Antigamente, um marinheiro usava um aparelho ótico, o sextante (fig. a esq.), para medir a posição de certas estrelas. Baseado nos valores obtidos, ele calculava sua Latitude, ou seja, o quanto estava acima ou abaixo do equador.

Como se sabe que o sol se “move” a uma velocidade de 15 graus por hora, este mesmo marinheiro, quando quando zarpava do seu porto, trazia em seu navio vários relógios de alta precisão denominados cronômetros. Os cronômetros tinham sido ajustados pelo meio-dia solar, no porto de origem. Assim, quando em viagem, o marinheiro sabia que a diferença entre o meio-dia solar do local, e as 12:00 indicada pelo cronômetro, representava a sua longitude relativa ao porto onde o relógio tinha sido acertado. A neura dos antigos, no tocante aos cronômetros chegou a tal ponto, que certos navegantes de renome chegaram a levar 22 cronômetros a bordo! E cada um pesava nada menos de 35 kg!

Apesar de arcaicos, foram estes os instrumentos que permitiram a confecção dos primeiros mapas realmente utilizáveis. As limitações destes intrumentos são óbvias. Como visar as estrelas se estiver nublado? E se o cronômetro adiantar (ou atrasar)?

Assim, o bicho-homem criou sua própria constelação de navegação! Pôs em órbita, a uma altitude média de 20.200 km, uma constelação de 32 satélites (24 ativos e 8 de reserva), distribuídas em 6 diferentes “camadas” orbitais para os satélites não trombarem uns nos outros. E em vez de usar um instrumento ótico para os visar, criou um receptor de rádio de grande sensibilidade e pequeno tamanho.

A este conjunto, os americanos deram o nome de GPS, sigla que significa “Global Positioning System” ou Sistema Global de Posicionamento. O que o GPS faz é o mesmo que um sextante e o cronômetro fariam: lhe dar as coordenadas do ponto onde você está no momento. Mas, o GPS faz isto de uma modo mais amigável, pois tanto pode lhe fornecer as coordenadas geográficas (Graus, Minutos e Segundos) quanto as U.T.M. (metros). O sistema GPS foi criado, inicialmente, para uso marítimo e aéreo. Mas, como os primeiros receptores saíram das fábricas pequenos o bastante, puderam ser empregados em veículos terrestres e, finalmente, por pessoas, individualmente. Tão grande e óbvia era a utilidade do GPS que, apesar do sistema ter sido planejado para uso exclusivamente militar, praticamente desde o início já se considerou o uso pelos civis.

O Sistema GPS

 

O GPS não é apenas um aparelhinho que a gente sai carregando por aí. Esta coisinha é apenas o receptor do GPS. Simplificando as coisas, nosso receptor GPS é formado por antena, receptor de rádio, microprocessador,  memória, telinha de cristal líquido e alguns botões.

A inclinação das óbitas e as velocidades dos satélites da constelação GPS foram calculadas de forma que é garantido que, em qualquer parte do mundo e a qualquer hora, haverá um mínimo de 3 ou 4 satélites bem acima do horizonte. Ou seja, satélites que o nosso aparelhinho receptor poderá “enxergar”.

 

Cada um destes satélites está constantemente transmitindo dados em diferentes canais de frequência de rádio. Num canal, é transmitido os dados de almanaque. Ou seja, qual a posição esperada dos satélites de tempos em tempos. Noutro canal, é transmitida a hora. O que o nosso receptor faz é memorizar os dados de almanaque, receber os dados horários e cronometrar estes últimos. Pelos dados de almanaque, nosso receptor sabe onde está cada satélite (latitude, longitude e altitude). Cronometrando os tempos que os sinais horários levam para chegar até ele, vindo de diferentes satélites, nosso receptor é capaz de calcular as distâncias entre ele e os satélites envolvidos. Sabendo as coordenadas dos satélites, nosso receptor pode calcular suas próprias coordenadas. Ou seja, onde estamos. O nosso receptor refaz estes cálculos continuamente.

Erro induzido

Desde as zero horas de 1º de maio de 2000, por ordem direta do Bill Clinton, o DoD desativou o Erro Induzido. Com isto, todos os receptores GPS, por todo o mundo, passaram a ter maior precisão, podendo chegar a até 6 metros de acuidade.

Este aumento de precisão é automático, não requerendo qualquer alteração no software ou hardware.

