Come registrare tracce di qualità.

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1 Come registrare tracce di qualità. di Pasquale Armenise La fortuna di non essere opinionisti di professione è che si è liberi di scrivere soltanto quando si ha qualcosa da dire. Oggi (forse) ho qualcosa da dire GPSolutions 2012, tutti i diritti riservati. Introduzione Son passati quasi dieci anni dalla nascita di GPSolutions e del sito e, qualcuno in più, da quando chi scrive ha avuto la fortuna di scoprire l utilità ed il piacere dell impiego ad uso personale del GPS nell escursionismo ed intuire l importanza che questo avrebbe avuto negli anni a seguire per tutti i praticanti delle attività all aperto. Pertanto, l esperienza di certo non manca e mi consente di affermare che, fra le domande più frequenti che mi vengono poste dai clienti prima dell acquisto di un ricevitore GPS, vi sono quesiti del tipo: Ma questo GPS prende bene il segnale dei satelliti? Qual è più sensibile, questo modello o quello? Dopo una breve intervista al cliente, spesso mi capita di dover precisare che, per il tipo di utilizzo che si accinge a farne, tutti i modelli vanno più che bene, almeno per quanto attiene alla ricezione del segnale e alla precisione del calcolo della posizione mentre, magari, per altri aspetti legati all impiego specifico, alcuni modelli sono più indicati di altri. Nella stragrande maggioranza dei casi, messo di fronte ai pro e ai contro di ogni modello rispetto all uso che intende fare dello strumento, il cliente pone in second ordine gli aspetti relativi alla precisione e si focalizza invece su altri cui, in un primo momento, non aveva dato il giusto peso. Ma poiché come si dice il mondo è 1

2 bello perché è vario c è sempre qualcuno più ostinato degli altri che - sempre come si dice - non molla l osso e, altri, cui invece il massimo della precisione magari serve per davvero, giacché hanno il desiderio ovvero la necessità di registrare le tracce con il massimo della accuratezza consentita dalla tecnologia attuale (escludendo comunque il ricorso all impiego dei GPS topografici e della correzione differenziale). L esperimento breve e semplice che vi propongo oggi è dedicato principalmente a queste ultime categorie di utenti. La tesi che intendo dimostrare è che se veramente si ha a cuore ottenere la massima accuratezza possibile nella registrazione delle tracce allora, va sì data la giusta attenzione alla scelta del modello GPS di cui dotarsi ma, ancora una volta, ci sono altri fattori da considerare più importanti della stessa precisione del ricevitore. Sorpresi? Beh, state un po a guardare Breve digressione: Ma come mi porti?!? Giusto per introdurre l argomento, desidero sottolineare come, già lo stesso modo di portare il GPS durante la registrazione della traccia, aspetto solo apparentemente banale, influisce in realtà in maniera rilevante sulla qualità del tracciato registrato. In altri termini: veramente qualcuno crede che un GPSMAP 62s registrerà un tracciato più preciso di un Dakota 20 se il primo viene portato alla cintura e il secondo in mano, distante dal proprio corpo? Fine digressione, passiamo ad affrontare il tema di oggi che è La risoluzione delle tracce Possiamo definire la risoluzione di una traccia come il numero di punti registrati dal ricevitore GPS mentre è in movimento per unità di distanza. Ovviamente, maggiore è il numero di punti registrati dal GPS in movimento, più alta è la risoluzione della traccia. Ad esempio, una traccia composta da 10 punti ogni 100 metri ha una risoluzione maggiore di una che ne contiene solo 5 ed inferiore rispetto a una che ne contiene 20. La traccia a più alta risoluzione rappresenta più fedelmente il sentiero sul territorio (se di sentiero si tratta) di quanto non faccia quella di risoluzione inferiore. Dalla figura seguente si evince chiaramente quanto appena detto. Se supponiamo che la traccia rossa, composta da 20 punti, copra una distanza di 100 metri, è semplice comprendere come lo stesso percorso sarebbe molto meno accurato se per rappresentarlo avessimo a disposizione solo 10 punti (traccia blu), ovvero decisamente grossolano se ne avessimo a disposizione solo 5 (traccia celeste). Inoltre, più bassa è la risoluzione della traccia più errato è (per difetto) anche il calcolo della distanza effettivamente percorsa, quando derivato dalla traccia stessa. 2

