El GPS nàutic, el seu ús i beneficis

El GPS náutico, su uso y utilidades

Al llarg de la història hi ha hagut moltes innovacions que han facilitat les activitats de la gent. En el món de la nàutica, una de les innovacions que ha canviat facilitat més la manera de navegar ha estat el GPS nàutic.

En aquest bloc, veurem el funcionament del GPS, les funcions del GPS Plotter nàutic o el GPS cartogràfic nàutic i algunes aplicacions de GPS nàutics. També veurem com ens podem situar al mar amb GPS i com podem situar-nos si no tenim GPS.

Que és GPS nàutic?

El que anomenem GPS s’hauria d’anomenar GNSS (Global Navigation Satellite System) Sistema de navegació per satèl·lit global. El GPS és el sistema desenvolupat pels Estats Units de GNSS, que fins fa poc era l’únic en funcionament a tot el món, però avui tenim disponibles els sistemes GLONASS, desenvolupats per Rússia, i GALILEO, desenvolupat per la Unió Europea. La Xina també està desenvolupant el sistema BeiDou, tot i que encara no està operatiu per a tots els dispositius a tot el món.

Tots aquests sistemes estan compostos per un grup d’uns 30 satèl·lits que cobreixen tota la superfície de la terra, oferint una cobertura contínua en tots els punts de la superfície per almenys 4 satèl·lits.

A més d’aquests satèl·lits, també es necessiten estacions terrestres per a la coordinació de satèl·lits i dispositius mòbils.

Finalment tenim els dispositius receptors. Aquests són els que hauran d’adquirir els usuaris per fer ús d’aquests sistemes.

La funció bàsica d’un GPS nàutic és determinar la posició del vaixell, però com veurem més endavant, es pot obtenir molt més benefici d’un GPS nàutic en la nàutica.

Tipus de GPS

Hi ha molts tipus de GPS nàutics diferents, tot i que tots tenen una part comuna. El GPS bàsic simplement ens permet conèixer la nostra posició a la superfície de la Terra. Per saber com calcula la nostra posició, només heu de llegir la secció que ve a continuació.

A banda dels GPS bàsics, trobem altres tipus de GPS, que utilitzen aquesta funció de posicionament per oferir més beneficis. El més conegut és el Plotter o el GPS amb carta nàutica.

El Plotter ens permet visualitzar una carta nàutica (mapa on es representen la costa i el mar, inclosos els perills i les profunditats detallades en totes les zones navegables) i, gràcies a la funció de posicionament, permet visualitzar la posició del nostre vaixell sobre la carta.

En els vaixells mercants i de passatgers, l’ús d’equips ECDIS (equips electrònics de visualització de cartes nàutiques) és obligatori. Són una versió més completa del Plotter, permetent més funcions relacionades amb la planificació i seguretat de la navegació. Més endavant explicarem en profunditat aquestes funcions que ens permeten aquests equips.

També podem diferenciar els GPS portàtils nàutics. Els equips GPS anteriors s’instal·larien permanentment en un vaixell, tenint l’antena GPS nàutica instal·lada a la part superior del vaixell per millorar la seva cobertura amb els satèl·lits. El GPS nàutic portàtil és un equip que porta l’antena incorporada i una bateria, que és capaç de ser transportat fàcilment.

Avui en dia, els avenços tecnològics han permès reduir la mida de tots els components que formen els dispositius portàtils GPS i també el seu cost. Això permet instal·lar-los en molts dispositius portàtils petits, com ara telèfons mòbils o fins i tot rellotges de polsera.

Els telèfons intel·ligents tenen GPS, fins i tot els de baixa gama i, per tant, també s’han desenvolupat una sèrie d’aplicacions GPS nàutiques per poder situar-nos al mar. Algunes d’elles també ofereixen serveis per als GPS nàutics en línia, com ara el solapament de la previsió meteorològica sobre la carta de la zona on es troba el vaixell.

Amb l’ajuda d’aquestes aplicacions, el vostre propi telèfon mòbil pot convertir-se en un dels millors GPS nàutics portàtils. Si esteu interessats en saber quines són les millors aplicacions per navegar, podeu consultar el bloc de Pronautic les millors apps per a la navegació marítima.

Com funciona el GPS marí?

En aquesta secció entrarem en profunditat al funcionament del GPS. Com s’ha explicat abans, el sistema està format per satèl·lits, estacions terrestres i receptors.

Els satèl·lits transmeten constantment un senyal a les freqüències de 1575,42 MHz i 1227,6 MHz. En aquest senyal inclouen la posició del satèl·lit en el moment d’enviar el senyal i el temps exacte al qual s’ha enviat.