Sub-Produtos

Uma vez tendo as coordenadas de onde estamos, o GPS pode calcular a declinação magnética local. Ou seja, a diferença angular entre o Norte Geográfico e o Norte Magnético. Este último é para onde aponta a agulha da bússola. Basta a gente andar um pouquinho para que nosso GPS determine nossas novas coordenadas. Aí, tendo as coordenadas de onde estávamos, e as de onde estamos agora, o GPS pode calcular a distância, e o azimute entre estes dois pontos. Ou seja, o quanto nós andamos e em que direção. Como já calculou a declinação local, ele pode nos mostrar esta direção em termos de norte magnético, como a leríamos na bússola.

––– Em resumo, o GPS substitui a bússola?

Sim, teoricamente, sim. Mas, temos que nos certificar que ele está nos apresentado o azimute magnético (e não o verdadeiro). Como verificar isto depende da marca e modelo do seu GPS. Verifique o seu manual.

Na prática, não podemos manter o GPS ligado o tempo todo, pois ele “come” muita pilha. Já a bússola não gasta energia. Assim, é preferível usar o GPS ocasionalmente como um verificador da bússola.

––– O GPS também fornece a altitude?

Sim. Mas, é uma tremenda porcaria como altímetro.

Como eu uso o GPS

Vejamos como costumamos a usar um mapa. Primeiro, localizamos nosso ponto de partida, e o marcamos no mapa com um pontinho ou um “x”. A medida que seguimos nosso trajeto, vamos marcando, no mapa, alguns pontos importantes  por onde passamos. Sempre registrando-os com um “x”, talvez. Uma pessoa mais cuidadosa, ou metódica, poderia dar números aos pontos e anotar os azimutes lidos e as distâncias, entre estes pontos, e talvez a hora em que se passou por cada um. Em suma, o mapa nos serve como um local para armazenarmos (registrarmos) os dados de nossa caminhada. Caso queiramos retornar ao ponto inicial por outro caminho, o mapa (junto com a bússola) serve como meio de obter o azimute necessário.

Ora, é justamente isto o que um receptor GPS faz! Ou seja, com o GPS a gente pode “se virar”, mesmo não tendo um mapa.

De um modo geral, a memória do receptor GPS está dividida em rotas (lembre-se que ele foi criado para navegação marítima ou aérea). Um GPS-12, da Garmin pode memorizar até 20 rotas (da 0 a 19) cada qual com até 30 pontos (chamados “Waypoints”, “Pontos de Passagem”, em bom português). Isto dá um total de 500 pontos! Mais do que o bastante, para nós, caminhantes! Apertando-se um botãozinho, o GPS memoriza as coordenadas e a hora local. E registra o ponto na rota que estiver ativa (a rota zero, por padrão). Sendo que você pode ativar a que preferir.

É isto que eu faço quando inicio a trilha:

1- Antes mesmo de sair de casa, ligo o GPS e espero que adquira os dados dos satélites.

2- Escolho uma rota, ativando-a. Certifico-me que o GPS estará me apresentando as coordenadas no       formato métrico, azimute magnético e que está com o datum “Córrego Alegre” ativo.

3- Desligo o GPS e vou pegar meu ônibus para o local de início do meu passeio. Uma vez no ponto inicial do passeio;

4- Ligo o GPS e espero que adquira novamente os dados dos satélites. Registro meu ponto (no Garmin 12, basta apertar o botão “Mark”).

O passo 4 eu repito em cada ponto de parada, em cada bifurcação importante ou duvidosa. Em cada vez, o aparelho dá um número ao ponto e o grava na  rota, calculando a distância e o azimute entre os pontos consecutivos. cada ver que eu “marco o ponto” anoto minhas observações sobre a trilha, tipo do terreno, paisagem, razão da parada, hora… E por aí afora. Uso um desses gravadores miniatura. É bem mais fácil que anotar com as mãos suadas e às vezes trêmulas de fadiga.

Assim, ao chegar no local do acampamento, no final do dia, eu já tenho um roteiro praticamente pronto.

É claro que assim que chego em casa, tenho que passar tudo para o papel, ou para o computador, depende da minha preguiça…

O macete é sempre ter registrados, no GPS, as coordenadas de todos os pontos de bifurcações, locais de parada, locais de pernoite e qualquer outro, onde dúvidas tenham lhe assaltado. Especialmente o ponto para o qual se quer voltar!

