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Il posizionamento in mare: il rilevamento magnetico e la riduzione degli errori – parte IX

Reading Time: 6 minutes


livello elementare
.
ARGOMENTO: NAUTICA E CARTOGRAFIA

PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: cartografia
.

Il rilevamento magnetico
Un sistema di posizionamento che non richiede particolari strumenti è quello del rilevamento tramite una bussola magnetica di più azimuth (ovvero della misura angolare di oggetti osservati rispetto al nord magnetico).

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è Azimuth.png

Questa semplice misura angolare consente di poter definire sulla superficie terrestre dei luoghi di posizione (rette) di ugual angolo rispetto alla direzione del Nord magnetico. Come è noto, le carte geografiche sono riferite al Nord geografico mentre l’ago della nostra bussola magnetica ci indica la direzione del Nord magnetico (Nm). Purtroppo i due poli non coincidono. Il Nord geografico è situato al Polo Nord mentre la posizione di quello magnetico varia nel tempo (attualmente si trova sull’isola di Bathurst, nell’Arcipelago Artico canadese, ad una distanza di circa 2.200 km dal Polo Nord).

L’angolo formato tra la direzione del Nord magnetico (Nm) e quella del Nord geografico viene chiamata declinazione magnetica.
Dato che il Nm cambia di posizione anche il valore della declinazione magnetica varia. Il suo valore e quelli delle sue variazioni annuali sono riportati sulle carte (nel cartiglio per le carte nautiche o sul margine destro delle carte topografiche dell’I.G.M., insieme alla data in cui è stata rilevata).

declinazione magnetica

valore della declinazione magnetica 1 grado e 24 primi Est e della sua variazione (varia di in questo caso di 7′ verso Est all’anno)

E’ quindi necessario calcolare sempre la correzione del valore magnetico misurato con la bussola per poter ottenere il valore di rilevamento da utilizzare sulla carta geografica. Non vi preoccupate … il calcolo è molto semplice; in pratica si tratta di sommare o sottrare le correzioni calcolate. In Italia, la declinazione magnetica può considerarsi trascurabile per oggetti ravvicinati (1 o 2 km) mentre per distanze maggiori è necessario sempre applicare la correzione.

Easy rules o meglio come ridurre i nostri errori 
Riassumendo, prima di trasportare sulle carte queste misure (segmenti di retta), gli angoli devono essere corretti con gli opportuni valori numerici relativi alla variazione della declinazione magnetica locale. Ma non è finita. Se la misura viene fatta in prossimità di zone magnetiche, come su una nave, va anche corretto il valore di deviazione dovuto all’effetto deviante sull’ago della bussola dei ferri di bordo. Al di fuori di una nave questo non sempre è possibile per cui valutate sempre da dove effettuerete le misure. Su una banchina, sotto di una gru meccanica, o in prossimità di materiali ferrosi il valore sarà sicuramente deviato.

la squadretta nautica goniometro è di fatto un goniometro che consente il tracciamento di segmenti di rette (rilevamenti) sulle carte nautiche.

L’intersezione su una carta di queste rette di posizione, ottenuta con il tracciamento delle rette tramite l’ausilio delle squadrette nautiche, consente di poter stabilire una posizione geografica posta all’interno di una “area di incertezza“. Questa area può avere  ampiezze diverse ed è influenzata dagli errori sistematici e da quelli randomici effettuati dal rilevatore al momento della misura. L’incrocio delle rette disegnate sulla base dei rilevamenti presi crea un area poligonale (un triangolo se sono tre rette o un quadrilatero se le rette sono quattro, etc.) all’interno del quale noi  stimiamo di essere. In realtà, il problema è leggermente più complesso perché dovremmo considerare che uno stesso rilevamento potrebbe essere affetto da errori sistematici o randomici di misura per cui l’area di incertezza si allargherà.

imagesNella figura potete vedere l’area di incertezza delimitata, alla destra ed alla sinistra di ogni rilevamento,  dal valore di incertezza (per ipotesi +-2 gradi). Anche utilizzando solo due rilevamenti, le intersezioni delle linee di posizione (LOP) creeranno un area (position area) entro la quale stimeremo di trovarci. Questa area viene chiamata area di incertezza.