Per tal que el satèl·lit conegui el moment exacte al qual s’ha enviat el senyal, porten incorporat un rellotge atòmic, que és el més precís que existeix actualment. A més, aquest rellotge es pot ajustar des de la Terra a través de les estacions terrestres, que també tenen aquests rellotges. Per controlar i conèixer la posició del satèl·lit, també es fa a través d’aquestes estacions terrestres i dels altres satèl·lits.

Quan un receptor GPS rep el senyal d’un satèl·lit, al contenir aquest senyal el moment que s’ha enviat, pot calcular el temps que ha passat des que es va enviar. Si es coneix la velocitat amb què es propaguen aquestes ones per l’atmosfera (a prop de la velocitat de la llum) i el moment que es va enviar el senyal, es pot conèixer la distància entre el satèl·lit i el receptor. Coneixent la distància fins a tres satèl·lits més la posició d’aquests tres satèl·lits, es pot calcular la posició del receptor.

Tot i això, es necessiten almenys 4 satèl·lits perquè el sistema funcioni i el receptor es pugui ubicar. Això es deu al fet que falta un altre satèl·lit perquè el receptor pugui calcular la seva pròpia hora, ja que el receptor no tindrà un rellotge atòmic prou precís per calcular aquests temps curts amb precisió.

Amb aquest mètode s’obté una precisió d’uns 25 metres, a causa de diversos efectes, principalment el canvi de velocitat en la transmissió dels senyals produïts per la pròpia atmosfera. Per corregir aquests errors, es pot utilitzar el sistema DGPS, que utilitza estacions terrestres de posició coneguda, que quan calculen la seva posició a través del GPS detecten quin és l’error que provoca l’atmosfera en la posició indicada pel GPS. Aquest error es transmet als receptors mitjançant radiofars que permeten als GPS nàutics corregir la posició del GPS arribant a un error inferior a 2 metres. L’abast d’aquests radiofars és d’unes 60 milles nàutiques, de manera que a alta mar o a les zones on no hi ha radiofars, es tindrà l’error d’uns 25 metres.

Alguns sistemes que apliquen altres correccions poden tenir una precisió d’uns quants centímetres.

Quins sistemes de coordenades s’usen pera la navegació marítima?

El sistema de coordenades utilitzat a tot el món per ubicar-se a la superfície de la Terra és el sistema de coordenades geogràfiques que consisteix en la latitud i la longitud.

Els dos sistemes es comptabilitzen en graus d’angle. Tenint en compte que una circumferència completa és de 360o, la circumferència terrestre es divideix en 360 parts iguals anomenades graus. Cada grau es divideix en 60 parts iguals anomenades minuts. Cada minut tindrà una longitud màxima d’una milla nàutica. Aquests minuts es poden dividir en 60 parts iguals anomenades segons.

Per a les coordenades nàutiques, els segons no solen utilitzar-se, ja que normalment no es necessita, tot i que se sol utilitzar un decimal de minut. El GPS ens donarà més decimals per tenir una posició més precisa.

La latitud seria la separació de l’Equador, mentre que la longitud seria la separació del Meridià de Greenwich, que són els dos cercles de referència de la Terra per a les coordenades utilitzades per a la navegació marítima.

Característiques principals d’un GPS

Alguns GPS s’instal·len en altres equips amb l’únic objectiu de proporcionar a aquest equip informació sobre la seva posició. Aquests només necessitaran una antena, un transductor per convertir el senyal rebuda en la informació necessària i un processador per processar aquesta informació i obtenir la seva ubicació.

Els GPS que no estan associats a altres equips també consistiran en un monitor o pantalla per mostrar les seves dades. Els més bàsics només mostraran el temps i la posició obtinguda, tot i que gairebé tots ens permetran conèixer la nostra velocitat, rumb o direcció del moviment i la distància recorreguts en un temps.

Alguns models també ens dibuixaran un esquema de la posició dels satèl·lits al voltant de la nostra posició i ens permetran triar quins satèl·lits utilitzar per calcular la posició, tot i que també ho faran automàticament.

Els models més avançats són els GPS nàutics cartogràfics, coneguts com Plotter, que incorporen cartes nàutiques, dels quals parlarem més endavant.

Com podem saber la ubicació d’un vaixellal mar?

