulla mappa, il cammino da seguire viene evidenziato graficamente con una linea: può essere la linea retta tra la posizione corrente e la meta ("bearing"), la linea retta tra il punto di partenza e la destinazione ("course"), oppure il vero percorso non diretto calcolato sulla base della cartografia installata, con indicazioni ad ogni bivio. È una funzione classica dei navigatori stradali ma può funzionare anche con cartografia sentieristica (purchè "routable"). La distanza da percorrere, il tempo necessario per coprirla e altri dati utili possono essere visualizzati e aggiornati in tempo reale;
- nella schermata della bussola (immagine a sinistra), oltre alle informazioni sull'orientamento corrente, viene indicato con una freccia ("bearing pointer") il rilevamento della destinazione. Anche qui possono essere mostrati dati aggiuntivi. In alcuni casi il bearing pointer può essere sostituito dal "course pointer", simile ad un HSI aeronautico, che fornisce anche indicazioni sullo scostamento dalla rotta voluta.
- con una schermata testuale riportante la sequenza di svolte necessarie a raggiungere la meta.

L'indicazione della quota è una delle funzioni principali di qualunque ricevitore GPS; anch'essa viene ricavata, come la posizione orizzontale, dai rilevamenti satellitari. La precisione del rilevamento verticale è però decisamente inferiore a quella del posizionamento orizzontale.
I ricevitori GPS di fascia medio-alta incorporano pertanto un altimetro barometrico. Il suo funzionamento è analogo a quelli installati in apparecchi differenti (ad esempio in alcuni orologi), con la possibilità aggiuntiva di utilizzare i dati del GPS per la taratura in mancanza di dati più certi.
La presenza dell'altimetro consente la raccolta di ulteriori dati utili e la visualizzazione del profilo altimetrico del percorso (immagine a sinistra), aggiornato in tempo reale durante il cammino. Inoltre, sarà possibile risalire velocemente alla quota a cui ci si trovava in un determinato momento e in un preciso punto del percorso.

Una traccia precedentemente memorizzata, trasferita da un altro GPS o da un computer, può naturalmente essere ripercorsa nello stesso senso o al contrario, funzione importante per avventurarsi in zone sconosciute o tornare al punto di partenza. La cosa è particolarmente utile in caso di perdita di visibilità e riferimenti visivi su ghiacciaio, in ambiente innevato, di notte, nella nebbia, in un bosco fitto, durante una bufera di neve, in caso di whiteout e in tutte le situazioni in cui si renda necessaria una rapida ritirata ma ci si trova nell'impossibilità di orientarsi o seguire una traccia a terra.
In generale il software interno al GPS permette di scegliere tra le tracce presenti nella memoria del ricevitore (o eventualmente in una flash card) e di specificare in che senso ripercorrerla, o semplicemente se visualizzarla/nasconderla sulla mappa o mostrarne alcuni dati (profilo altimetrico, vista d'insieme, lunghezza...).

... detto anche "Trip Computer" e presente in molti GPS, fornisce in una o più schermate molti dati utili relativi al cammino effettuato, come distanza percorsa (ottenuta sommando tutte le lunghezze dei segmenti che uniscono due misurazioni consecutive), velocità massima e media, tempi di pausa e movimento, quota e altri.
Nell'immagine a sinistra la schermata del trip computer di un eTrex 30: sono mostrati il tempo rimanente prima del tramonto, la quota attuale, il contachilometri parziale dall'ultimo azzeramento, la velocità istantanea, la velocità massima, il tempo trascorso in movimento, la velocità media (escluse pause) dall'ultimo azzeramento, il dislivello totale e la velocità media. I campi sono personalizzabili e possono essere selezionati a piacere molti altri parametri in modo da adattare il trip computer all'attività che si sta svolgendo (dati su sole/luna, ascesa/discesa, barometro, direzione, rateo di salita/discesa, dati sulla navigazione in corso, informazioni sulla rotta, sul segnale GPS, sulla batteria, coordinate correnti, errore stimato, rateo di planata, rilevamento della destinazione, statistiche sulla velocità orizzontale e verticale, informazioni provenienti dai sensori di temperatura/frequenza cardiaca/cadenza esterni...). La grafica stessa del trip computer può essere adattata alle proprie esigenze, visualizzando ad esempio al posto del sole un cronometro, il profilo verticale, ulteriori riquadri ecc. ecc.

