GPS senza Internet: come funzionano davvero le mappe offline

Sul display del telefono, a mille metri di quota e senza una tacca di campo, il puntino blu si muove lo stesso. Molti escursionisti ne ricavano una convinzione rassicurante: “il GPS funziona anche senza Internet, quindi sono a posto”. È vera a metà. Il puntino blu è il risultato di due sistemi che non hanno quasi nulla in comune: uno che dice dove ti trovi e uno che mostra che cosa hai intorno. Solo il primo funziona sempre. Il secondo funziona soltanto se, prima di partire, qualcuno ha messo la mappa nella memoria del telefono.

Capire dove passa il confine tra le due cose permette di prepararsi meglio e di sapere, sul sentiero, quando fidarsi dello schermo e quando no.

La posizione arriva dal cielo, la mappa no

Un ricevitore GPS è, per costruzione, un apparecchio che ascolta e basta. Secondo la scheda divulgativa del gruppo di geodesia dell’Università del New Brunswick, i satelliti trasmettono segnali radio codificati e temporizzati da orologi atomici, il ricevitore li confronta con una copia generata al suo interno e ne ricava il tempo di viaggio. Il ricevitore non trasmette nulla e non rimbalza segnali sui satelliti: per questo il sistema può servire un numero illimitato di utenti. Misurando la distanza da quattro o più satelliti, di cui conosce le posizioni perché fanno parte del messaggio ricevuto, calcola latitudine, longitudine, quota e, nello stesso tempo, l’errore del proprio orologio.

In questo processo non c’è nessun collegamento dati. Un telefono senza rete, o in modalità aereo, continua quindi a ricevere i satelliti e a calcolare coordinate. Il risultato, però, è soltanto una coppia di numeri. Per trasformarla in “sono al bivio sotto la forcella” serve una mappa, e la mappa è un file come un altro: se non è già sul dispositivo, il telefono non ha nulla su cui appoggiare il puntino.

Una precisazione terminologica utile: nel linguaggio comune si dice “GPS”, ma i telefoni e gli orologi recenti ricevono più sistemi satellitari insieme. I chip degli smartphone usano abitualmente Galileo in combinazione con il GPS statunitense, il Glonass russo e il BeiDou cinese. Il termine tecnico generale è GNSS.

Perché il primo avvio può essere lento

Dire che il GPS “non ha bisogno di Internet” non significa che sia sempre istantaneo. Il messaggio di navigazione trasmesso dai satelliti contiene le effemeridi, cioè i parametri precisi dell’orbita di ciascun satellite, e l’almanacco, un quadro più grossolano dell’intera costellazione. Un ricevitore che parte da zero, senza dati in memoria, deve cercare i satelliti senza sapere né dove si trova né che ora sia, e l’acquisizione completa delle informazioni richiede fino a 12,5 minuti. Con dati ancora validi in memoria (il cosiddetto “avvio a caldo”) si scende a pochi secondi, da mezzo secondo a una ventina.

Quel tempo si allunga se il cielo è ostruito.

Ed ecco il ruolo della rete, che spesso genera il fraintendimento. Per accorciare l’attesa i telefoni usano l’A-GPS (assisted GPS): scaricano via rete mobile dati sull’orbita dei satelliti e un’indicazione approssimata della posizione, e agganciano così i satelliti in tempi brevi. La rete, dunque, non serve per calcolare la posizione, ma per calcolarla più in fretta all’accensione.

La conseguenza pratica riguarda il momento in cui si accende l’app. Conviene farlo al parcheggio o al rifugio di partenza, in un punto aperto e ancora coperto dalla rete, e aspettare che il telefono mostri una posizione stabile. Se invece si apre l’app per la prima volta in un vallone stretto, senza campo e con mezzo cielo coperto dalle pareti, l’attesa può essere molto più lunga di quanto si ricordi dalle gite precedenti.

Quanto è preciso il puntino blu

Gli smartphone abilitati al GPS sono tipicamente precisi entro un raggio di 4,9 metri in condizioni di cielo aperto, e la precisione peggiora vicino a edifici, ponti e alberi. Su un sentiero questo si traduce in due situazioni molto diverse.

In una cresta aperta o su un pascolo, cinque metri di incertezza sono irrilevanti rispetto a quanto serve per riconoscere un bivio. In un bosco fitto, in una forra o ai piedi di una parete, dove i segnali arrivano riflessi o attenuati, la posizione può oscillare e la traccia registrata mostrare scarti laterali che nella realtà non ci sono. Il puntino che sembra “uscire dal sentiero” in una gola, molto spesso, non è l’escursionista che ha sbagliato: è il ricevitore che sta stimando male.

Che cos’è, in concreto, una mappa offline

Una mappa offline è una copia locale di dati cartografici. Quasi sempre i dati sono suddivisi in “tessere” (tile) a diversi livelli di ingrandimento: il telefono, mentre ci si sposta, carica soltanto quelle che servono per la porzione di territorio visualizzata. Scaricare un’area “per l’uso offline” significa recuperare in anticipo tutte le tessere di quell’area, a tutti i livelli di zoom previsti.