Des de la posada en marxa del sistema de posicionament GPS, aquest és el mètode més ràpid i precís que es pot fer servir per ubicar un vaixell al mar, usant el sistema de coordenades de latitud i longitud. No obstant això, abans de poder utilitzar el GPS hi havia altres mètodes que es podien fer servir per ubicar un vaixell al mar amb un grau de precisió suficient per realitzar una navegació segura, seguir una ruta determinada i arribar a la destinació en el moment adequat. Aquests mètodes es continuen usant avui dia i fins i tot es recomana que es facin servir regularment per verificar la posició obtinguda pel GPS.

Per obtenir un cert mestratge en l’art de la navegació és imprescindible conèixer aquests mètodes per situar-se al mar. Un d’ells és la navegació costanera, que consisteix a situar-se prenent referències a punts singulars de la costa, com ara un far, una muntanya, etc. La navegació costanera és el mètode més senzill i que primer s’aprèn per situar-se al mar.

Hi ha diferents maneres d’obtenir la nostra posició mitjançant referències a terra. Sempre necessitarem una carta nàutica sobre la qual dibuixarem aquestes referències i necessitarem dues línies de referència, que després de dibuixar-les a la carta, al punt on es creuen és on es troba el nostre vaixell. Les diferents referències que es poden prendre a terra són: una distància a un punt, una demora (direcció en què veiem un punt), una enfilació (quan veiem dos punts exactament en la mateixa direcció), una oposició (quan ens trobem al mig de dos punts) i una profunditat o sonda.

No obstant això, un cop ens allunyem de la costa i la perdem de vista ja no podem fer servir aquestes referències. Es pot fer una navegació d’estima, que consisteix a anar estimant la nostra posició a partir d’una posició anterior coneguda, sabent la direcció i la distància que ens hem mogut. Tot i això, per a distàncies llargues es va acumulant un error que pot arribar a ser massa gran per seguir navegant amb seguretat.

Finalment, també podem utilitzar la navegació astronòmica, que tracta de trobar la ubicació del vaixell sobre la Terra mitjançant l’observació de les estrelles i la realització d’una sèrie de càlculs. Ja fa molts segles que es va descobrir que observant els estels es podia obtenir informació sobre la posició en què es trobava una embarcació o una persona sobre la superfície terrestre. No obstant, fins al 1735, l’únic que es podia calcular amb força precisió era la latitud.

Mitjançant l’observació de l’alçada de l’estrella Polar o del Sol al moment de la meridiana (quan passa per sobre del meridià on ens trobem) es pot calcular directament la latitud de l’observador, tenint en compte el dia de l’any en què ens trobem. Per obtenir una precisió exacta cal saber l’hora exacta, però simplement sabent el dia s’obté un error acceptable per a la navegació transoceànica.

L’únic que necessitem és una eina que permeti mesurar l’angle entre l’horitzó i el Sol o l’estrella. Aquesta eina s’anomena sextant, que va ser inventat sobre el 1730, però anteriorment, des de fa més de 2000 anys, també s’usaven l’astrolabi i el quadrant per aconseguir un càlcul aproximat.

Tot i això, d’aquesta manera només es pot descobrir la latitud, ja que per trobar la longitud necessitem saber l’hora exacta amb un error de pocs segons. En aquella època només es tenien rellotges de sorra i de Sol, que no permetien una precisió tan alta. Fins a la invenció del cronòmetre marí al 1735, un rellotge amb prou precisió i que la manté amb els moviments del vaixell, no es va poder calcular la longitud.

Per al càlcul de la longitud també necessitem un almanac nàutic, que és un llibre del qual es poden obtenir les posicions durant tot un any, segon a segon, dels principals astres visibles (el Sol, 4 planetes, la Lluna i 99 estrelles). Amb aquestes dades i obtenint les altures respecte als horitzons d’aquests astres amb el sextant, es pot calcular la nostra posició amb força precisió, podent obtenir errors de menys d’una milla, que per a navegacions oceàniques són precisions més que suficients.

Traçar una ruta

Una de les funcions principals que ens permet fer una carta nàutica GPS o Plotter és traçar una ruta de navegació sobre la carta. La creació de rutes és un dels exercicis més importants que han de fer els navegants abans de començar una travessia, ja que es determinarà per on es pot navegar de manera segura, a quines hores es passarà per cada punt conflictiu per poder calcular l’alçada de la marea i molts més detalls importants.

Alguns models de Plotter o aplicacions de cartes nàutiques de pagament ens permeten la creació automàtica de rutes. Introduint els paràmetres del nostre vaixell, els marges de seguretat, tant laterals com de profunditat que volem mantenir, i la velocitat de l’embarcació o l’hora a què es vol arribar o passar per algun punt important, el mateix Plotter o aplicació calcula la millor ruta, evitant passar per llocs perillosos, tenint en compte l’alçada de les marees quan es passi per llocs de poca profunditat i calculant el temps de viatge o la velocitat necessària per arribar a la destinació a l’hora introduïda.

