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Le indagini geografiche sul campo sono oggi molto più accurate grazie al GPS e al telerilevamento, e i geografi dispongono ora di nuovi strumenti per condurre analisi geografiche. Oltre a utilizzare un’ampia gamma di tecniche di telerilevamento per stabilire modelli regionali e seguire i cambiamenti delle condizioni ambientali, il GPS aiuta i geografi a definire i collegamenti spaziali tra le caratteristiche della superficie terrestre.

Che cos’è il GPS?

La maggior parte delle persone immagina il GPS come un dispositivo portatile utilizzato per la posizione e la guida durante le escursioni in campagna, come un sistema di tracciamento nelle nostre automobili, come una funzione integrata nei nostri telefoni cellulari o come un sistema separato nelle nostre automobili. La latitudine, la longitudine, l’altitudine e persino la velocità sono tutti dati forniti dal GPS per determinare la nostra posizione precisa sulla superficie della Terra. Questi dati sono ottenuti da una serie di satelliti in orbita intorno alla Terra che trasmettono segnali radio a ricevitori di superficie, come quelli presenti nei nostri telefoni, sui nostri cruscotti o nelle nostre mani durante un’escursione.

La distanza tra un satellite e un ricevitore sulla Terra influisce sul tempo necessario per l’arrivo di un segnale radio dal satellite. Nel momento in cui riceve il segnale, un ricevitore GPS “conosce” la posizione di ogni satellite nell’universo. Il dispositivo GPS può determinare la propria posizione stimando le distanze da quattro o più satelliti, spesso con una precisione e un’accuratezza di pochi metri (per un’unità GPS portatile). Rimanendo in una posizione per un periodo di tempo prolungato e calcolando la media delle misurazioni, è possibile ottenere una maggiore precisione.

Come si può usare il GPS per la ricerca di caratteristiche geografiche?

Le applicazioni del GPS vanno dal monitoraggio della migrazione degli animali alla consegna dei pacchi, fino al miglioramento dei viaggi aerei e marittimi. Anche gli agricoltori raccolgono i raccolti e aumentano la produzione con il GPS. Durante i rilievi o la mappatura, i geografi usano il GPS per raccogliere dati più precisi sul campo e per monitorare i cambiamenti ambientali. Usano il GPS anche per decidere come prevenire o rispondere al meglio ai disastri naturali. Sia il noto GPS portatile che il GPS differenziale sono utilizzati dai geografi (DGPS).

Un’unità GPS portatile è un ausilio alla navigazione per la localizzazione di un luogo. Come tutti gli altri dispositivi GPS, questi strumenti funzionano ricevendo segnali radio dai satelliti che girano intorno, che includono dati sulla posizione e sulla distanza del satellite. Sebbene il GPS funzioni in modo più accurato all’esterno e con una vista libera del cielo, può comunque funzionare in aree boschive, valli profonde e altri ambienti in cui parte del cielo è oscurato, ostruendo la vista dei satelliti.

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I geografi utilizzano il GPS portatile soprattutto per il lavoro sul campo, che comprende la tracciatura delle posizioni degli elementi del paesaggio, la localizzazione delle coordinate dei campioni di acqua e di terreno e il calcolo dei dati demografici di piante e animali.

La stessa tecnologia GPS è utilizzata nel GPS differenziale (DGPS), ma è stato aggiunto un segnale di correzione per aumentare la precisione e l’accuratezza. Grazie alla verifica indipendente del segnale di ciascun satellite GPS da parte del segnale di correzione, la precisione è migliorata. Il DGPS può fornire una precisione inferiore a pochi metri.

Quando l’accuratezza è fondamentale, ad esempio nei rilievi dei cambiamenti della superficie terrestre nel corso di decenni o per valutare gli effetti dell’erosione di un recente uragano su un litorale e sulle sue città, i geografi utilizzano il DGPS.

Che cos’è il telerilevamento?

