CourseGEOLOGY
Code803AA
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageEnglish
L'obiettivo del corso e' quello di far acquisire allo studente le nozioni base per l'utilizzo di programmi che trovano sempre piu' largo impiego nelle Scienze della Terra. Cio' permettera' di poter effettuare visualizzazioni e alcune semplici elaborazioni di dati disponibili o eventualmente raccolti pertinenti alle geoscienze.
Il linguaggio di Programmazione che verrà insegnato è Python
The aim of the course is to make the student acquire the basic notions of software that is increasingly used in Earth Sciences. This allows for visualization and some simple processing of available or collected data relevant to geosciences.
The Programming Language used is Python
Per l'accertamento delle conoscenze saranno svolti al calcolatore test, esercizi su dati pertinenti alle tematiche delle geoscienze, richiesta della scrittura di semplici programmi.
In order to ascertain the knowledge, exercises will be carried out on the computer using data pertinent to geosciences, also writing some simple programs.
Grazie alle spiegazioni di teoria e agli esempi pratici al calcolatore, lo studente acquisita' le capacita' di visualizzare ed analizzare in modo critico i dati in esame e di effettuare semplici operazioni di elaborazione.
Thanks to the theory explanation and practical examples on the computer, the student will acquire the skill necessary to visualize and critically analyze the data under examination and to carry out simple processing operations.
Si svolgeranno esercizi e piccoli progetti al calcolatore su tematiche pertinenti alle Scienze della Terra
Exercises and small projects will be carried out on the computer on topics pertinent to the Earth Sciences
Lo studente acquisira' consapevolezza dell'importanza di una raccolta dati in modo accurato
The student will become aware of the importance of accurate data collection
Verranno effettuati esercizi al calcolatore sulla sensibilita' dei dati raccolti rispetto all'accuratezza.
Computer exercises will be performed on the sensitivity of the data collected with respect to accuracy.
E' preferibile che lo studente abbia una certa dimestichezza con l'uso del calcolatore ed abbia le conoscenze di base di Matematica e di Fisica
It is more advisable that the student has a certain familiarity with the use of the computer and has the basic knowledge of Mathematics and Physics
Le lezioni di teoria saranno frontali, mentre le esercitazioni si svolgeranno mediante l'utilizzo del calcolatore, programmando in Python
The will be lectures on theory; the exercises will take place with the use of the computer by programming in Python
Vista la numerosita' delle tematiche trattate nelle Scienze della Terra, di seguito sono riportati degli esempi di argomenti che saranno affrontati per quanto riguarda le esercitazioni sui dati reali. Tali esempi potranno essere integrati o modificati in base alle esigenze didattiche tenendo presente gli obiettivi del corso.
Introduzione al corso.
Informatica di base: Rappresentazione digitale dei dati e codifica dell'informazione, Architattura dei calcolatori, Agoritimi e complessità computazionale. Panoramica sui vari linguaggi e paradigmi di programmazione.
Programmazione in Python: Variabili; Strutture Dati; Istruzioni di Controllo del flusso; Funzioni; Incapsulazione; Input e Output; Introduzione alla Programmazione Orientata agli ogetti;
Calcolo scientifico e visualizzazione scientifica: Numpy, Scipy e Matplotlib
Rappresentazione di semplici funzioni matematiche e loro contestualizzazione nelle scienze della terra
Calcolo delle derivate numeriche e loro significato (gradiente, pendenza, contour); esempi su dati reali;
Calcolo delle aree o del volume sotteso da una curva o una superficie;
Significato di regressione ai minimi quadrati con una retta o un polinomio e loro applicazioni a dati reali;
Ordinamento (sorting) di dati rispetto ad una o piu' chiavi ed estrazione dei dati richiesti;
Cross-plot di variabili per la classificazione o determinazione di proprieta' differenti;
Esempi di calcolo di istogrammi e semplici distribuzioni di probabilita';
Interpolazione lineare di dati mancanti;
Serie temporali: medie mensili, annuali, etc...
Calcolo della densita' di un mezzo composto da piu fasi e minerali.
Esercizio sul calcolo della magnitudo di un terremoto
Approfondimenti su vari aspetti numerici legati alle problematica delle scienze della terra
Given the number of topics dealt with in Earth Sciences, only some of them will be addressed by means also of exercises on real data. These topics can be integrated or modified according to the didactic requirements and the objectives of the course. They are illustrated here below.
Basic computer science concepts: Digital representation of data, Computer architecture, Algorithms and computational complexity, Overview on programming languages and programming paradigms
Python programming: Variables, Data Structures, Flow control instructions, Functions, Encapsulation, Input and Output, Introduction to Object Oriented Programming.
Scientific computing and visualization: Numpy, Scipy and Matplotlib
Representation of simple mathematical functions and the meaning of some of them in a geological context (e.g. compaction trend);
Calculation of numerical derivatives and their meaning (gradient, slope, contour); examples on real data;
Calculation of the area or volume subtended by a curve or surface;
Meaning of least squares regression with a line or a polynomial curve and its application to real data;
Sorting of data with respect to one or more keys and extraction of the requested data;
Cross-plot of variables for the classification or determination of different properties;
Examples of computation of histograms and simple probability distributions;
Linear interpolation of missing data;
Time series: monthly, yearly averages, etc...;
Calculation of the density of a medium composed of several phases and minerals.
Excercise on Earthquake magnitude calculation
Additional excercises on numerical aspects related to Earth Sciences applications
Le dispense ed esercitazioni fornite
Think Python: How to Think as a Computer Scientist, Downey Green Tea Press (PDF gratuito online)
https://greenteapress.com/wp/think-python-2e/
Recipies for Earth Scientists (Python version), 5th edition, Trauth (per l'uso di Python con applicazioni in Scienze della Terra)
The handouts and exercises provided
Think Python: How to Think as a Computer Scientist, Downey Green Tea Press (PDF online)
https://greenteapress.com/wp/think-python-2e/
Recipies for Earth Scientists (Python version), 5th edition, Trauth
La prova d'esame consiste in una prova al calcolatore risolvendo alcuni esercizi in Python
The exam consists of a computer test solving some exercises in Python
https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=3391
https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=3391
Stucchi Eusebio (President)
Grigoli Francesco (acting President)
Stucchi Eusebio (President)
Grigoli Francesco (acting President)