Si volem traçar la ruta manualment haurem d’introduir una sèrie de waypoints (punts d’interès o punts on cal canviar el rumb), que es podran introduir ficant-ne la latitud i longitud o marcant-los sobre la carta nàutica. Si la ruta es crea de manera automàtica, ens apareixerà automàticament la llista de waypoints que cal seguir.

Seguir una ruta

Un cop creada una ruta, per poder seguir-la també es podrà fer de forma manual o automàtica, depenent del model de GPS o Plotter que disposem. En tots casos haurem de seleccionar la ruta desada dins de l’equip o de l’aplicació i seleccionar-la perquè se’n comenci el seguiment.

El dispositiu ens ensenyarà una sèrie d’informació sobre la ruta que estem seguint, com ara: la velocitat a què hauríem d’anar per arribar a l’hora indicada o l’hora a què arribarem si continuem navegant a la velocitat actual; la distància que ens hem separat lateralment de la ruta planejada; el rumb que hauríem de seguir per arribar al següent waypoint; la distància total restant per completar la ruta i la distància al següent waypoint.

Per seguir la ruta de forma manual caldrà posar el rumb que ens indica el GPS per arribar al següent waypoint, tenint en compte que el rumb que ens indica el GPS sempre serà rumb efectiu (COG Course Over Ground), és a dir, tenint en compte l’efecte del vent i els corrents perquè el vaixell realment es mogui en aquesta direcció.

Una manera senzilla de fer-ho és usant un pilot automàtic. Marquem al pilot automàtic que segueixi el rumb que ens indica el GPS. Normalment aquest rumb serà rumb vertader o fins i tot rumb d’agulla (depenent del pilot automàtic que tinguem), per la qual cosa després caldrà comprovar al mateix GPS quin rumb ens diu que està fent el vaixell. Si el rumb que ens indica no coincideix amb el que cal seguir per arribar al waypoint, caldrà corregir el rumb indicat al pilot automàtic uns graus a babord o estribord fins a aconseguir que el rumb del GPS (rumb efectiu) coincideixi amb el rumb per arribar al proper waypoint. Caldrà comprovar regularment que seguim portant bon rumb, ja que si canvia el vent o el corrent canviarà el nostre rumb efectiu i caldrà tornar a ajustar el pilot automàtic.

Un cop arribeu al waypoint, el dispositiu ens indicarà el rumb a seguir per arribar al següent waypoint de la llista, i caldrà fer el canvi de rumb que sigui necessari per ajustar el nou rumb de la mateixa manera que s’acaba d’explicar.

Alguns models de GPS i de pilot automàtic ens permetran fer-ho de forma automàtica. Tant l’ajust del rumb com el canvi de rumb en arribar a un waypoint. Fins i tot es podrà ajustar un màxim angle de timó perquè els canvis de rumb no siguin gaire bruscos, o un radi de gir determinat perquè no ens desviem gaire de la ruta durant el canvi de rumb.

Altres funcions del GPS

La gran importància de conèixer la nostra posició permet que el GPS nàutic es pugui fer servir per a moltes més funcions. Aquí enumerem alguns exemples.

Els equips de radiocomunicacions com la ràdio VHF o la radiobalisa EPIRB poden contenir un receptor GPS o estar connectats al GPS nàutic del vaixell per poder enviar la seva posició en fer una trucada d’emergència automàtica, augmentant la facilitat i velocitat de sol·licitar socors al mar.

L’AIS també té incorporat un receptor GPS, que permet enviar la posició del nostre vaixell als altres vaixells al voltant i comparar la seva posició amb la nostra. Si connectem tots dos equips, el Plotter també ens permetrà incorporar les dades de l’AIS sobre la carta nàutica, de manera que sobre la carta no només veurem el nostre vaixell sinó també tots els altres que tinguem a prop i tinguin l’equip AIS en funcionament.

El GPS també es fa servir per realitzar treballs de cartografia i topografia marina, submarina i costanera, ja que facilita la creació de mapes precisos en tres dimensions.

També es fan servir a la pesca per marcar la posició en què s’han deixat les xarxes o palangres per després poder tornar a recollir-los fàcilment i també poden servir per marcar la posició on s’han trobat cert tipus de peixos per fer estudis de la vida marina.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *