Orientare GPS

Blog

Orientare GPS

Potrivit paginii Wikipedia în limba română, Global Positioning System (Sistem de Poziționare Globală) este un sistem global de navigație prin satelit și unde radio. Principalul sistem de poziționare prin satelit de tip GPS este sistemul militar american numit "Navigational Satellite Timing and Ranging" (NAVSTAR). Acest sistem, inițiat și realizat de către Departamentul Apărării al Statelor Unite ale Americii (DoD), poate calcula coordonatele geografice exacte ale unui obiect pe suprafața Pământului, cu condiția ca acesta să fie echipat cu dispozitivul necesar - un receptor GPS. Obiectul poate fi și o persoană, care poate astfel să se orienteze pe pământ, pe apă, în aer sau și în spațiu (în apropierea Pământului). NAVSTAR utilizează sistemul geodezic WGS84, la care se referă toate coordonatele geografice calculate de sistem.
FUNCȚIONARE
Principiul de funcționare al GPS-ului este folosirea câtorva sateliți din spațiu ca puncte de referință pentru localizarea la sol. Sistemul NAVSTAR dispune la ora actuală în total de 32 sateliți (un satelit încă inactiv), care se află la o înălțime de 20.183 km de suprafața Pământului. Printr-o măsurare foarte exactă a distanței în linie dreaptă dintre receptor și cel puțin 4 sateliți se poate determina poziția oricărui punct de pe Pământ (latitudine, longitudine, altitudine), aceasta numindu-se "poziția calculată" (position fix în engleză), în contrast cu "localizarea", termen dedicat poziției reale a receptorului. În mod normal pentru determinarea poziției în 3D a unui punct de pe suprafața terestră cu ajutorul poziției sateliților este nevoie de doar trei distanțe (trei sateliți), deoarece metoda care se utilizează este cea a triangulației. Totuși la GPS este nevoie și de a patra distanță, pentru minimizarea erorilor de poziționare datorate ceasurilor din receptoare, care nu sunt suficient de exacte în comparație cu ceasurile atomice din sateliții utilizați. Distanța dintre satelit și receptor se calculează prin cronometrarea timpului de care are nevoie semnalul radio să ajungă de la satelit la receptor. Știind că semnalul radio se deplasează cu 300.000 km/s (viteza luminii), dacă cronometrăm timpul lui de propagare de la satelit la receptor putem să deducem distanța dintre aceștia. Fiecare satelit are semnalul propriu (Pseudo Random Code), astfel încât receptorul știe exact semnalul căror sateliți îl recepționează.
Sistemul militar american NAVSTAR este foarte precis; totuși, în cazul folosirii sale pentru scopuri civile (ex. navigație rutieră), exactitatea acestuia este oarecum redusă. De asemenea, în situații excepționale ori speciale (conflicte militare), Statele Unite își rezervă dreptul de a nu mai pune deloc la dispoziție sistemul. Precizia unei mãsuratori cu GPS-ul depinde, pe lângã numãrul de sateliti care sunt luati în calcul, si de pozitia (geometria) lor; astfel, dacã satelitii sunt grupati strâns, precizia va fi slabã, în schimb, dacã sunt împrãstiati în toate directiile, precizia e bunã. Acest fenomen se observã si atunci când jumãtate de cer (sau mai mult) e obturatã de un perete sau de un munte, pentru calculul pozitiei rãmânând numai satelitii din jumãtatea vizibilã de cer, rezultatul fiind mai putin precis.
De asemenea, în ultimii ani, atât Uniunea Europeană, cât Rusia au dezvoltat sisteme proprii de navigație (Galileo și GLONASS), în timp ce China este pe punctul de a-și transforma sistemul local de navigație (BeiDou-2 Global) într-unul global. Dispozitivele electronice cu capabilități GPS produse recent sunt compatibile atât cu sistemul american, cât și cu cel puțin un sistem alternativ (Galileo și/sau GLONASS).
SISTEME DE COORDONATE GEOGRAFICE
1. Sistemul de coordonate clasice (grade - minute - secunde)
Este cel mai vechi sistem de coordonate. Potrivit acestuia Pământul este împărtit în 360 de grade în longitudine de la est la vest si în cîte 90 de grade latitudine nordică si sudică. Punctele de plecare sunt Meridianul Zero "Greenwich" (de la care se calculează longitudinea către Est si respectiv Vest) si Ecuatorul (de la care se calculează latitudinea către Nord si respectiv Sud). Fiecare grad (fie de latitudine, fie de longitudine) este împărțit la rândul său in 60 de minute, iar fiecare minut in 60 de secunde. Gradele sunt reprezentate prin simbolul º, minutele prin ', iar secundele prin ''.