3 Parimenti, non è difficile immaginare che, se potessimo registrare la traccia con una risoluzione di 40 punti ogni 100 metri, otterremmo un tracciato più accurato di quello rosso in figura e anche che, arrivati all ultimo punto della sequenza denominato 20, la distanza percorsa in siffatta ipotesi risulterebbe con grande probabilità maggiore di 100 metri. Ma che ruolo gioca la sensibilità del ricevitore GPS nella risoluzione delle tracce? La risposta è semplice: nessuno. La risoluzione delle tracce non dipende dalla sensibilità del ricevitore. Ciò che si può ottenere con un ricevitore GPS più sensibile rispetto a uno meno sensibile è il posizionamento in maniera leggermente più accurata dei singoli punti da 1 a 20 ma, come abbiamo già visto nei precedenti articoli, in condizioni di discreta visibilità del cielo, tutti i ricevitori si comportano egregiamente. Pertanto, l impatto di una maggiore sensibilità del GPS sulla accuratezza del tracciato è circoscritta in gran parte ai casi di scarsa visibilità dei satelliti. Al contrario, dalla figura precedente, si evince come, quand anche il GPS riuscisse a posizionare i punti con maggior precisione sul territorio, la traccia risultante sarebbe comunque di bassa qualità se fosse composta da un numero esiguo di punti, come nel caso raffigurato sopra della traccia celeste rispetto a quella rossa. Possiamo quindi concludere che, ai fini della registrazione di tracce di qualità, che siano quanto più possibile fedeli al reale andamento dei sentieri sul territorio, la risoluzione delle tracce è un fattore di gran lunga più importante della sensibilità stessa del ricevitore GPS. Ma è possibile influire in qualche modo sulla risoluzione delle tracce registrate dal ricevitore GPS? La risposta è si e, nel prossimo paragrafo, vedremo come. Regolare la risoluzione delle tracce nei GPS Garmin. Nei modelli Garmin più recenti (serie 62, etrex, Dakota, Oregon, Montana), con il comando Impostazioni Tracce, è possibile avviare la registrazione di una traccia. Nella stessa schermata, è anche possibile selezionare il metodo di registrazione 3

4 della traccia. Ed è proprio questa opzione che ci consente di intervenire sulla risoluzione della traccia registrata dal GPS nel modo a noi più congeniale. Normalmente, si hanno a disposizione tre metodi di registrazione: Distanza Ora (traduzione discutibile dall inglese di quello che dovrebbe essere invece denominato Tempo ) Auto Il metodo Distanza consente di impostare il GPS in modo tale che esso registri la traccia con un intervallo di un punto ogni n metri percorsi, dove il valore n è stabilito dall utente. Il metodo Ora consente invece di impostare il GPS in maniera tale che esso registri la traccia con un intervallo di un punto ogni n ore:minuti:secondi trascorsi, dove, anche in questo caso, l intervallo temporale (cioè il valore n) è fissato dall utente. Il metodo Auto, infine, delega al GPS la scelta di quando registrare un punto traccia, affidandogli quindi il pieno controllo sulla risoluzione della traccia registrata, fatta salva la possibilità data all utente di specificare un intervallo di frequenza di registrazione dei punti, scegliendo fra i seguenti valori: Frequenza massima Frequenza maggiore Normale Frequenza minore Frequenza minima Non è dato di sapere dalla manualistica ufficiale, quali algoritmi vengano utilizzati dal GPS, in funzione dell opzione selezionata, per stabilire quando registrare il prossimo punto traccia. Possiamo solo supporre che il ricevitore registri un nuovo punto traccia quando la nostra traiettoria devia di un certo angolo rispetto all attuale direzione di marcia e che il valore di tale angolo sarà, molto probabilmente, più piccolo, nel caso dell opzione Frequenza massima, più grande nel caso dell opzione Frequenza minima. Non sappiamo, inoltre, se, selezionando una opzione piuttosto che un altra, entrino in gioco in qualche misura anche altri fattori, come la distanza percorsa e/o il tempo trascorso dall ultimo punto registrato e, se sì, come. Se vogliamo registrare tracce di qualità, dove per qualità non si intende soltanto tracce a più alta risoluzione ma, più in generale, tracce con una risoluzione rispondente alle nostre necessità specifiche, non abbiamo altra possibilità se non quella di conoscere ed essere in grado di governare i diversi metodi di registrazione della traccia disponibili nel GPS e le relative opzioni. 4

