Mancanza di segnale GPS a bordo: Ecco come determinare la propria posizione

Serie di navigazione

• Episodio 1: Analisi della posizione terrestre
• Episodio 2: Dal corso di lettura delle carte al corso di orientamento con la bussola e alla navigazione con il binocolo
• Episodio 3: Considerazione del vento e dell'elettricità
• Episodio 4: Navigazione tramite waypoint GPS – Consigli, trucchi ed errori più comuni
• Episodio 5: Routing – la pianificazione della rotta giornaliera prima della partenza

Nella regione del Mar Baltico, le interferenze GNSS sono ormai da tempo ben più di uno scenario teorico. Avvisi e comunicati aggiornati relativi a disturbi del segnale GPS dimostrano che i chartplotter e le app di navigazione possono talvolta fornire posizioni inesistenti o inverosimili. Chi sa usare con padronanza le carte nautiche cartacee, la bussola e la rilevazione, rimane in grado di agire.

Anche a prescindere da interferenze esterne, la navigazione elettronica può smettere di funzionare, ad esempio a causa di un’interruzione di corrente, di un guasto tecnico, di un’infiltrazione d’acqua o di un fulmine. La navigazione terrestre non è quindi solo una materia d’esame, ma una base fondamentale a bordo. A parte tutto ciò, c’è sempre un certo fascino nel scoprire, come facevano i navigatori di un tempo con mezzi semplici, dove ci si trova in quel momento.

Trovare oggetti di localizzazione

Per determinare la propria posizione, è necessario che siano visibili oggetti la cui posizione sia nota. Ciò vale anche per la navigazione satellitare, in cui l’antenna GNSS deve avere nel proprio campo visivo un numero sufficiente di satelliti. Nella navigazione terrestre, questi oggetti sono fissi sul terreno, come ad esempio i segnali marittimi e i punti di riferimento. Devono essere riportati sulla carta nautica.

In primo luogo, quindi, occorre osservare la vista dalla cabina di pilotaggio: cosa si intravede nell’area circostante la nave e quali degli oggetti individuati sono riportati anche sulla carta nautica? Il caratteristico campanile a dritta è effettivamente indicato lì? E che dire dell’antenna radio visibile più avanti? Per un’identificazione certa è necessario avere almeno un’idea approssimativa della propria posizione – in questo caso è utile confrontare regolarmente le informazioni.

• Navigazione: calcolare le distanze senza strumenti elettronici

In alcune carte nautiche e guide di navigazione sono riportati disegni o fotografie di punti di riferimento caratteristici, come ausilio all’identificazione. L’aspetto dei fari è inoltre descritto nell’elenco dei fari. Di notte, i fari possono essere identificati in modo univoco in base al loro colore, al codice di identificazione e alla frequenza di lampeggiamento.

In linea di massima vale la regola: più punti di riferimento vengono inclusi nella localizzazione, più affidabile sarà il risultato. Tuttavia, non sempre si avranno a disposizione più oggetti idonei contemporaneamente. Tanto più che devono trattarsi di oggetti con una posizione fissa. I boi galleggianti in acqua sono adatti solo in misura limitata. Ma alla fine bisogna accontentarsi di ciò che si ha a disposizione. Le imprecisioni possono essere corrette quando entrano nel campo visivo oggetti più adatti.

Dall'angolo alla linea

Il modo più semplice per determinare la propria posizione consiste nel effettuare un rilevamento. Se, ad esempio, si rileva un faro a 120 gradi, ci si trova necessariamente in un punto situato su una linea dalla quale il faro si trova esattamente in quella direzione. Si parla di una cosiddetta linea di posizione. Essa comprende tutte le possibili posizioni della nave sulla base di una misurazione precedente.

La linea di posizione viene tracciata sulla carta nautica tracciando, partendo dalla posizione del faro, una linea nella direzione opposta a quella della rilevazione (valore di rilevazione +/- 180°) – nel nostro esempio, quindi, in direzione 300 gradi (120° + 180° = 300°). Infatti, se il faro si trova a 120 gradi rispetto alla mia posizione, dal punto di vista del faro io mi trovo in direzione 300 gradi.

È importante utilizzare sempre la direzione magnetica (rwP) per le annotazioni sulla carta nautica. Questo perché la carta nautica è orientata secondo il nord magnetico (rwN). Sulle barche a vela, tuttavia, la rilevazione avviene solitamente tramite una bussola magnetica, soggetta ai cosiddetti errori di bussola.

Un rilevamento con bussola magnetica (MgP) deve quindi essere innanzitutto corretto tenendo conto della deviazione (Abl, detta anche “deviazione magnetica”) e della declinazione (MW), e convertito in un rilevamento con orientamento vero.

Conversione della direzione

Per poter tracciare una linea di posizione sulla carta nautica sulla base di un rilevamento con bussola magnetica (MgP), è necessario innanzitutto correggere il rilevamento tenendo conto di eventuali errori della bussola – ovvero della deviazione (Abl) e della declinazione (MW; maggiori dettagli su questi errori nella prossima puntata). A tal fine si è dimostrato efficace uno schema di calcolo che molti ricorderanno probabilmente dalla preparazione all’esame per la patente nautica:

La direzione di calcolo va dall'alto verso il basso – dal “sbagliato” al “giusto”, dove quest'ultimo rappresenta sempre la direzione corretta. I segni vengono assegnati di conseguenza. Nella conversione della direzione di rilevamento da rwP a MgP, ci si dovrebbe aspettare un'inversione dei segni.

Il valore dell’Abl, compreso il segno, viene ricavato, in caso di rilevamenti effettuati tramite la bussola di governo, dalla tabella di deviazione relativa a quest’ultima (se disponibile). Importante: fa da riferimento la rotta della bussola magnetica (MgK) vigente al momento del rilevamento, non la direzione di rilevamento (MgP). Infatti, ai fini della deviazione non ha importanza in quale direzione si effettui la rilevazione tramite la bussola di governo: essa dipende esclusivamente dalla direzione in cui è orientata la bussola in quel momento. Si applica quindi sempre il valore di deviazione corrispondente alla MgK presente al momento della rilevazione.

Poiché l'aberrazione dipende dalla posizione della bussola a bordo, essa rimane indeterminata nelle rilevazioni effettuate con una bussola mobile (in questo caso, in mancanza di informazioni più precise, si ipotizza un'aberrazione pari a 0°).

Per la MW vale quanto segue: un valore orientale ha in linea di principio segno positivo (+), mentre una MW occidentale ha segno negativo (-).

Strumento di localizzazione a bordo

Poiché la deviazione dipende dalla posizione della bussola a bordo, solitamente esiste una tabella con i valori corrispondenti – se esiste – solo per la bussola di governo. Questo la rende, in realtà, lo strumento di rilevamento preferito.

Nella pratica, però, spesso si rivela adatto solo in misura limitata o per nulla. Ad esempio, nelle bussole montate sul piantone del volante, la copertura della bussola e le strutture circostanti spesso ostacolano le rilevazioni in direzione di prua. Con una bussola da paratia, le rilevazioni a poppa diventano impossibili, a meno che non si modifichi la rotta per effettuare la rilevazione.

Si può anche provare ad allineare lo yacht, lungo la linea di chiglia, esattamente verso l’oggetto da rilevare, e quindi utilizzare la rotta della bussola magnetica (MgK) risultante come valore di rilevamento. Questo metodo funziona anche con una bussola elettronica, che può essere compensata con relativa facilità per eliminare completamente la deviazione. Il GPS, invece, non è adatto a questo scopo, poiché non ha alcun riferimento all’orientamento vero.

Se non si desidera modificare la rotta per effettuare la rilevazione, è possibile utilizzare una bussola da rilevamento manuale o un binocolo nautico con bussola integrata. Anche questi strumenti sono soggetti a una deviazione, la cui entità, tuttavia, non è nota. In questo caso, quindi, si dovrà fare i conti con un errore corrispondente nella rilevazione.

Una soluzione alternativa è rappresentata da un disco di rilevamento. Con esso si effettuano rilevamenti laterali (SP). L’angolo rilevato si riferisce quindi all’allineamento in avanti a destra (direzione di prua) dello yacht. Esso viene sommato alla rotta di governo corrente per ottenere un valore riferito al nord (MgK + SP = MgP; se si conta verso babordo, occorre sottrarlo). In questo modo è possibile effettuare rilevamenti in tutte le direzioni tenendo conto della deviazione della bussola di governo.

Posizione al punto di intersezione

Dopo aver tracciato la linea di posizione sulla carta nautica, sappiamo già che ci troviamo da qualche parte lungo quella linea. Per determinare la nostra posizione, abbiamo bisogno di almeno un’altra linea di posizione – idealmente proveniente da un secondo oggetto di rilevamento. Il punto di intersezione indica la posizione della nave.

Per effettuare una simile rilevazione incrociata, i due oggetti da rilevare non dovrebbero trovarsi troppo vicini tra loro, altrimenti le linee si sovrappongono e non è più possibile individuare un punto di intersezione univoco. In tal caso si parla di “intersezioni sfioranti”, che si verificano anche quando gli oggetti da rilevare sono opposti. L’angolo tra le due linee di rilevamento dovrebbe essere, per quanto possibile, superiore a 30 gradi e inferiore a 150 gradi.

Le rilevazioni devono inoltre essere effettuate nello stesso momento. In pratica, si consiglia di rilevare per primi gli oggetti situati davanti o dietro, poiché in questi casi l’oggetto da rilevare non si sposterà così rapidamente. E, naturalmente, è opportuno effettuare tutti i rilevamenti prima di iniziare a lavorare sulla carta nautica.

Quando gli oggetti da localizzare sono più di due, le linee di osservazione potrebbero non intersecarsi più tutte in un unico punto, ma in un cosiddetto “triangolo di errore”. Tuttavia, a volte non tutte le rilevazioni hanno la stessa qualità: è possibile che in una di esse la posizione del rilevatore fosse instabile. Nel caso di una rilevazione incrociata, ciò falserebbe il punto di intersezione; in presenza di più linee di rilevamento, c’è comunque la possibilità di valutare dove potrebbe trovarsi una posizione realistica.

Misurato e sigillato

È possibile determinare la propria posizione anche con un solo oggetto di rilevamento, sebbene in modo meno affidabile rispetto a una rilevazione incrociata. Nella cosiddetta rilevazione a doppia misurazione o «Versegelungs», lo stesso oggetto viene rilevato due volte a una certa distanza temporale. Al momento della seconda rilevazione, il punto di riferimento dovrebbe essersi spostato in modo evidente. Allo stesso tempo, lo yacht deve mantenere esattamente la rotta tra le due rilevazioni e procedere il più possibile a velocità costante.

Le linee di posizione derivanti dai due rilevamenti non si intersecano, ovviamente, sulla carta nautica, poiché partono entrambe dallo stesso oggetto. Per ottenere un punto di intersezione, la linea di posizione del primo rilevamento viene spostata parallelamente, ovvero “traslata”, della distanza percorsa nel frattempo dallo yacht.

Esistono diversi metodi per tracciare la rotta di navigazione. Uno consiste nello spostare la posizione dell’oggetto da rilevare sulla carta nautica della distanza percorsa dallo yacht. Da questo punto si traccia poi la linea di posizione a partire dal primo rilevamento. Invece della posizione dell’oggetto da rilevare, è possibile spostare un punto qualsiasi sulla prima linea di posizione in modo corrispondente e spostare parallelamente la prima linea di posizione verso la posizione raggiunta.

Questa forma di “riutilizzo” di una rilevazione è utile anche nel caso in cui, in un secondo momento, compaia un altro punto di riferimento, mentre il primo oggetto rilevato è ormai scomparso dietro un promontorio. In tal caso, si effettua regolarmente la rilevazione del secondo oggetto e si sigilla nuovamente la prima rilevazione: si parla in questo caso di «doppia rilevazione troncata».

La precisione di una doppia rilevazione dipende fortemente dall’affidabilità del movimento ipotizzato dello yacht tra le due rilevazioni. Se, ad esempio, per il calcolo della rotta vengono utilizzati i valori del log e della bussola di governo, questi descrivono solo la distanza percorsa in acqua – non quella sul fondo. Eventuali deviazioni dovute alla corrente o imprecisioni di governo non vengono prese in considerazione.

Quattro tratti per raggiungere l'obiettivo

Anche con un solo oggetto di rilevamento è sufficiente il rilevamento a quattro linee. Il nome deriva dalla precedente suddivisione della rosa dei venti: nei film sui pirati, il capitano ama spesso far correggere la rotta di qualche linea. Un trattino corrisponde a 1/32 di cerchio, ovvero 11,25 gradi. In questo caso si tratta di 4 trattini, quindi 45 gradi. Questi 45 gradi si riferiscono tuttavia all’orientamento iniziale (una rilevazione laterale).

Innanzitutto occorre attendere il momento in cui l’oggetto da rilevare si trovi esattamente a una direzione laterale di 45 gradi a babordo o a tribordo. Quindi si effettua un rilevamento con la bussola. Da questo momento in poi, la rotta e la velocità devono essere mantenute con precisione fino a quando l’oggetto da rilevare si trova esattamente a traverso (rilevamento laterale = 90°). A questo punto si è spostato di 4 tacche. Segue ora il secondo rilevamento con la bussola.

Nel metodo di rilevamento a quattro linee si ottiene un triangolo isoscele, o più precisamente un triangolo rettangolo, sulla carta nautica. L'angolo tra la linea di rotta e la prima linea di rilevamento è di 45 gradi, così come l'angolo tra le due linee di posizione.

Poiché un triangolo isoscele ha due lati di uguale lunghezza, la distanza tracciata tra i due rilevamenti deve corrispondere alla distanza dall’oggetto da rilevare nel secondo rilevamento. È quindi possibile tracciare la distanza registrata sulla linea di posizione della seconda rilevazione e il gioco è fatto. Sembra semplice, ma nella pratica richiede un alto grado di attenzione e accuratezza durante la navigazione e la rilevazione. A ciò si aggiungono anche in questo caso le incertezze relative alla misurazione.

A parte questo, il principio della rilevazione a quattro punti può anche essere modificato: alla fine deve risultare solo un triangolo isoscele, ma non necessariamente rettangolo. Ciò avviene ogni volta che l’angolo della seconda rilevazione laterale corrisponde al doppio dell’angolo della prima rilevazione laterale. Il metodo è comunemente noto come rilevamento laterale doppio o anche come distanza da rilevamento doppio.

Distanza a vista

Anche la determinazione della distanza da un oggetto fornisce una linea di posizione, sotto forma di un cerchio con raggio pari alla distanza calcolata, che ha come centro la posizione dell’oggetto. Se si effettua inoltre una rilevazione dell’oggetto, la posizione della nave si trova nel punto di intersezione tra il cerchio di distanza e la linea di posizione derivante dalla rilevazione.

Tuttavia, misurare le distanze senza attrezzature tecniche, come ad esempio un sistema radar o un telemetro laser, non è facile. Tralasciamo per il momento anche le misurazioni angolari con il sestante. Senza ricorrere a tecnologie sofisticate, la visibilità degli oggetti offre un punto di partenza.

In mare si distingue tra visibilità meteorologica e visibilità geografica. Per la visibilità geografica vale la regola: più in alto mi trovo, più lontano riesco a vedere – in altre parole: più lontano si trova l’orizzonte ottico dalla mia posizione. A ciò si aggiunge l’altezza del bersaglio: un bersaglio alto è visibile all’orizzonte prima – già da una distanza maggiore – rispetto a uno basso.

Poiché l'ampiezza della curvatura terrestre è nota, è possibile calcolare a quale distanza un bersaglio di altezza nota apparirà “all’orizzonte”. A tal fine si applica la seguente formula: D = 2,075 x (√Ah + √Zh). «D» indica la distanza in miglia nautiche (sm), «Ah» l’altezza dell’occhio e «Zh» l’altezza del bersaglio, tutte espresse in metri (m). Chi desidera evitare di fare i calcoli può trovare tabelle corrispondenti nelle pubblicazioni nautiche, come ad esempio nei manuali e negli elenchi dei fari.

In pratica, ad esempio, di notte è possibile osservare quando un faro davanti a noi appare all’orizzonte e calcolare la distanza in quel preciso momento. Questo metodo è chiamato “faro all’orizzonte”. L’altezza del faro (= altezza del bersaglio) è indicata nelle carte nautiche e negli elenchi dei fari. Il metodo funziona anche con altri oggetti di cui si conosce l’altezza. Anche la reticola di un binocolo nautico può fornire, tra l’altro, un punto di riferimento per la distanza. Per il momento, però, tralasceremo i calcoli trigonometrici.

Valutare la sede

Esistono anche linee di orientamento già tracciate sulla carta nautica, ad esempio le linee dei fuochi di orientamento. Se, visti dalla barca, il fuoco superiore e quello inferiore si trovano esattamente uno sopra l’altro, lo yacht si trova esattamente su quella linea.

Le linee di orientamento ricavate da tali rilevamenti da ponte sono più affidabili rispetto ai rilevamenti con la bussola, anche se il metodo funziona anche con altri oggetti di riferimento che si trovano esattamente in linea.

A ciò si aggiungono le linee di profondità: se il mio ecoscandaglio indica una profondità di 20 metri mentre sto rilevando un oggetto a terra, devo trovarmi nel punto di intersezione tra la linea di posizione derivante dal rilevamento e la linea di profondità di 20 metri. Almeno in teoria: nella pratica, durante i rilievi di profondità occorre tenere conto di alcuni aspetti cruciali in più.

Innanzitutto vanno menzionate le oscillazioni del livello dell’acqua nelle zone soggette alle maree. Tanto più che l’altezza attuale della marea non può essere calcolata con precisione per ogni punto sulla mappa. A ciò si aggiungono le variazioni del livello dell’acqua causate dal vento, che possono verificarsi anche in acque non soggette alle maree. Inoltre, l’ecoscandaglio deve funzionare correttamente ed essere calibrato in modo adeguato; ad esempio, è necessario impostare correttamente la profondità del trasduttore. Infine, è preferibile che il fondale marino presenti un profilo il più possibile ben definito e un andamento delle profondità chiaro.

Nella pratica, è consigliabile seguire inizialmente la linea di profondità per un certo periodo, per andare sul sicuro. E, naturalmente, è necessaria una carta nautica con dati topografici il più possibile aggiornati, nonché una scala adeguata. Quest’ultima è infatti fondamentale per una localizzazione e una navigazione affidabili.

Suggerimenti di lettura

Navigare senza stress fornisce le nozioni di base per pianificare in sicurezza una crociera e determinare la posizione utilizzando carte nautiche, bussola, GPS e navigazione a vista. Le singole fasi vengono spiegate in modo chiaro e comprensibile con diagrammi, tabelle, foto e video integrativi. In questo modo è possibile rinfrescare in modo mirato l'interazione tra osservazione, carta nautica e pianificazione della rotta.

Astronavigazione Allarga lo sguardo oltre la navigazione terrestre, fino alla classica determinazione della posizione senza strumenti elettronici. Bobby Schenk spiega come utilizzare il sestante, il cronometro e l’annuario nautico, nonché come navigare secondo le linee di posizione.

Quali metodi di localizzazione non elettronici utilizzate ancora voi stessi a bordo? E come vi organizzate in caso di guasto del GPS o del chartplotter?