Il dettaglio non è soltanto tecnico, perché spiega per quale motivo non tutte le app consentono di farlo con qualunque cartografia. La OpenStreetMap Foundation, che gestisce i server delle tessere ufficiali del progetto, vieta nella propria policy il download preventivo e indica esplicitamente funzioni come “scarica l’area per l’uso offline” tra quelle non permesse sui propri server. Chi vuole mappe offline basate su dati OpenStreetMap deve quindi affidarsi ad app che distribuiscono pacchetti propri o a fornitori che lo consentono. Per l’escursionista significa che dietro due app apparentemente simili possono esserci cartografie diverse, aggiornate in tempi diversi e con livelli di dettaglio diversi.

In linea generale si incontrano due famiglie di mappe offline.

• Mappe vettoriali: il telefono riceve i dati geometrici (sentieri, curve di livello, toponimi) e li disegna al momento. Occupano poco spazio e si leggono bene a ogni ingrandimento, ma l’aspetto dipende dall’app.
• Mappe raster georeferenziate: sono immagini della carta, collegate a un sistema di coordinate, per cui l’app può posizionare il puntino sull’immagine. Riproducono fedelmente l’aspetto della carta originale, per esempio una scala 1:25.000, e occupano più memoria.

Che cosa non funziona senza rete

Con la mappa scaricata e la posizione calcolata dai satelliti, restano alcune cose che dipendono dalla rete e che conviene avere chiare.

Chiedere aiuto. Sapere dove si è non basta a far arrivare quell’informazione ai soccorritori. GeoResQ, l’applicazione del Corpo Nazionale Soccorso Alpino e Speleologico (CNSAS) promossa dal CAI e dal luglio 2023 gratuita per tutti, ha tre funzioni principali. “Posizione” rileva le coordinate e la località più vicina nella cartografia ufficiale. “Tracciami” registra il percorso e lo rende condivisibile. “Allarme” invia la richiesta di aiuto e la posizione alle centrali operative, che si trovano a Sassari e a Cassano Irpino e sono attive tutti i giorni dell’anno: secondo il comunicato di lancio, quest’ultima funzione richiede copertura per la connessione dati. In un punto senza segnale, quindi, il telefono sa dove si trova, ma l’allarme non parte finché non c’è una rete. Per la stessa ragione, un’app del genere non sostituisce la capacità di spostarsi in sicurezza verso un punto da cui si possa chiamare.

Chiamare il 112. Il numero unico di emergenza è il 112, ma le centrali uniche di risposta non sono attive in tutte le regioni e la geolocalizzazione dipende dal servizio attivo sul territorio. L’app del Ministero dell’Interno “Where ARE U” invia automaticamente la posizione all’operatore nelle regioni dove le centrali uniche funzionano; secondo le cronache del suo lancio, se manca la rete dati la localizzazione passa per SMS. Chi frequenta zone con copertura scarsa dovrebbe informarsi sul servizio attivo nella propria regione prima di partire.

Sapere se il sentiero è cambiato. Una mappa offline è una fotografia. Non sa di una frana dello scorso mese, di una passerella portata via, di un tratto deviato dal gestore. Le informazioni dei sentieri possono cambiare in pochi anni e una traccia GPS caricata da qualcuno di cui non si conosce la competenza è un rischio reale. Le fonti più affidabili per la pianificazione sono le sezioni locali del CAI, le guide alpine del posto e gli enti turistici del territorio, perché conoscono lo stato effettivo dei percorsi.

Una routine per chi parte con le mappe offline

Nessuna mappa scaricata sostituisce formazione ed esperienza, e le indicazioni cambiano con territorio, stagione e meteo.

Come punto di partenza, queste sono le verifiche che hanno più senso fare prima di uscire:

1. Scaricare l’area con margine. Meglio includere i possibili itinerari di rientro e le vie di fuga, non soltanto la linea del percorso previsto.
2. Mettere il telefono in modalità aereo e aprire la mappa. Se l’area si carica e il puntino compare, il download è andato a buon fine; se no, si è ancora in tempo per rimediare.
3. Accendere il GPS in un punto aperto, prima di perdere la rete, e attendere una posizione stabile.
4. Controllare le tracce. Se si segue una traccia scaricata, confrontarla con una carta o una fonte affidabile e con la segnaletica reale, verificando la sigla del sentiero e, dove disponibile, il numero di catasto riportato su carta e cartelli.
5. Portare carta, bussola e batteria esterna, tenendo il telefono al caldo quando fa freddo.
6. Lasciare l’itinerario a qualcuno: luogo, percorso e ora prevista di rientro, indicazione che il CNSAS ricorda come utile per orientare le ricerche.
7. Controllare ogni tanto la posizione sulla carta, non solo sullo schermo. Se il tempo di marcia e il punto raggiunto non tornano con quanto previsto, è il momento di fermarsi, non di accelerare.

Il puntino blu e il terreno

Un telefono senza rete conosce le coordinate del punto in cui si trova con ottima approssimazione e non sa niente di quello che gli sta attorno, a meno che non glielo si sia detto prima. Le mappe offline sono quel “prima”: una copia, di ciò che era vero il giorno in cui è stata scaricata.

Per questo la domanda utile sul sentiero non è “dove mi dice di essere il telefono?”, ma “il telefono, la carta e il terreno raccontano la stessa storia?”. Quando i tre concordano si procede con tranquillità. Quando uno di loro dissente, di solito è il terreno ad avere ragione.