5 Ciò non deve sorprendere più di tanto, infatti, anche nella fotografia, la conoscenza della tecnica fotografica ci consente di stabilire, prima dello scatto, che tipo di immagine vogliamo ottenere, ad esempio, impostando nella maniera più opportuna l apertura del diaframma e il tempo di esposizione. Alla stessa stregua, la conoscenza della tecnica GPS ci consente di stabilire, prima della registrazione della traccia, il tipo di risultato che vogliamo ottenere in termini di risoluzione della stessa. Quando non si ha padronanza sufficiente della tecnica, ciò che si fa usualmente, sia nella fotografia sia nel GPS, è delegare tutto alle macchine utilizzandole in modalità automatica. Ma, se si adotta questa scelta, allora ha poi poco senso focalizzarsi sull acquisto di un specifico modello GPS solo perché più sensibile rispetto a un altro Non ci resta, quindi, che provare a comprendere che impatto hanno sulla registrazione di una traccia i diversi metodi di registrazione e, come al solito, il modo migliore per farlo è attraverso un esperimento. Diversamente da quanto fatto negli esperimenti descritti nei più recenti articoli, dove l obiettivo era quello di valutare la sensibilità dei diversi modelli GPS e l accuratezza della posizione calcolata (il ché ci ha portato, di conseguenza, a scegliere per i nostri test, sentieri caratterizzati da tratti con scarsa visibilità del cielo, percorrendoli con più ricevitori contemporaneamente per poterli metterli poi a confronto), in questo studio abbiamo invece utilizzato un solo modello GPS, nella fattispecie un GPSMAP 62sc, in un percorso con buona visibilità del cielo, in quanto non si voleva che fattori estranei all oggetto dell esperimento intervenissero a condizionarne i risultati. Ovviamente, per poter valutare ciascun metodo di registrazione della traccia rispetto alla fedeltà con cui la traccia registrata ricalca il sentiero reale, il tratto di sentiero da percorrere non deve essere rettilineo, poiché in tal caso sarebbero sufficienti due soli punti per rappresentarlo fedelmente e, averne un numero maggiore, non apporterebbe alcun vantaggio. Pertanto, abbiamo scelto un brevissimo tratto di sentiero (circa 120 metri) con una curva accentuata e lo abbiamo percorso sette volte in successione, impostando nel GPS ogni volta un metodo di registrazione differente. E facile estendere poi i risultati dell esperimento ai casi più estremi di mulattiere caratterizzate da numerose curve strette e tornanti 5

6 Riportiamo di seguito i risultati ottenuti. Come si può vedere, il GPS ha registrato un minimo di 7 punti traccia con il metodo di registrazione AUTO, sia con frequenza MINIMA che MINORE (tracce 1 e 2). Il metodo che ha generato più punti è stato invece il metodo ORA con l impostazione di un intervallo temporale di un punto ogni 5 secondi (traccia 8). In questo caso, infatti, il GPS ha registrato 22 punti traccia. Va precisato che sono stati rimossi dalla traccia tutti i punti che il GPS ha registrato da fermo. Il metodo AUTO con frequenza NORMALE ha generato 9 punti (traccia 3). Tale metodo è quello preimpostato nello strumento all uscita dalla fabbrica e si può presumere, almeno in base alla nostra esperienza, sia quello più utilizzato. Il metodo DISTANZA con l impostazione di un intervallo di registrazione pari a un punto ogni 10 metri (il valore minimo impostabile) ha generato 12 punti, come peraltro ci si aspettava avendo percorso un tratto di 120 metri circa. Questo metodo è stato utilizzato due volte, registrando il tracciato nei due sensi (traccia 6 andata, traccia 7 ritorno). Infine, il metodo AUTO con frequenza MASSIMA ha generato 10 punti (traccia 5). Questa impostazione è quella che ci permette di ottenere il miglior risultato possibile in modalità AUTO, vale a dire affidandosi completamente allo strumento. Lo stesso numero di punti è stato ottenuto anche con il metodo AUTO ma con l impostazione frequenza MAGGIORE (traccia 4). Ora non ci resta che vedere quale metodo si è comportato meglio, vale a dire quale delle tracce da 1 a 8 rappresenta più fedelmente il territorio reale. A tal scopo, faremo uso, come sempre, di una immagine satellitare, sovrapponendo alla stessa le tracce registrate. Il tratto di percorso critico è, ovviamente, quello in curva. 6

7 Osserviamo le prime due tracce, metodo AUTO con frequenza MINIMA (riportata in rosso nella figura seguente) e metodo AUTO con frequenza MINORE (traccia verde). Le due tracce sono pressoché equivalenti ed entrambe tagliano la curva vistosamente. Pertanto, possiamo affermare che entrambi i metodi registrano tracce di bassa qualità. 7

