(Credito fotografico: Pixabay)
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.
(Credito fotografico: Pixabay)
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.
(Credito fotografico: Pixabay)
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.