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geolocalizzazione
SITI DI TREKKING
Geolocalizzazione
E' un processo che permette la correlazione tra delle informazioni e un punto della superfice terrestre: per cui si determina la posizione di un oggetto sulla terra, tramite il reperimento delle coordinate geografiche, e cioè latitudine e longitudine.
La posizione può essere descritta in modi diversi e richiede che venga definito un sistema di riferimento spaziale: funzione che associa un valore (posizione) ad un luogo.
La posizione è la componente qualificante dell’informazione geografica.
Georeferenziazione
Tecnica di attribuzione di coordinate geografiche a un oggetto grafico, si determina un punto in una mappa mediante le coordinate geografiche. E' usata nelle procedure di cartografia computerizzata e nella costruzione di basi cartografiche digitali.
La georeferenziazione è usata nei sistemi GIS.
I GIS sono sistemi informatici geografici studiati per la gestione del territorio, al fine di fornire strumenti adeguati ai processi gestionali e di pianificazione.
I GIS (Geographical Information System) permettono di effettuare analisi e rappresentazioni dello spazio e degli eventi che si verificano in esso. Sono stati sviluppati diversi software, in grado di svolgere diverse operazioni e rilievi. Questi sistemi sono utili ai fini di pianificazioni urbanistiche, di realizzazione di piani di Protezione Civile o di cartografie tematiche.
Un sistema in cui gli elementi vengono georeferenziati è Google Maps.
I SIT sono Sistemi Informativi Territoriali, di analisi e pianificazione, intesi come la possibilità di diffondere, organizzare e comunicare informazioni tra diversi soggetti.
Questi sistemi sarebbero tali a prescindere dal supporto che si decide di utilizzare, in questo caso il GIS, la componente informatica del sistema informativo, che raccoglie fisicamente le informazioni di cui si è parlato, utilizzate per la creazione di mappe tematiche.
G I S: come funziona?
"Georeferenziare" e "geolocalizzare" non sono sinonimi, il primo è l'attribuzione di un metadato geografico a raster o vettori già creati, il secondo è la determinazione dinamica di un oggetto nel mondo reale.
Longitudine
E' una delle due informazioni (coordinate) che servono a determinare la posizione di un punto sulla superfice terrestre (l'altra è la latitudine). E' la coordinata orizzontale.
Il meridiano è un arco immaginario, disegnato sulla superfice terrestre, che unisce il polo nord con il polo sud (i due punti per i quali passa l'asse di rotazione terrestre). Il termine "meridiano" deriva dal latino meridies, che significa "mezzogiorno". Esso unisce tutti i punti della Terra che hanno il mezzogiorno nello stesso istante. Il Sole attraversa un dato meridiano terrestre a metà del periodo di tempo che va dall'aurora al tramonto. Tutti i meridiani hanno uguale lunghezza, essendo la metà di un cerchio massimo sulla superficie terrestre. La lunghezza è pari a 20.004,9 km. I meridiani sono in un numero infinito, però sulla superfice terrestre sono stati idealmente disegnati 24 meridiani. La loro posizione è stata convenzionalmente stabilita posizionando il meridiano di riferimento a Greenwich (indicato da una commissione riunitasi a Washington nel 1885), e gli altri posizionati ogni 15° terrestri. Alla longitudine di un punto viene assegnato il cardine Est oppure Ovest a seconda che esso si trovi a destra (oriente) o a sinistra (occidente) del meridiano di Greenwich, per un osservatore con la faccia rivolta verso il polo nord.
La longitudine è la distanza angolare, misurata in gradi, lungo l'arco di parallelo compreso tra il Meridiano fondamentale di Greenwich e il meridiano passante per il punto considerato. Quindi si può affermare che i meridiani dividano la terra in spicchi perfettamente uguali.
Latitudine
E' una delle due informazioni (coordinate) che servono a determinare la posizione di un punto sulla superfice terrestre (l'altra è la longitudine). E' la coordinata verticale.
E' la circonferenza che si ottiene sul globo terrestre con un piano perpendicolare all'asse di rotazione. Esiste un parallelo di riferimento, ed è quello che si ottiene con il piano perpendicolare posizionato a metà fra il polo nord e il polo sud, questo parallelo viene chiamato equatore ed è quello con la circonferenza di maggior dimensione (40.076 km). Divide la terra in due emisferi uguali. Benché i paralleli siano in numero infinito, spesso vengono indicati con un ordinale quelli aventi per latitudine un numero intero di gradi. In tal modo questi paralleli "ordinali" sarebbero complessivamente 181 (90 a nord e 90 a sud, e 1 coincidente con l'equatore).
Misura delle coordinate geografiche
Sistema WGS84 (World Geodetic System del 1984): essendo le latitudini e le longitudini grandezze angolari come tali sono misurate in gradi:
Sistema UTM: suddivide in zone la superfice terrestre. Le zone sono definite da fusi e fasce.