8 Raffrontiamo ora il metodo AUTO con frequenza MINORE (traccia verde) con il metodo AUTO con frequenza NORMALE (traccia rossa). Pur essendo la traccia rossa leggermente migliore di quella verde, anch essa taglia vistosamente la curva. Pertanto, anche il metodo AUTO con frequenza NORMALE, appare essere insufficiente, almeno per quelli che sono i nostri parametri di qualità. Vale la pena di ricordare che, come si è già detto, questa è l impostazione predefinita nei GPS all uscita dalla fabbrica e che, in molti casi, essa non viene mai modificata dall utente. 8

9 Passiamo al raffronto tra il metodo AUTO con frequenza NORMALE (traccia verde) e il metodo AUTO con frequenza MAGGIORE (traccia rossa). Anche in questo caso si nota un piccolo miglioramento ma, ancora una volta, la curva è tagliata di netto. 9

10 Vediamo allora cosa succede quando mettiamo a confronto il metodo AUTO con frequenza MAGGIORE (traccia verde) con il metodo AUTO con frequenza MASSIMA (traccia rossa). Questa volta la traccia registrata è più apprezzabile e possiamo quindi assegnare a questo metodo la sufficienza. Riteniamo opportuno sottolineare che questo è il miglior risultato ottenibile in termini di risoluzione delle tracce utilizzando il metodo AUTO. 10

11 Facciamo un passo ulteriore e raffrontiamo il metodo AUTO con frequenza MASSIMA (traccia verde) con il metodo DISTANZA con intervallo di 1 punto ogni 10 metri (traccia rossa). La traccia rossa è certamente più armoniosa e fedele al territorio rispetto a quella verde e il risultato ottenuto è senz altro soddisfacente. 11

12 Cerchiamo conferma raffrontando la traccia di andata registrata con il metodo DISTANZA con l impostazione di registrazione di 1 punto ogni 10 metri con quella di ritorno registrata con lo stesso metodo. Come si può vedere, le due tracce si sovrappongono. Pertanto, possiamo affermare che, nel nostro esperimento, il metodo DISTANZA con la registrazione di 1 punto ogni 10 metri ha prodotto buoni risultati. Tuttavia, non si può non osservare che se la curva fosse stata molto più accentuata, come nel caso di un tornante stretto, allora anche questo metodo avrebbe fallito. Infatti, potendo registrare solo due punti in un tragitto di 10 metri, è evidente che se in quei 10 metri vi fosse una curva a gomito, questa verrebbe tagliata di netto. 12

13 Ora non ci resta che confrontare il metodo DISTANZA con l intervallo di 1 punto ogni 10 metri (traccia verde) con il metodo ORA con l intervallo di 1 punto ogni 5 secondi (traccia rossa). Come si può vedere, questa volta siamo riusciti ad ottenere una traccia perfetta La traccia rossa, infatti, modella elegantemente la curva ed è sicuramente la migliore traccia registrata dal GPS nel nostro esperimento. Possiamo quindi affermare che, fra tutti i metodi messi a disposizione dallo strumento, il metodo ORA con l impostazione di registrazione di un punto ogni 5 secondi è senz altro il migliore. Ma cosa sarebbe accaduto utilizzando questo metodo in presenza di un tornante stretto? La risposta è semplice: nulla di particolare. Infatti, con questo metodo abbiamo il pieno controllo sulla risoluzione della traccia. Siamo noi a decidere se vogliamo che il GPS registri un nuovo punto in una certa posizione: basta attendere 5 secondi 13

