Scheda programma d'esame
RILIEVO E MODELLAZIONE DEL TERRITORIO
GABRIELLA CAROTI
Anno accademico2017/18
CdSINGEGNERIA DELLE INFRASTRUTTURE CIVILI E DELL'AMBIENTE
Codice213HH
CFU12
PeriodoAnnuale

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
MODELLAZIONE DEL TERRITORIOICAR/20LEZIONI30
VALERIO CUTINI unimap
RILIEVO DEL TERRITORIOICAR/06LEZIONI90
GABRIELLA CAROTI unimap
AZZURRA FRANCONI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Modulo "Rilievo del territorio"

Le conoscenze obiettivo dell’insegnamento sono i metodi e le moderne tecnologie della Geomatica per il rilievo metrico, il monitoraggio e la documentazione tematica del territorio, dei sistemi urbani, delle infrastrutture, delle costruzioni e del costruito storico. Lo studente potrà acquisire conoscenze per integrare le diverse metodologie di rilevamento, basate su strumentazione terreste e tecniche di telerilevamento da aereo e da satellite al fine di produrre prodotti cartografici a diverse scale (da globale a locale). Verranno affrontate le problematiche inerenti l'acquisizione e la modellazione di dati 3D, sia per applicazioni ambientali che per indagini civili e architettoniche. Verranno affrontati i metodi statistici per il trattamento delle misure e la stima degli errori al fine di sviluppare la capacità di elaborazione numerica, di interpretazione e di rappresentazione dei risultati. Le attività pratiche di esercitazione associate al corso hanno l’obiettivo di offrire agli studenti la possibilità di applicare in prima persona gli argomenti teorici trattati nell’insegnamento e di assicurare allo studente un'adeguata padronanza dei metodi e dei contenuti.

Knowledge

Module “Survey”

Target skills of the module include modern Geomatics methods and technologies for metric surveying, monitoring and thematic documenting of land, urban systems, infrastructures, buildings and historic heritage. Students will be able to achieve skills for the integration of different survey methodologies, based on land instrumentation, and remote sensing techniques, from either aircraft or satellite, in order to generate cartographic products at different scales from global to local. The module will deal with issues related collecting and modelling of 3D data for both environmental applications and civil and architectural studies. It will also discuss the statistical methods for measure treatment and error assessment, so to enhance abilities of numeric processing and interpretation and representation of the results. The module also provides practice exercitations, meant to directly apply the theoretical skills gained in classes and ensure suitable mastery of methods and concepts.

Modalità di verifica delle conoscenze

Modulo "Rilievo del territorio"

La verifica delle conoscenze acquisite avviene:

  • durante lo svolgimento del corso. In aula vengono svolti esercizi da parte degli studenti e vengono proposti momenti di confronto interattivi sugli argomenti teorici trattati;
  • durante le esercitazioni pratiche sia in esterno che in laboratorio. Agli allievi viene messa a disposizione la strumentazione per eseguire ed elaborare un rilievo topografico. L’attività viene svolta durante le ore di esercitazione e sotto la supervisione del docente. Lo studente dovrà preparare e presentare una relazione tecnica che descriva e commenti i risultati numerici e grafici di queste esercitazioni;
  • durante l’esame orale conclusivo. Verrà verificata la conoscenza degli argomenti trattati, la capacità critica di confronto e di applicazione pratica degli argomenti teorici nonché la correttezza dei metodi utilizzati e dei risultati ottenuti nelle esercitazioni.
Assessment criteria of knowledge

Module “Survey”

Skills checking will take place:

  • throughout the course, providing classroom exercises as well as interactive debates on theoretical topics already discussed;
  • during practice lessons, providing all suitable instruments to perform and process a topographic survey, under the supervision of the teaching staff. Students will draft and submit a technical report discussing numerical and graphical results of these practices;
  • during the final oral exam, assessing the knowledge of the different topics, at both theoretical and applicative levels, as well as methods and results of practice activities.
Capacità

Modulo "Rilievo del territorio"

Lo studente al termine del corso avrà acquisito le competenze per il rilievo metrico tridimensionale del territorio e del costruito tramite un approccio integrato, per selezionare gli strumenti e le tecniche appropriate per acquisire, integrare, trattare, analizzare, archiviare e distribuire dati spaziali georiferiti con continuità in formato digitale.

Al termine del corso lo studente saprà utilizzare software (open source e/o proprietari) per l’elaborazione statistica dei dati rilevati, per l’elaborazione di dati topografici classici, satellitari, fotogrammetrici, laser scanner; per la conversione e la trasformazione delle coordinate nei vari sistemi geodetici. Saprà produrre un elaborato cartografico, all’opportuna scala di rappresentazione e in ambiente CAD/GIS, con i dati acquisiti con le varie metodologie di rilevamento. Sarà in grado di integrare i risultati delle varie metodologie di rilievo all’interno di un ambiente digitale, producendo elaborati 3D ed immagini numeriche adottando anche un approccio multidisciplinare. Saprà interpretare correttamente un capitolato d'appalto per rilievi topografici eseguiti con le metodologie geomatiche trattate nel corso. Inoltre, per le metodologie geomatiche trattate nell’insegnamento, saprà redigere in modo corretto la sezione di un capitolato d’appalto per rilievi topografici relativa alle “modalità e specifiche tecniche esecutive”.