Il termine “telerilevamento” si riferisce ai metodi utilizzati per raccogliere informazioni o immagini a distanza, nonché ai metodi utilizzati per interpretare tali informazioni e creare mappe. Elicotteri, aerei, satelliti, palloni aerostatici, navi e altri tipi di veicoli possono essere utilizzati per il telerilevamento, oppure possono essere utilizzati dispositivi fissi al suolo. La piattaforma è la macchina o il luogo che trasporta lo strumento, mentre il sensore è il dispositivo che cattura le immagini e altri dati. I sistemi di telerilevamento attivo e passivo sono le due categorie principali.

Telerilevamento passivo

Il sensore del telerilevamento passivo si dirige verso l’area interessata e registra la luce, il calore o altra energia che proviene naturalmente da quel luogo. I sensori passivi sono utilizzati per registrare foto satellitari e fotografie aeree, come l’immagine a sinistra. I sensori sono impostati per rilevare particolari energie a particolari lunghezze d’onda, come l’energia infrarossa, visibile e ultravioletta. La maggior parte dei sensori raccoglie una gamma di frequenze simili.

Telerilevamento attivo

Nel telerilevamento attivo, una fonte di energia che spesso si trova sulla stessa piattaforma del sensore dirige un fascio di radiazioni verso il basso o verso il lato dell’area di interesse. Oltre al radar visto sopra, possono essere utilizzate anche altre forme di radiazioni come le microonde e la luce laser. Il sensore determina quindi la percentuale di energia che ritorna al sistema e se è stata alterata dal contatto con la superficie o l’atmosfera.

Quali tipi di telerilevamento vengono utilizzati dai geografi?

Quando studiano l’atmosfera, l’idrosfera, la litosfera e la biosfera della Terra, i geografi utilizzano una serie di tecniche di telerilevamento che misurano diverse fonti di energia. I modelli di utilizzo del territorio, la copertura vegetale, i tassi di erosione, i livelli di inquinamento, il contenuto e la circolazione dell’acqua nell’atmosfera e le temperature degli oceani sono tutti elementi studiati e documentati dai geografi.

Visibile e vicino infrarosso (IR)

Sebbene la maggior parte delle foto satellitari e delle riprese aeree catturi solo la luce visibile riflessa da un soggetto, alcune immagini catturano anche le lunghezze d’onda vicine dell’energia infrarossa (near-IR). La vegetazione è spesso visibile nelle foto nel vicino infrarosso con una tonalità rossastra.

Infrarossi termici (IR)

Le lunghezze d’onda dell’infrarosso termico sono emesse anche dagli oggetti, sia come risultato del calore che un oggetto genera internamente, sia come calore assorbito dal Sole.

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Microonde

I telegiornali della sera ci trasmettono le foto del tempo grazie alle immagini delle stazioni a terra e dei satelliti che rilevano le microonde. Le microonde possono vedere attraverso la foschia e le nuvole, fornendo un’immagine chiara e costante del terreno. Possono anche essere utilizzate per misurare l’elevazione della superficie dell’oceano.

Multi Spettrale

Il nome “multispettrale” si riferisce al fatto che alcuni satelliti multiuso raccolgono dati a diverse lunghezze d’onda energetiche. La ricerca sui rischi ambientali, la catalogazione dei gruppi di piante, il monitoraggio degli incendi boschivi e l’esame dei paesaggi di altri pianeti si avvalgono di dati multispettrali.

Radar, sonar e lidar

Il radar, il sonar e un metodo più recente, noto come lidar, prevedono l’invio di onde di una specifica lunghezza d’onda e l’osservazione della quantità di onde che vengono riflesse dal sensore e del tempo necessario per il ritorno dei singoli raggi. Grazie a questi dati possiamo mappare le caratteristiche della superficie, come quelle vulcaniche.