Qualora la posizione sia fondamentale, per motivi di ricerca o di studio, bisognerà far si che questa area si riduca al minimo. Ciò può esser ottenuto o aumentando il numero dei rilevamenti simultanei o riducendo gli errori. Vedremo fra poco che questi errori hanno caratteristiche diverse e possono essere gestiti.

A questo punto incominciamo a togliere, ove possibile, altri tipi di errori. Va tenuto sempre in conto che le misure prese o riportate su una carta saranno più precise utilizzando carte nautiche con un rapporto di scala maggiore. per capirci, una misura presa su una carta con scala 1:25000 sarà più precisa della analoga presa su una carta con una scala 1:250000.

misurazione di una distanza sull’asse delle latitudini immagine www.circolovelamestre.it

Un’altra fonte di errore molto comune è la misura di una distanza presa fra due punti sulla carta tramite il compasso nautico. Questa misura deve essere sempre letta sull’asse delle latitudini della carta in uso, quanto più all’altezza del punto di misura. Anche questo valore non è scevro di errori per cui dovrà sempre essere prestata la massima attenzione nella misura tenendo conto che la scala delle latitudini varia andando verso Nord o verso Sud.

Teoria degli errori
Approfondiamo un attimo i possibili errori di misura in cui potremmo incorrere. Possiamo suddividerli in due tipi: errori sistematici e randomici.

Gli errori sistematici sono principalmente dovuti ad errori strumentali (causati da strumenti non perfettamente tarati) oppure da una errata applicazione delle correzioni da apportare ai rilevamenti ottici presi. La loro influenza è costante su tutte le misure effettuate e crea delle fasce d’incertezza ampie mediamente due gradi a cavallo dell’azimuth  (ovvero del rilevamento) tracciato.

Altra cosa sono gli errori randomici (o accidentali) che invece possono comportare valori di errore variabili da rilevamento a rilevamento, senza una legge ben definita; essi possono dipendere dagli effetti del moto ondoso (rollio e beccheggio della nave), da imprecisioni nella collimazione degli oggetti, da un cattivo addestramento dell’operatore/navigante e da un’inclinazione scorretta dello strumento rispetto all’orizzonte. Questa variabilità dell’errore comporterà delle fasce di incertezza di ampiezza diversa difficilmente quantificabili.

rilevamento di tre punti cospicui sulla costa … la differenza angolare ottimale tra i due estremi da ricercare è di 90 gradi.

Metodi di riduzione degli errori
Riassumendo, al fine di ridurre gli errori e poter quindi posizionarsi in maniera più precisa si suggerisce di applicare queste semplici regole:

– utilizzare carte nautiche a grande scala ovvero piani nautici o carte con scala compresa tra 1:10000 a 1:25000;

– riconoscere a priori sulla carta nautica gli oggetti costieri prescelti per il rilevamento utilizzando le carte ed i portolani;

– se si è in movimento, cercare di rilevare gli oggetti da traguardare sulla costa tutti nello stesso momento;

– rilevare almeno tre oggetti, aventi fra loro una differenza angolare possibilmente di novanta gradi o comunque compresa tra i trenta ed i centocinquanta gradi (vedi immagine);

– scegliere oggetti molto alti, ben riconoscibili e vicini sia all’osservatore sia fra di loro;

– nel caso l’intercetto dei rilevamenti sia un triangolo, considerare come punto nave il suo baricentro;

– utilizzare matite appuntite per ridurre gli errori di carteggio (considerate che su una carta  1:25.000, un tratto di un millimetro equivale a venticinque metri), e morbide (per ridurre l’usura della carta dovuta alle successive cancellazioni);

– considerare sempre l’errore intrinseco della carta che e’  legato alla scala utilizzata (non pretendete di avere precisioni di cinque metri impiegando una carta con scala 1:25.000).

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è campana-di-gauss-probablita-sigma-1024x934.jpg

La certezza della posizione può avere una sua probabilità. Per cui, per definire la sua precisione, si parla di misura riferita ad un sigma (68,2 %) o 2 sigma (95,4 %)  o 3 sigma (99,6 %) 

 

fine parte IX – continua

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