14 Rivediamole dunque insieme alcune delle tracce registrate dal GPS e, più precisamente: metodo AUTO con frequenza NORMALE (traccia blu), opzione predefinita nel GPS; metodo AUTO con frequenza MASSIMA (traccia verde), vale a dire il massimo che possiamo ottenere in automatico; metodo ORA con intervallo di 1 punto ogni 5 secondi (traccia rossa). Per inciso, GPSolutions utilizza il metodo ORA con intervallo di 1 punto ogni 5 secondi dal lontano 2006, anno di uscita del glorioso GPS MAP 60CSx e con tale metodo ha realizzato BearTrek, la mappa GPS del Parco Nazionale d Abruzzo Lazio e Molise nonché la mappa cartacea della Valle del Giovenco a scala 1: Ulteriori considerazioni sui metodi di registrazione Esaminiamo ora altri aspetti legati all utilizzo dei diversi metodi di registrazione. Il metodo DISTANZA ha il vantaggio di non registrare punti mentre si è fermi ma è poco efficace in caso di tornanti stretti, dove taglierà le curve senza che si possa far nulla per evitarlo. Il metodo ORA consente di modellare il tracciato del sentiero in maniera ottimale, poiché abbiamo il pieno controllo del GPS, ma ha lo svantaggio di registrare punti anche da fermo, la qual cosa richiede poi un lavoro di pulizia della traccia al computer più impegnativo e non alla portata di tutti. In generale, l intervallo di un punto ogni 5 secondi equivale mediamente a 1 punto ogni 5-6 metri di percorso (o valori leggermente più bassi ovvero più alti, a seconda della pendenza). Impostare un intervallo inferiore ai 5 secondi aumenterebbe in modo significativo i punti inutili dovuti a pause anche molto brevi e non apporterebbe vantaggi di interesse, in quanto 14

15 già un punto ogni 5-6 metri di percorso garantisce un buon livello di dettaglio. Sappiamo inoltre che, se volessimo che il GPS registri un punto in una specifica posizione, basterebbe stare fermi per 5 secondi. I tracciati dei sentieri montani si rilevano in salita o in discesa? Quando possibile, sempre meglio rilevarli in salita in quanto si va più lentamente. Inoltre, in discesa, si ha la tendenza a tagliare le curve. Può capitare di dover effettuare rilevamenti in automobile di lunghe sterrate carrozzabili. In tal caso, essendo la velocità del mezzo utilizzato maggiore di quella pedonale (anche se bisognerebbe viaggiare il più lentamente possibile) può aver senso impostare il metodo ORA con una frequenza di registrazione pari a un paio di secondi. Cosa succede percorrendo una vera mulattiera? Come si è detto, è possibile estendere facilmente i risultati ottenuti dal nostro piccolo esperimento al caso reale di percorrenza di una mulattiera. A prova di ciò, abbiamo percorso un piccolo sentiero montano con un GPSMAP 62sc impostato sul metodo AUTO con frequenza NORMALE e un Montana 650 impostato sul metodo ORA con una frequenza di registrazione pari a 1 punto ogni 5 secondi. 15

16 La prima osservazione da fare osservando la figura seguente è che il GPSMAP 62sc ha registrato 135 punti traccia a fronte dei 409 registrati dal Montana 650 (più del triplo). Inoltre, la traccia del Montana risulta essere più lunga di quasi 100 metri rispetto a quella del 62sc, nello specifico, 1,28 km a fronte di 1,19 km del 62sc. 16

17 Infine, osservando i particolari dei due tracciati nelle due immagini seguenti, dove nella prima abbiamo evidenziato i punti traccia del 62s e nella seconda quelli del Montana, si evince chiaramente l accuratezza di gran lunga maggiore della traccia registrata da quest ultimo. 17

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19 Conclusioni Ho voluto effettuare questo esperimento per dimostrare oltre ogni ragionevole dubbio che, se si ha a cuore la precisione delle tracce registrate dal GPS, prima ancora di preoccuparsi della sensibilità del ricevitore occorre avere padronanza e dimestichezza con i vari metodi di registrazione messi a disposizione dallo strumento e bisogna portare il GPS in modo corretto. Insomma, è necessario prestare attenzione ad aspetti che nulla hanno a che vedere con la sensibilità del ricevitore stesso. Registrando le tracce con i metodi AUTO con frequenza massima oppure DISTANZA con frequenza di 1 punto ogni 10 metri, si otterranno tracce generalmente accettabili. Escursionisti che seguiranno queste tracce hanno poche probabilità di perdere il sentiero. Ma quando l obiettivo di chi rileva non si limita a quello di non far perdere il sentiero a coloro i quali seguiranno la traccia dopo di lui, bensì si eleva a quello, certamente più impegnativo, della mappatura fedele del territorio a fini cartografici, allora non ci possono essere compromessi: l unico metodo che offre al rilevatore il pieno controllo sulla risoluzione delle tracce registrate dallo strumento è quello basato sul tempo, cioè il metodo ORA. E, non si può non essere colti da un pizzico di emozione, se ci si sofferma a riflettere sul fatto che, usando il metodo ORA, i nostri piedi si comportano alla stregua di una matita che disegna - non su una mappa realizzata dall uomo - ma sulla rappresentazione della terra più precisa che esista, che altro non è che la terra stessa. 19