Skills

Module “Survey”

By the end of the course, students will have gained the abilities required for integrated 3D metric surveying of land and built areas, selecting the most suitable instruments and techniques to collect, integrate, process, analyse, archive and distribute continuously georeferenced digital spatial data.

Modalità di verifica delle capacità

Modulo "Rilievo del territorio"

Lo studente dovrà redigere una relazione tecnica relativa alle attività di esercitazione descrivendo e commentando le procedure e le metodologie utilizzate nonché i risultati numerici e grafici.

Assessment criteria of skills

Module “Survey”

Students will compile a technical report referring to practice activities, describing and discussing procedures and methodologies as well as numerical and graphical results.

Comportamenti

Modulo "Rilievo del territorio"

Lo studente potrà acquisire conoscenze e sviluppare sensibilità nei vari ambiti della geomatica che offrono strumenti, metodologie e prodotti finali che rispondono alla necessità di conoscenza metrica e di dettaglio del territorio e del costruito nei processi progettuali, pianificatori e decisionali.

Behaviors

Module “Survey”

Students will gain skills and develop attitudes in the different areas of Geomatics, providing tools, methodologies and products to meet the requirements of detailed metric knowledge of natural and built areas as regards planning and decision-making.

Modalità di verifica dei comportamenti

Modulo "Rilievo del territorio"

Durante le esercitazioni e le attività di laboratorio, saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte e la capacità di lavorare in gruppo. Verrà valutata la correttezza e la qualità metodologica della relazione tecnica relativa alle esercitazioni

Assessment criteria of behaviors

Module “Survey”

Practice and laboratory activities will provide the means for assessment of accuracy and precision levels attained, as well as team working attitudes. The technical report referring to practice activities will also be assessed for correctness and methodological quality.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Modulo "Rilievo del territorio"

Si richiede la conoscenza dei concetti di base della Topografia, della matematica, della geometria e del calcolo matriciale.

Prerequisites

Module “Land survey”

Knowledge of the fundamentals of topography, maths, geometry and matrix calculus is required.

Indicazioni metodologiche

Modulo "Rilievo del territorio"

L’insegnamento si articola in lezioni frontali svolte sia alla lavagna sia con l’ausilio di slide. Il docente mette a disposizione degli studenti le slide utilizzate durante il corso sulla piattaforma e-learning (http://elearn.ing.unipi.it/). Nello svolgimento delle lezioni frontali, il docente cercherà di coinvolgere gli studenti ponendo loro quesiti inerenti gli argomenti trattati sui quali sviluppare una discussione bilaterale. Le esercitazioni si svolgono sia in aula sia fuori sede con l’ausilio di personale di supporto e/o da codocenti. Le esercitazioni in aula consistono in esercitazioni numeriche, strumentali e software finalizzati all’acquisizione, all’analisi e al trattamento dei dati. Le esercitazioni fuori sede saranno svolte in aree di interesse per l’esecuzione del progetto di rilievo integrato.

 

Teaching methods

Module “Survey”

The course includes classroom lessons using both blackboards and slides. These are also available on the e-learning platform (http://elearn.ing.unipi.it/).

During classes, teachers will involve the students by submitting questions referring to already discussed topics, in order to promote debate.

Practice lessons are held both in classroom and outdoors, with the support of technical and teaching staff. Classroom practice include numeric, instrumental and applied exercises aimed at collecting, analysing and processing data. Outdoors practice will be held in areas of relevance for the integrated survey project.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Modulo "Rilievo del territorio"

Metodi classici di rilevamento - Richiami e integrazioni di rilievo topografico classico: strumenti e schemi di misura. utilizzo della strumentazione, procedure di rilievo e trattamento dati.

Trattamento statistico delle misure - Richiami e integrazioni sulla teoria del trattamento statistico delle osservazioni. Proprietà statistiche delle stime. Test statistici. Applicazioni nel campo della geomatica.

Trasformazioni geometriche piane e nello spazio - Trasformazioni semplici e composte. Loro proprietà e stima dei parametri. Applicazioni nel campo della geomatica.

Richiami ed integrazioni di Geodesia -  Sistemi Geodetici globali e locali. Descrizione, finalità e caratteristiche. Reti Geodetiche nazionali ed internazionali. Sistemi di coordinate. Trasformazioni di Datum e conversione di coordinate.