Un fuso è una “striscia” verticale, una colonna (compresa fra due meridiani), con una larghezza definita (pari a 6° di longitudine); i fusi vengono numerati da 1 a 60. Una fascia è una “striscia” orizzontale (compresa fra due paralleli), una riga, con una larghezza definita (pari a 8° di latitudine); ogni fascia è individuata da una lettera dell’alfabeto. Incrociando colonne e righe si suddivide la superfice terrestre in zone. A grandi linee, il nord-ovest dell’Italia corrisponde alla zona 32T; il nord-est alla zona 33T; il sud-ovest alla zona 32S; e il sud-est alla zona 33S. All'interno di queste zone per definire un punto si usa una coppia di coordinate: la prima coordinata è la distanza in metri dal meridiano centrale che passa per la zona (per non avere numeri negativi al meridiano centrale viene data la coordinata 500000 E); la seconda coordinata ha come punto di origine l'equatore, anch'essa espressa in metri.
Altitudine
Distanza verticale di un punto terrestre da un livello di riferimento, si solito il livello marino medio (raramente altri livelli di riferimento). Si misura in metri slm. E' anche chiamata: altezza assoluta.
E' una delle tre coordinate terrestri unitamente a latitudine e longitudine.
Il termine generico altezza si riferisce invece all'altezza relativa, ovvero la distanza di un oggetto da un livello di riferimento arbitrario ossia la differenza tra le altitudini di due diversi luoghi, ad esempio tra la vetta di una montagna e il fondovalle o tra un aeromobile e il terreno sottostante.
Calcolo delle coordinate geografiche con i satelliti
Un GNSS (Global Navigation Satellite System) è un sistema di geolocalizzazione a livello mondiale basato su satelli. Esistono più sistemi di geolocalizzazione satellitare (vedi questa pagina web), tutti utilizzano una rete di satelliti, che tramite segnali radio complessi, inviano informazioni dalle quali è possibile ricavare indicazioni relative alla distanza tra il satellite ed un ricevitore sulla terra tramite il tempo impiegato dal segnale per raggiungerlo. I livelli di precisione ottenibili variano in base al ricevitore utilizzato, alla modalità di misura, tempi di stazionamento (ovvero per quanto tempo il ricevitore resta nella stessa posizione), numero e disposizione dei satelliti.
E' un processo che permette la correlazione tra delle informazioni e un punto della superfice terrestre: per cui si determina la posizione di un oggetto sulla terra, tramite il reperimento delle coordinate geografiche, e cioè latitudine e longitudine.
La posizione può essere descritta in modi diversi e richiede che venga definito un sistema di riferimento spaziale: funzione che associa un valore (posizione) ad un luogo.
La posizione è la componente qualificante dell’informazione geografica.
Georeferenziazione
Tecnica di attribuzione di coordinate geografiche a un oggetto grafico, si determina un punto in una mappa mediante le coordinate geografiche. E' usata nelle procedure di cartografia computerizzata e nella costruzione di basi cartografiche digitali.
La georeferenziazione è usata nei sistemi GIS.
I GIS sono sistemi informatici geografici studiati per la gestione del territorio, al fine di fornire strumenti adeguati ai processi gestionali e di pianificazione.
I GIS (Geographical Information System) permettono di effettuare analisi e rappresentazioni dello spazio e degli eventi che si verificano in esso. Sono stati sviluppati diversi software, in grado di svolgere diverse operazioni e rilievi. Questi sistemi sono utili ai fini di pianificazioni urbanistiche, di realizzazione di piani di Protezione Civile o di cartografie tematiche.
Un sistema in cui gli elementi vengono georeferenziati è Google Maps.
I SIT sono Sistemi Informativi Territoriali, di analisi e pianificazione, intesi come la possibilità di diffondere, organizzare e comunicare informazioni tra diversi soggetti.
Questi sistemi sarebbero tali a prescindere dal supporto che si decide di utilizzare, in questo caso il GIS, la componente informatica del sistema informativo, che raccoglie fisicamente le informazioni di cui si è parlato, utilizzate per la creazione di mappe tematiche.
G I S: come funziona?
"Georeferenziare" e "geolocalizzare" non sono sinonimi, il primo è l'attribuzione di un metadato geografico a raster o vettori già creati, il secondo è la determinazione dinamica di un oggetto nel mondo reale.
Longitudine
E' una delle due informazioni (coordinate) che servono a determinare la posizione di un punto sulla superfice terrestre (l'altra è la latitudine). E' la coordinata orizzontale.