Planejando

Podemos, também, usar o receptor GPS para planejar uma excursão. Ele tem um “modo de simulação”. Neste modo de operação, o aparelho funciona normalmente, só não tenta captar qualquer satélite. Em outras palavras: seu módulo rádio-receptor fica desativado. Mas, seu micro-processador, sua memória, tela e botões funiconam normalmente. E tudo que for gravado na memória, enquanto no modo de simulação, lá permanece quando o passamos para o modo operacional normal.

Digamos que pretendemos excursionar por uma região que nos é completamente desconhecida, e que não temos como fazer um reconhecimento prévio. Com cuidado, podemos medir, num mapa, as coordenadas de determinados pontos. Digamos um ponto à beira da estrada, de onde pretendemos partir a pé. O mesmo fazemos para os pontos, ao logo do trajeto escolhido, de onde partem nossas rotas de fuga, e os pontos onde elas chegam. Também as coordenadas de casas ou comunidades que estejam representadas no mapa, relativamente próximas ao caminho planejado.

Um GPS é capaz de memorizar centenas de pontos (waypoints). A quantidade exata depende do modelo e marca. E podemos entrar com as todas estas coordenadas obtidas do mapa. Em alguns modelos, temos que “digitar” estas coordenadas diretamente no receptor. Outros modelos podem ser conectados a um micro-computador, através de uma cabo e um programa próprios.

O GPS é confiável?

Bom, pelo menos os americanos são honestos o bastante para nos informar qual o erro do momento (o valor aparece na telinha sob o título “EPE” (erro estimado de posição)), mas não dizem qual a direção e sentido deste erro. Porém, isto já nos permite alguns cálculos simples. Vamos considerar um erro de 100 metros.

Digamos que, no ponto de partida, você entrou com as coordenadas do destino final de sua caminhada no GPS. À medida que vai caminhando, o aparelho vai lhe dando o azimute magnético que você deve seguir. É confiável?  Se você está a 3000 metros do destino, o azimute fornecido pelo GPS estará com 1,9 graus de erro. Digamos que, agora, você está a 1000 metros de tal ponto. O erro do azimute terá aumentado pra 5,71 graus. Se você estiver a 100 metros do alvo, o erro será de 45 graus!

Mas, estes cálculos só valem se o erro se mantiver nos 100m, constantemente, o que não ocorre. O erro muda o tempo todo. Isto ocorre devido a alteração constante das posições dos satélites lá em cima. Enquanto houver 4 (ou mais) satélites, 45 graus acima do horizonte, bem espalhados (de preferência de modo regular), o receptor poderá, então, realizar os cálculos com um erro mínimo. Mas, os danados dos satélites não param! Assim, nem o erro indicado no mostrador EPE…

Assim, caso você precise de executar uma navegação precisa, faça-o nos momentos em que o EPE estiver baixo.

Uma coisa é certa: a menos de 6 metros do alvo (o erro mínimo do sistema), o GPS de pouco vale. Mas, se a apenas 6 metros, você ainda não consegue ver seu destino… É, você está com sérios problemas (no mínimo de visão)!

Lembre-se: enquanto o EPE for igual (ou maior) que a distância entre você e seu alvo, o GPS não é confiável.

Nas Montanhas

Pelo exposto acima, o GPS devem ser usado com cautela nas montanhas. O mesmo vale para a bússola. Isto por que ambos os aparelhos apontam uma direção, e não um caminho. E nas montanhas precisamos seguir pelos caminhos, para não cairmos em fendas, despenhadeiros e outros abismos. Portanto, use estes instrumentos com prudência.

Pontos negativos

O GPS precisa de horizontes amplos, para funcionar bem. E os rádio-sinais oriundos dos satélites chegam fracos cá embaixo. Isto significa que o receptor não funciona dentro de casa, de grutas ou qualquer outro local fechado. E é bem provável que não funcione em um canyon relativamente estreito. O receptor não funciona muito bem nas ravinas profundas e grotas estreitas. E na mata fechada, provavelmente você terá que subir numa árvore para fazer a leitura do ponto. O céu pesadamente encoberto também pode prejudicar as leituras do GPS.

O receptor precisa de, no mínimo, 4 satélites para obter um ponto bi-dimensional confiável (latitude e longitude) e de pelo menos 5 satélites para uma boa leitura tri-dimensional (latitude, longitude e altitude). Quando você obtém a altitude, significa que os dados referentes a latitude e longitude estão tão precisos quanto possível.

E o mais importante: o GPS não substitui um bom planejamento!