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L’agricoltura di precisione, nota anche come agricoltura specifica per il sito, è stata creata e messa in pratica combinando il sistema di posizionamento globale (GPS) e i sistemi informativi geografici (GIS). Queste tecnologie consentono di accoppiare la raccolta di dati in tempo reale con informazioni precise sulla posizione, permettendo l’elaborazione e la valutazione efficace di enormi quantità di dati geografici. Alcune delle operazioni di agricoltura di precisione che utilizzano le tecnologie basate sul GPS includono la gestione dell’azienda agricola, la mappatura dei campi, il campionamento del suolo, la navigazione dei trattori, la selezione delle colture, le applicazioni a tasso variabile e la mappatura della resa. Il GPS consente agli agricoltori di lavorare in condizioni di scarsa visibilità sul campo, come pioggia, polvere, nebbia e oscurità.

In passato, per gli agricoltori era difficile collegare le rese delle colture e i metodi di produzione all’imprevedibilità del terreno. Questo ha reso difficile creare i migliori piani di trattamento del suolo e delle piante che avrebbero potuto aumentare la produzione. Grazie all’agricoltura di precisione, oggi è possibile applicare pesticidi, erbicidi e fertilizzanti in modo più preciso e regolare meglio la dispersione di tali sostanze chimiche, riducendo i costi, aumentando la produttività e creando un’azienda agricola più ecologica.

L’agricoltura di precisione sta attualmente modificando il modo in cui gli agricoltori e le imprese agroalimentari percepiscono la terra da cui traggono i loro profitti. L’agricoltura di precisione si concentra sulla raccolta di dati geospaziali tempestivi sulle esigenze del suolo, delle piante e degli animali, nonché sulla prescrizione e l’attuazione di trattamenti specifici per il sito, al fine di incrementare la produzione agricola e salvaguardare l’ambiente. Gli agricoltori traggono sempre più vantaggi dalla microgestione delle loro aziende, rispetto al trattamento coerente che un tempo riservavano ai loro campi. Lo sviluppo di strumenti ad alta tecnologia, più precisi, economici e facili da usare, ha contribuito in modo significativo all’aumento della popolarità dell’agricoltura di precisione. L’incorporazione di computer di bordo, sensori di raccolta dati e sistemi di riferimento di tempo e posizione GPS è una componente chiave di molte invenzioni moderne.

Molti pensano che le grandi aziende agricole, con ingenti investimenti di capitale e competenze informatiche, siano gli unici luoghi in cui i vantaggi dell’agricoltura di precisione possono essere pienamente sfruttati. Non è così. Per l’utilizzo da parte di tutti gli agricoltori, esistono tecniche e metodologie semplici e a basso costo che possono essere sviluppate. I dati necessari per migliorare l’uso della terra e dell’acqua possono essere raccolti tramite GPS, GIS e telerilevamento. Combinando il miglioramento dell’uso dei fertilizzanti e di altri ammendanti del suolo, calcolando il rapporto costi-benefici del controllo delle infestazioni di insetti e piante infestanti e salvaguardando l’ambiente per usi futuri, gli agricoltori possono raccogliere ulteriori frutti.

I produttori di apparecchiature GPS hanno creato una serie di soluzioni per aiutare gli agricoltori e le aziende agricole ad aumentare la produttività e l’efficienza delle loro operazioni di agricoltura di precisione. Molti agricoltori utilizzano oggi beni derivati dal GPS per migliorare le operazioni agricole. I ricevitori GPS raccolgono dati sulla posizione per tenere traccia dei problemi delle colture, tra cui erbacce e malattie, nonché dei confini dei campi, delle strade, degli impianti di irrigazione e dei sistemi di irrigazione.

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La precisione del GPS consente agli agricoltori di produrre mappe dell’azienda agricola con la superficie specifica dei campi, la posizione delle strade e le distanze tra gli oggetti di interesse. Per prelevare campioni di terreno o controllare le condizioni delle colture, gli agricoltori possono utilizzare il GPS per navigare in particolari punti del campo anno dopo anno.

Gli strumenti di raccolta dati robusti con GPS per il posizionamento preciso sono utilizzati dai consulenti per le colture per mappare gli attacchi di erbe infestanti, insetti e parassiti sul campo. Per le prossime scelte di gestione e per i suggerimenti di input, è possibile identificare e mappare le regioni con problemi di parassiti agricoli. Per poter effettuare un’accurata andanatura dei campi senza l’uso di “segnalatori” umani, anche gli irroratori aerei possono utilizzare gli stessi dati del campo. Gli spolveratori dotati di GPS possono sorvolare con precisione i campi, distribuendo i pesticidi solo dove sono necessari, riducendo la deriva chimica e la quantità di prodotti chimici necessari, a tutto vantaggio dell’ambiente. I piloti possono fornire agli agricoltori mappe precise utilizzando anche il GPS.

Il sistema GPS probabilmente migliorerà ulteriormente con la scoperta di ulteriori innovazioni e applicazioni, a vantaggio degli agricoltori e delle società di servizi agricoli. Gli Stati Uniti si sono impegnati ad aggiungere un secondo e un terzo segnale civile ai satelliti GPS, oltre all’attuale servizio civile offerto. Nel 2005 è stato lanciato un satellite che trasporta il secondo segnale civile. La qualità e l’efficacia delle attività agricole future saranno migliorate grazie ai nuovi segnali.

Vantaggi

• Per adattare le applicazioni chimiche e le densità di semina a campi specifici, sono necessari un campionamento preciso del terreno, la raccolta e l’analisi dei dati.

• La navigazione accurata sul campo riduce le applicazioni multiple e le aree omesse e consente una copertura del terreno più rapida possibile.

• La produttività aumenta grazie alla possibilità di lavorare in condizioni di scarsa visibilità, come pioggia, polvere, nebbia e buio.

• La futura preparazione del campo specifica per il sito è resa possibile da un accurato monitoraggio dei dati sulla resa.

• Eliminando l’obbligo di “segnalatori” umani, l’irrorazione diventa più efficace e si riduce l’overspray.

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Tracciare i movimenti di obiettivi investigativi, oggetti di contrabbando e beni di grande valore è reso più facile da una serie di gadget orientati al GPS e applicazioni per smartphone. Le forze dell’ordine hanno utilizzato alcune di queste diverse tecnologie di monitoraggio nel corso degli anni, ma la localizzazione GPS è l’opzione più affidabile disponibile.

La tecnologia di localizzazione GPS è stata adottata dai dipartimenti di polizia e dalle organizzazioni governative per la sicurezza pubblica, aumentando la produttività e riducendo le spese nello svolgimento delle attività quotidiane.

In che modo il GPS aiuta le forze dell’ordine?

Uno dei numerosi vantaggi di un dispositivo GPS è la trasmissione di informazioni in tempo reale, che migliora le prestazioni della polizia. Utilizzando i dispositivi di localizzazione delle flotte GPS, la polizia può ottenere informazioni sulla posizione dei veicoli senza dover interagire fisicamente. I dispositivi sono dotati di una tecnologia che consente di raccogliere con precisione i dati entro un certo raggio, facendo sì che le informazioni fluiscano e vengano raccolte come prova. Inoltre, aggiungendo il GPS alla loro routine quotidiana, la polizia può coordinare e monitorare meglio l’esito delle proprie operazioni.

Per rintracciare persone, automobili o altre proprietà mirate, la polizia utilizza dispositivi di localizzazione GPS che possono essere installati in modo nascosto (all’esterno con magneti o all’interno con cavi rigidi). Si tratta di oggetti che nascondono droghe illegali o strumenti utilizzati per il crimine, come le attrezzature utilizzate nei laboratori clandestini o le macchine per la produzione di compresse e tavolette illegali. I dispositivi di localizzazione possono essere impostati per trasmettere aggiornamenti sulla posizione in modo continuo (ping attivo) o solo quando si verifica un determinato evento (ping attivato; i dati vengono trasmessi in risposta a unattivazione programmata o quando viene rilevato il movimento di un dispositivo). 