Il meridiano è un arco immaginario, disegnato sulla superfice terrestre, che unisce il polo nord con il polo sud (i due punti per i quali passa l'asse di rotazione terrestre). Il termine "meridiano" deriva dal latino meridies, che significa "mezzogiorno". Esso unisce tutti i punti della Terra che hanno il mezzogiorno nello stesso istante. Il Sole attraversa un dato meridiano terrestre a metà del periodo di tempo che va dall'aurora al tramonto. Tutti i meridiani hanno uguale lunghezza, essendo la metà di un cerchio massimo sulla superficie terrestre. La lunghezza è pari a 20.004,9 km. I meridiani sono in un numero infinito, però sulla superfice terrestre sono stati idealmente disegnati 24 meridiani. La loro posizione è stata convenzionalmente stabilita posizionando il meridiano di riferimento a Greenwich (indicato da una commissione riunitasi a Washington nel 1885), e gli altri posizionati ogni 15° terrestri. Alla longitudine di un punto viene assegnato il cardine Est oppure Ovest a seconda che esso si trovi a destra (oriente) o a sinistra (occidente) del meridiano di Greenwich, per un osservatore con la faccia rivolta verso il polo nord.
La longitudine è la distanza angolare, misurata in gradi, lungo l'arco di parallelo compreso tra il Meridiano fondamentale di Greenwich e il meridiano passante per il punto considerato. Quindi si può affermare che i meridiani dividano la terra in spicchi perfettamente uguali.
Latitudine
E' una delle due informazioni (coordinate) che servono a determinare la posizione di un punto sulla superfice terrestre (l'altra è la longitudine). E' la coordinata verticale.
E' la circonferenza che si ottiene sul globo terrestre con un piano perpendicolare all'asse di rotazione. Esiste un parallelo di riferimento, ed è quello che si ottiene con il piano perpendicolare posizionato a metà fra il polo nord e il polo sud, questo parallelo viene chiamato equatore ed è quello con la circonferenza di maggior dimensione (40.076 km). Divide la terra in due emisferi uguali. Benché i paralleli siano in numero infinito, spesso vengono indicati con un ordinale quelli aventi per latitudine un numero intero di gradi. In tal modo questi paralleli "ordinali" sarebbero complessivamente 181 (90 a nord e 90 a sud, e 1 coincidente con l'equatore).
Misura delle coordinate geografiche
Sistema WGS84 (World Geodetic System del 1984): essendo le latitudini e le longitudini grandezze angolari come tali sono misurate in gradi:
- Gradi, minuti, secondi (DMS)
esempio: N xx° xx' xx" E xx° xx' xx" - Gradi, minuti decimali (DM)
esempio: N xx° xx.xxxxx' E xx° xx.xxxxx' - Gradi decimali (DD)
esempio: N xx.xxxxxx° E xx.xxxxxx°
Sistema UTM: suddivide in zone la superfice terrestre. Le zone sono definite da fusi e fasce.
Un fuso è una “striscia” verticale, una colonna (compresa fra due meridiani), con una larghezza definita (pari a 6° di longitudine); i fusi vengono numerati da 1 a 60. Una fascia è una “striscia” orizzontale (compresa fra due paralleli), una riga, con una larghezza definita (pari a 8° di latitudine); ogni fascia è individuata da una lettera dell’alfabeto. Incrociando colonne e righe si suddivide la superfice terrestre in zone. A grandi linee, il nord-ovest dell’Italia corrisponde alla zona 32T; il nord-est alla zona 33T; il sud-ovest alla zona 32S; e il sud-est alla zona 33S. All'interno di queste zone per definire un punto si usa una coppia di coordinate: la prima coordinata è la distanza in metri dal meridiano centrale che passa per la zona (per non avere numeri negativi al meridiano centrale viene data la coordinata 500000 E); la seconda coordinata ha come punto di origine l'equatore, anch'essa espressa in metri.
Altitudine
Distanza verticale di un punto terrestre da un livello di riferimento, si solito il livello marino medio (raramente altri livelli di riferimento). Si misura in metri slm. E' anche chiamata: altezza assoluta.
E' una delle tre coordinate terrestri unitamente a latitudine e longitudine.
Il termine generico altezza si riferisce invece all'altezza relativa, ovvero la distanza di un oggetto da un livello di riferimento arbitrario ossia la differenza tra le altitudini di due diversi luoghi, ad esempio tra la vetta di una montagna e il fondovalle o tra un aeromobile e il terreno sottostante.
Calcolo delle coordinate geografiche con i satelliti
Un GNSS (Global Navigation Satellite System) è un sistema di geolocalizzazione a livello mondiale basato su satelli. Esistono più sistemi di geolocalizzazione satellitare (vedi questa pagina web), tutti utilizzano una rete di satelliti, che tramite segnali radio complessi, inviano informazioni dalle quali è possibile ricavare indicazioni relative alla distanza tra il satellite ed un ricevitore sulla terra tramite il tempo impiegato dal segnale per raggiungerlo. I livelli di precisione ottenibili variano in base al ricevitore utilizzato, alla modalità di misura, tempi di stazionamento (ovvero per quanto tempo il ricevitore resta nella stessa posizione), numero e disposizione dei satelliti.