Exemplu:
Latitudine:    N 45°30'53"
Longitudine: E 25°22'2"
2. UTM (Universal Transverse Mercator)
Necesitatea unui sistem de coordonate mai exacte decât cele clasice a apărut în perioada războaielor moderne. Nu se cunoaște exact originea sistemului UTM, însă o serie de documente găsite după cel de-al doilea război mondial în arhiva militară a RFG sugerează că acest sistem ar fi fost conceput pentru prima dată de Wehrmacht în anii 1943-1944.
Potrivit acestui sistem, suprafața Pământului este împărțită (în principiu) în 60 de fâșii (a câte 6 grade) în longitudine (numerotate în intervalul 1 - 60) si în zone a câte 8 grade în latitudine având ca indicativ literele alfabetului englez de la C la X (cu exceptia literelor I si O, întrucat ar putea fi confundate cu 1 si 0).
Exemplu: 35T 0580895 5031292
Estul și centrul României se află în zona 35T, in timp ce vestul țării se află in zona 34T. În partea de nord a țării, granițele zonelor de la nord (34U si 35U) se intersectează în mică măsură cu cele ale României.
Următoarele două seturi de numere reprezintă coordonatele (în metri):
0580895 - deplasamentul (easting) în cadrul zonei (35T în cazul nostru). Coordonatele pe relatia Est-Vest (longitudinea) se raporteaza de la mijlocul zonei (meridianul central), căruia i se atribuie o valoare convențională de 500 km (500.000 m). 0580895 semnifică un deplasament de 80,895km către Est (80.895 m) în cadrul zonei, pornind de la meridianul central. Pare complicat, insă pentru a ințelege este necesară o simplă operațiune de scădere: 580.895 m (valoarea indicată de GPS) minus 500.000 m (valoarea convențională a meridianului zonei) egal cu 80.895 m (85,895 km). Dacă poziția în cadrul zonei ar fi fost la Vest de meridianul central, atunci primul set de coordonate ar fi avut în loc de primul 5 (0580895) o valoare inferioară, respectiv 4, 3, 2 sau 1, întrucât poziția se calculează pornind de la meridianul central descrescător către Vest.
Se cuvine a mai menționa ca în cadrul setului de coordonate easting, se începe întotdeauna cu 0. Acesta nu are absolut nicio semnificație, singurul lui rol fiind acela de a face ca aceste coordonate să aibă acelasi număr de cifre ca și coordonatele northing.
5031292 - distanța în metri de la ecuator în emisfera nordică (northing) ori în emisfera sudică (false northing). 5031292 reprezintă o poziție de 5.031.292 m (5.031,292 km) Nord față de ecuator.
Pentru România, se pot cumpăra hărți cu caroiaje UTM de pe site-ul Munții Nostri.
3. MGRS (Military Grid Reference System)
MGRS este varianta militară a sistemului UTM. Acesta se deosebeste de sistemul de coordonate UTM prin aceea că are o împărtire suplimentară în patrulatere cu latura de 100 km (având ca indicativ 2 litere).
Exemplu: 35T LL 23445 52085 (Vârful Moldoveanu)
Prima parte (35T) are aceeasi semnificatie ca în sistemul UTM, respectiv indică zona.
Cea de-a doua parte (LL) reprezintă o patrulaterul cu latura de 100 km in interiorul căruia se află poziția receptorului GPS.
Ultimele două seturi de cifre (23445 52085) semnifică faptul că, față de coltul stînga jos al patrulaterului LL, poziția receptorului se află la 23,445 km înspre Est si 52,085 km înspre Nord. De remarcat că in cazul sistemului MGRS, deplasamentul in metri este calculat NUMAI in cadrul patrulaterului, pornind din colțul din stânga-jos către Est si Nord.
Sistemul de coordonatele clasice (grade, minute, secunde) sunt folosite de regulă pentru navigatia maritimă ori aeriană, insă nu sunt adecvate pentru navigatia terestră pe distante mici. Pe distante scurte, folosirea sistemelor UTM sau MGRS este mai practică. Pe lângă faptul că poziția exactă se calculează folosind metrul ca unitate de măsură, este și mai convenabil atunci când este nevoie de aflarea distanței până la un anumit punct. Prin scrierea celor două coordonate (poziție actuală - destinație) unele sub altele, urmată de o simplă operațiune de scădere, se poate afla distanța în metri care trebuie parcursă catre Nord, Sud, Est ori Vest.
Mai jos sunt linkuri utile pentru cei ce vor să afle mai multe despre aceste sisteme de coordonate:
Hărți MGRS
Hărți UTM
Descărcare caroiaje UTM/MGRS pentru a folosite cu softul Google Earth
Youtube: navigare folosind seturi de coordonate MGRS (ENG)

Youtube: Sistemul UTM explicat pas cu pas (ENG)

No Comments Yet.

Leave a comment