Ogni veicolo della flotta può essere localizzato con precisione grazie a un gadget GPS installato nelle auto di pattuglia e nelle unità aeree. Naturalmente, questo aiuta gli agenti a coordinare i loro sforzi in modo più efficace. Ad esempio, se un’auto scompare, è semplice individuare la posizione. Gli agenti di polizia sono in grado di reagire più rapidamente alle notifiche evitando gli ingorghi grazie alla capacità del dispositivo di monitorare se rimangono nelle zone designate e le condizioni del traffico.

Affinché le forze dell’ordine dispongano delle risorse necessarie per svolgere le loro funzioni, è essenziale fornire loro gli strumenti più efficienti e affidabili.

Tracciamento GPS per le forze dell’ordine: Cinque vantaggi

Il monitoraggio della polizia è notevolmente migliorato dall’impiego di un programma software di gestione della flotta GPS, in quanto i responsabili delle spedizioni possono identificare quali percorsi non sono sufficientemente controllati e dirottare un’auto di pattuglia in quelle regioni per aumentare la copertura. La localizzazione GPS delle auto presenta diversi vantaggi per gli agenti federali e altri operatori di primo intervento, sia per migliorare i percorsi, sia per richiedere assistenza, sia per monitorare una squadra sul campo. Ecco alcuni di questi vantaggi:

1. Tecnologia di localizzazione in tempo reale: Quando arriva una richiesta di soccorso, gli operatori possono localizzare l’agente più vicino grazie alla tecnologia di posizionamento in tempo reale. Il sistema di localizzazione GPS individua il veicolo più vicino e suggerisce il percorso più efficace semplicemente inserendo un indirizzo, il che può accelerare i tempi di risposta e risparmiare sui costi del carburante.

2. Geolocalizzazione affidabile: questa funzione migliora le richieste di supporto, la capacità delle squadre di rispondere rapidamente e dove serve e la capacità di fare la differenza in tempo reale. L’attivazione e la connessione delle torri cellulari possono essere utilizzate per tracciare la geolocalizzazione del dispositivo anche quando le impostazioni sulla privacy relative alla posizione del dispositivo sono disattivate.

3. Aggiornamenti istantanei durante gli inseguimenti: i comandanti delle squadre e degli spacciatori possono tenere d’occhio tutte le auto durante l’inseguimento dei sospetti, consentendo loro di prendere rapide decisioni tattiche. L’intera squadra può vedere dove si trova l’obiettivo durante un inseguimento su più veicoli.

4. Tracciamento passivo e storico: Le informazioni forniscono registrazioni precise e concrete che rivelano dove si trovava un veicolo in un determinato momento, se era in movimento e per quanto tempo è rimasto in un’area specifica.

Se offerti come prova in tribunale, i rapporti possono essere utili. A seconda delle impostazioni sulla privacy, le applicazioni di mappe per smartphone come Google Maps, Waze, MapQuest, Apple Maps o Scout tracciano gli spostamenti passati degli utenti dei loro dispositivi.

È quindi possibile recuperare e ricostruire gli spostamenti storici delle persone che hanno utilizzato e/o posseduto gli smartphone.

Per aumentare l’efficienza dell’inseguimento, le forze dell’ordine si affidano e utilizzano spesso unità volanti. I comandi aerei sono in grado di inviare truppe di pattuglia sulla terraferma grazie a un sistema computerizzato che include il GPS.

5. Unità aeree: Le forze dell’ordine si affidano e si avvalgono spesso di unità aeree per migliorare l’efficienza dell’inseguimento. I comandi dell’aviazione possono inviare le truppe di pattuglia sulla terraferma nel punto preciso in cui si svolgono le attività grazie a un sistema computerizzato dotato di GPS.

Di conseguenza, le unità GPS sono fondamentali per le forze dell’ordine come strumento di navigazione per le unità terrestri e aeree.