- Il principio teorico di funzionamento si basa sulla tecnica di intersezione spaziale distanziometrica:
- Il satellite trasmette un segnale che contiene la posizione del satellite e l'ora di trasmissione del segnale stesso, ricavata da un orologio atomico al fine di mantenere la sincronizzazione con gli altri satelliti della costellazione. Il ricevitore confronta il tempo della trasmissione con quello misurato da un proprio orologio interno, ricavando così, per differenza, il tempo impiegato dal segnale per arrivare dal satellite.
- Quando si rileva la distanza di un solo satellite la posizione del ricevitore si trova su una sfera con centro nel satellite e con raggio pari alla distanza ricevitore satellite. La posizione del ricevitore è su una circonferenza che risulta dall’intersezione fra la prima sfera e la superficie terrestre. Pertanto la posizione del ricevitore potrebbe essere in un qualsiasi punto del pianeta lungo questa circonferenza.
- Quando si rileva 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.
- Quando si rileva un terzo satellite, si determina una terza superficie sferica e quindi una terza circonferenza che passa in uno solo dei due punti di cui sopra.
- Criticità:
- La principale è la diversità di qualità fra il clock dei satelliti (orologio atomico) e quella del ricevitore (in genere il modulo gps dei ricevitori ha un costo di poche decine di €), ciò porta a sfasature temporali. Il satellite invia la sua posizione e l'ora, il ricevitore la confronta con quella presente nel suo modulo e per differenza sa quanto tempo il segnale (che si muove alla velocità delle luce) ha impiegato a raggiungerlo. Conoscendo tempo e velocità viene calcolata la distanza del satellite.
- Aggiungendo un'ulteriore sfera (cioè satellite) si riesce a correggere (almeno in parte) la scarsa precisione dell'orologio al quarzo del ricevitore (0,00001 secondi alla velocità della luce significano 3 km sul raggio, come col vecchio sestante!). Se la posizione calcolata con il quarto satellite non coincide con quella calcolata dai primi tre, si scalano tutte le distanze fino a trovare un solo punto. Si scalano tutte le distanze perchè l'errore su di esse sono tutti dovuti all'imprecisione del tempo misurato dal ricevitore.
- E' evidente che essendo la ricezione dei segnali satellitari un punto chiave, il ricevitore deve essere utilizzato in uno spazio aperto, se possibile sgombro da ostacoli. Anche una densa cortina di nubi od il fogliame in un bosco riduce il segnale dei satelliti. I ricevitori moderni agganciano più di 4 satelliti (se disponibili), inoltre esistono satelliti con il solo scopo di minimizzare l'errore. Alcuni ricevitori possono operare anche con satelliti di sistemi differenti.
- Calcolo differenziale: si effettua tramite una stazione di riferimento composta da un ricevitore di altissima qualità posizionato in un punto terrestre di coordinate conosciute con alta precisione. Essa confronta le coordinate calcolate dal suo ricevitore con quelle conosciute della sua posizione e calcola la differenza che diffonde tramite il proprio apparato radio-trasmittente. Tale errore viene comunicato via radio a speciali apparecchi in grado di riceverlo che potranno così correggere l'errore originario della misura fatta tramite i satelliti. L'unione di più stazioni permanenti (solitamente almeno 4) crea l'entità solitamente definita RETE GNSS. Una rete GNSS è un insieme di stazioni di riferimento, omogeneo per caratteristiche di precisione e qualità dei sensori utilizzati, costantemente connesse tramite linee ad alta velocità e affidabilità, a una infrastruttura informatica costituita da hardware e software dedicati. L'infrastruttura dovrà essere in grado di gestire il flusso dati proveniente dalle stazioni di riferimento e di erogare servizi all'utenza sotto forma di correzioni sistema real-time in formato RTCM.
- I satelliti sono controllati continuamente da una serie di stazioni a terra disposte approssimativamente lungo la linea equatoriale che si occupano di correggere le loro orbite, calcolare gli offset degli orologi a bordo, predire e calcolare le effemeridi (cioè i dati caratteristici delle loro orbite).
- Calcolo dell'altitudine:
- La terra non è una sfera perfetta, e neanche una sfera schiacciata ai poli, 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.
- Con la visione di 4 o più satelliti sfruttando la triangolazione si calcola l'altitudine del punto ricevente, rispetto all’ellissoide WGS84, che è una rappresentazione matematica della Terra. Per ottenere un’altitudine rispetto al livello del mare, il dispositivo deve applicare una correzione della Geoid Height, che è la differenza tra l’ellissoide e il geode (la superficie media del mare).
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