Rilievo con sistemi a scansione - Definizione di scanner 3D. Confronto con strumenti topografici tradizionali (TS). Classificazione degli scanner 3D. Principi di funzionamento e caratteristiche tecniche. Workflow di lavoro: dalla progettazione del rilievo alle elaborazioni grafiche. Tecniche di allineamento e referenziazione dei dati. Cenni su filtraggio, classificazione e segmentazione. Prodotti ed elaborati grafici 2D e 3D. Applicazioni a territorio e beni culturali. Presentazione di casi applicativi.

Metodologie GNNS di posizionamento satellitare - Architettura del sistema e struttura del segnale. Tipologie di rilievo, errori e modellazione dei sistematismi. Reti di stazioni permanenti GNSS. Valutazione delle precisioni raggiungibili con le diverse tecniche di posizionamento GNNS e comparazione con tecniche tradizionali. Progetto ed esecuzione di un rilievo semplice, uso di programmi per l'elaborazione dei dati. Applicazioni di utilizzo e integrazione con altre metodologie di rilievo.

Fotogrammetria da terra, da aereo e da drone - Le immagini fotografiche: formazione delle immagini e distorsioni. Caratteristiche dei sistemi di acquisizione e tecniche di acquisizione. Le immagini digitali: struttura, caratteristiche, errori, formato dei dati, cenni sui metodi di matching automatico. Fotogrammetria: definizioni e campi di utilizzo. Le camere per la fotogrammetria terrestre e da aereo. Fotogrammetria analitica. Workflow rilievo fotogrammetrico da aereo, da sistemi UAV, da terra: progetto, punti d’appoggio, presa, orientamento e restituzione. Trattamento dei dati: procedure e problematiche. Prodotti della fotogrammetria: strumenti e visione stereoscopica, restituzione geometrica e tematica, restituzione di modelli digitali del terreno, fotopiani, ortofoto, modellazione tridimensionale, tecniche automatizzate per ricostruzione 3D con metodi Structure from Motion. Precisione del metodo fotogrammetrico e dei suoi prodotti. Applicazioni a territorio e beni culturali e trattamento dati.

Prodotti per la rappresentazione dei dati altimetrici: DTM e DSM

Cartografia fotogrammetrica tradizionale e numerica

Elementi di Sistemi Informativi Geografici (GIS)

Elementi di telerilevamento da satellite

Syllabus

Module “Survey”

  • Classical surveying methods
  • Statistical treatment of observations
  • 2D and 3D geometric transformations
  • Fundamentals of Geodesy and integrations
  • Survey by scanning systems
  • GNNS methodologies of satellite positioning
  • Photogrammetry: ground-based, airborne and UAV-assisted
  • Viewing elevation data: DTMs and DSMs
  • Traditional and numeric photogrammetric cartography
  • Elements of Geographical Information Systems (GIS)
  • Elements of satellite remote sensing
Bibliografia e materiale didattico

Modulo "Rilievo del territorio"

Barzaghi, R., Pinto, L. (2014). Elementi di topografia e trattamento delle osservazioni, Città Studi.

Cina, A. (2014). Dal GPS al GNSS (Global Navigation System), Celid, Torino.

Cina, A. (2002). Trattamento delle misure topografiche. CELID, Torino.

Comoglio, G. (2008). Topografia e cartografia. CELID, Torino.

Manzino, A. (2001). Lezioni di Topografia – Otto Editore. In: http://ebook.polito.it/pubbl.html.

Dispense e slides fornite dal docente e reperibili sul sito della didattica.

 

Per approfondimenti:

Bellone T. (2006) – Appunti di trattamento delle osservazioni – Torino, Politeko.

Kraus, K., 1994. Fotogrammetria. Vol.1 – Teoria e applicazioni. Traduzione di Sergio Dequal. Torino, Levrotto & Bella, 518 pp.

Hofmann-Wellenhof et al (2008) – GNSS Global Navigation Satellite system. Springer – New York.

Leick (2003) - Gps Satellite Surveying - J. Wiley – Canada. III Edizione.

 

Indicazioni per non frequentanti

Modulo "Rilievo del territorio"

Non sono previste variazioni nel programma e nella modalità d'esame per gli studenti non frequentanti

Non-attending students info

Module “Survey”

No change in exam modes or in the program is provided for non-attending students.

Modalità d'esame

Modulo "Rilievo del territorio"

La prova orale consiste in un colloquio durante il quale lo studente dovrà dimostrare: la conoscenza degli argomenti teorici e applicativi trattati nel corso e di poterne discutere con spirito critico; la capacità di mettere in pratica e di eseguire, con consapevolezza critica, le attività svolte durante il corso; di aver acquisito piena consapevolezza delle soluzioni tecniche utilizzate per la realizzazione del progetto finale.

Assessment methods

Module “Survey”

The oral exam will check students for knowledge of theoretical and applied topics discussed in the course, as well as the ability to effectively select and perform the activities carried out during the course and the understanding of the technical solutions exploited for the final project.

Stage e tirocini

Modulo "Rilievo del territorio"

Non sono previsti stage e/o tirocini

Work placement

Module “Survey”

No stages or training activities are provided

Ultimo aggiornamento 09/01/2018 09:00