ECTS - University of Pisa
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
Il software utilizzato sarà ArcGis.
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
The software used are ArcGis and also spreadsheets.
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 e usando dei software specifici (ArcGIS)
The will be lectures on theory; the exercises will take place with the use of the computer by programming in Python and using specific software (ArcGIS, spreadsheets)
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.
Per quanto riguarda i sistemi GIS, saranno fornite le nozioni base per il loro utilizzo: Gestione di dati spaziali (vector e raster) e tabulari; Componente tematica e spaziale dei dati geospaziali; sistemi referenziali dei dati geospaziali. Si faranno le esercitazioni usando il software ArcGIS PRO. Si utlizzaranno mappe topografiche per analisi di strutture tettoniche e vulcaniche, si importeranno dati di sismicita' e si faranno grafici e analise spaziali, e geostatistiche dei dati.
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.
Regarding GIS systems, the basic notions for their use will be provided: Management of spatial (vector and raster) and tabular data; Thematic and spatial component of geospatial data; referential systems of geospatial data. The students will practise using the ArcGIS PRO software. Topographic maps will be used for the analysis of tectonic and volcanic structures, seismicity data will be imported and spatial and geostatistic data will be graphed and analyzed.
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)
ArcGIS Pro users' manual
The handouts and exercises provided
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)
ArcGIS Pro users' manual
La prova d'esame consiste in una prova al calcolatore risolvendo alcuni esercizi per la parte Python e GIS
The exam consists of a computer test solving some exercises for Python and GIS
https://polo3.elearning.unipi.it/
https://polo3.elearning.unipi.it/
Commissione d'esame:
Presidente: Francesco Grigoli
Membri: Carolina Pagli, Eusebio Maria Stucchi
Presidente supplente: Carolina Pagli
Exam committe
President: Francesco Grigoli
Member: Carolina Pagli, Eusebio Maria Stucchi
Replacement President: Carolina Pagli