Molti itinerari riportano il tracciato così come registrato dai miei ricevitori Garmin eTrex, eTrex Venture Cx (GPS a 12 canali + EGNOS), eTrex 30 (GPS + GLONASS + EGNOS) o GPSMAP 67 (Multi-GNSS multibanda, WAAS-EGNOS). Per il loro utilizzo riassumo alcune considerazioni generali:

• Il ricevitore GPS è uno strumento tecnologicamente avanzato e con moltissime funzioni utili, e come tale richiede una certa preparazione per offrire il meglio di sé. Un certo periodo di tempo per familiarizzare con la sua logica di funzionamento è inevitabile.
• Lo strumento ha sempre un certo margine di errore, che va da qualche decina di metri a 1-2 metri. L'errore è influenzato, oltre che dalla precisione di calcolo dello strumento in sé, dalla posizione geometrica dei satelliti (che non sono geostazionari), dal numero di satelliti presenti nel mio cielo nel momento in cui IO sono stato in quella determinata posizione, da quanti di questi satelliti il mio GPS fosse effettivamente in grado di ricevere con un segnale affidabile e dalla loro distanza angolare (più sono i satelliti, più sono sparsi nel cielo visibile e più ridotto sarà il cerchio di incertezza). Questo è particolarmente importante nei punti in cui il sentiero passa in prossimità di pareti rocciose che, oltre a coprire parte del cielo, costringono il ricevitore a ricevere solo da una direzione, e quindi a determinare la propria posizione sulla base di satelliti con un'angolazione tra di loro piuttosto limitata.
• Le indicazioni di distanza riportate sono tratte da questi dati, e pertanto potranno essere influenzate dagli errori di cui sopra. Si tratta della somma dei segmenti di percorso proiettati sul piano, e quindi non tengono conto della pendenza del sentiero. La lunghezza effettiva del percorso potrà essere anche considerevolmente superiore a quella riportata nel caso di grandi dislivelli.
• Qualora i tracciati da me forniti venissero trasferiti su un altro ricevitore e utilizzati durante il cammino, all'imprecisione del mio strumento andrà sommata quella del GPS utilizzato, che soffrirà di tutte le limitazioni del mio. Per questo motivo i percorsi non vanno seguiti alla cieca, con gli occhi puntati sul display. Guardatevi attorno e verificate dove state andando.
• Le immagini col tracciato che ho inserito in molti itinerari non seguono la stessa scala, che è comunque riportata su ognuno di essi, ma sono tutte orientate col nord in alto (quindi chiaramente l'est a destra, il sud in basso e l'ovest a sinistra).
• Il profilo altimetrico presente su alcuni itinerari deriva direttamente dai dati registrati dal GPS, e da un altimetro a capsula (integrato nell'eTrex 30) negli itinerari più recenti o aggiornati dal 2013 in avanti; la misurazione dell'altitudine richiede l'uso di almeno quattro satelliti, ed è generalmente molto meno precisa della determinazione della posizione orizzontale. Il tracciato in questione va quindi osservato tenendo presente del margine di errore che potrebbe essere anche considerevole, soprattutto in quei punti in cui anche la localizzazione sul piano è difficoltosa.
• Non bisogna mai fare affidamento esclusivo sul GPS, strumento eccezionale ma non costruito per garantire la sopravvivenza dell'utilizzatore. Un'attenta pianificazione dell'escursione, lo studio delle carte e l'uso di altri strumenti (come mappa e bussola) devono essere considerati come aventi una priorità più alta.

Dopo tutte queste considerazioni, dato che vi muovete a piedi, il sistema risulta comunque di grande aiuto per valutare il percorso che vi accingete a seguire. Sarà più facile trovare l'attacco del sentiero e durante il cammino i waypoint che fornisco permetteranno con buona precisione di sapere la distanza dai punti più importanti dell'itinerario, come bivi, guadi, cime. Sapere quanto manca e quanto tortuosa sarà la strada può essere molto utile per decidere se ce la farete o no. Un accorto uso della cartografia e delle tracce permetterà inoltre di risolvere in modo rapido e quasi infallibile problemi di perdita di orientamento o smarrimento del sentiero; in caso di emergenza le informazioni del GPS possono permettere di risparmiare tempo prezioso.
A conclusione dell'escursione, il trasferimento dei rati raccolti su computer consente un'analisi dettagliata del cammino percorso, una migliore comprensione degli eventuali errori, la raccolta di informazioni statistiche sull'itinerario (lunghezza, dislivelli, quote) e la condivisione con altri del proprio tracciato .