Insegnamento Geomatica ambientale mutua da Geomatica

Insegnamento
Geomatica ambientale
mutua da Geomatica ambientale
Corso di Laurea
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Civile (DM 270/04)
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per
l'Ambiente e il Territorio (DM 270/04)
Docente: Alberto Beinat
Anno
2
Periodo
didattico
2
Crediti
6
Anno accademico: 2013/2014
Obiettivi formativi specifici:
Il corso ha come obiettivi:
- far acquisire le operazioni di controllo degli spostamenti e delle deformazioni del suolo e delle grandi opere di ingegneria
civile;
- far sperimentare gli strumenti topografici di alta precisione ed automatizzati, la strumentazione per il rilievo in continuo
delle deformazioni: estensimetri, interferometri, in clinometri;
- approfondire alcuni esempi di realizzazione del controllo su dighe, ponti, gallerie, edifici di interesse storico, la
progettazione ed esecuzione pratica di reti di controllo applicate a casi reali.
Competenze acquisite:
- Conoscere approfonditamente i sistemi di riferimento e di coordinate impiegati in topografia e cartografia
- Creare strumenti informatici per effettuare rigorosamente conversioni e trasformazioni di coordinate
- Conoscere le caratteristiche dei modelli numerici del terreno
- Creare strumenti informatici per la creazione, la gestione e l’analisi di modelli numerici del terreno
- Conoscere le basi e le potenzialità del telerilevamento per l'acquisizione di dati territoriali e ambientali
- Creare strumenti informatici per effettuare elaborazioni di base sui dati telerilevati
- Conoscere le caratteristiche e gli strumenti fondamentali dei sistemi informativi territoriali (SIT)
- Acquisire le nozioni relative alle strutture dei dati e all'architettura della base dati.
- Effettuare operazioni di base su dati geografici mediante programmi open-source.
Lezioni ed esercitazioni
Argomenti
Ore
Contenuti specifici
Definizione, tipologie. DSM, DTM e DEM. Strutture vettoriali e a griglia.
Classificazione e tecniche di produzione dei DEM. Interpolazione, formati e
qualità metrica.
6
Definizione di sistema di riferimento o "datum". Sistemi cartesiani
Sistemi di riferimento in topografia e geocentrici. Sistemi ellissoidici.Sistemi cartesiani proiettati. Conversioni tra
cartografia
sistemi di riferimento. Caratteristiche dei principali sistemi di riferimento e
di coordinate utilizzati in Italia.
2
Conversioni e trasformazioni di
coordinate
Trasformazioni fra sistemi di riferimento. Schema concettuale per la
trasformazione tra sistemi di riferimento. Trasformazione cartesiana
geocentrica "a sette parametri" di Helmert. Stima diretta dei 7 parametri
mediante decomposizione in autovalori e autovettori. Trasformazione di
Molodenskij. Grigliati di trasformazione: formato IGM e NvT2.
Trasformazione affine locale.
Sistemi di riferimento dinamici per il GNSS. Realizzazioni. Reti e organismi
di controllo. I sistemi WGS84, ITRS ed ETRS. Le realizzazioni ITRFxx,
IGSxx, ETRFxx. Il modello cinematico.
2
Le basi fisiche del telerilevamento
Definizione e componenti principali della tecnologia. Le basi fisiche del
telerilevamento. Energia di un'onda elettromagnetica. Spettro.
Suddivisione dello spettro in funzione della lunghezza d'onda. Leggi fisiche
fondamentali: Energia di un fotone, Legge di Stefan-Boltzmann, Legge di
Wien. Interazioni tra atmosfera e onde elettromagnetiche: dispersione,
diffusione, assorbimento e trasmissione. Interazioni tra energia e superficie
terrestre. Firma spettrale.
4
Piattaforme e sensori per il
telerilevamento
Sistemi di acquisizione: piattaforme e sensori. Sistemi fotografici
fotogrammetrici tradizionali. Pellicole e film: composizione e caratteristiche.
Sistemi multispettrali. Il sistema LandSat e il sensore TM ThematicMapper. Il sistema SPOT e il sensore HRVIR. I sensori AVHRR e
MODIS, i sistemi Ikonos, QuickBird, Eros, GeoEye, Envisat ed EOS.
Sistemi iperspettrali: AVIRIS, MIVIS, AIS etc.
4
Il trattamento dei dati telerilevati
Il concetto di iper immagine: lo spazio oggetto e lo spazio immagine. Le
fasi per il trattamento delle immagini telerilevate. Georeferenziazione.
Ricampionamento. Correzione radiometrica assoluta e relativa. Correzione
atmosferica. Correzione topografica. Il miglioramento delle immagini
8
Modelli numerici del terreno
1
mediante filtri digitali. Filtri passa-basso, filtri passa-alto etc. Spazi e
trasformazioni multispettrali. DN - Digital Number. Operazioni di mapalgebra. Calcolo di indici sintetici: "Vegetation index", NDVI - "Normalised
Difference Vegetation Index", NBR - "Normalised Burn ratio" etc.
Segmentazione dell'immagine ed estrazione degli oggetti. Bande,
correlazione fra bande, matrice di varianza-covarianza. PCA - "Principal
Component Analysis". TCT - "Tasselled Cap Transformation".
Interpretazione delle immagini telerilevate. Segmentazione (soglia
dicotomica, intervallo, "region growing"). Classificazione (soglia
multidimensionale, distanza minima ...). Clustering (K-means, ISODATA).
Sistemi informativi territoriali (SIT)
Definizione, storia, caratteristiche, principali funzioni.
2
Modelli concettuali e fisici dei SIT
Modelli strutture e formati dei GIS. Modello concettuale, logico e fisico.
Esempi.
2
Strutture dati
Strutture dati. Strutture dati di tipo vettoriale. Strutture dati di tipo raster.
Strutture dati per i DTM. Modelli TIN e triangolazione di Deloné.
2
Funzioni dei SIT
Funzioni principali dei software GIS. Conversione di formati (topologica,
map e gis-oriented). Correzione errori. Conversione vector-raster. Ritaglio.
Mosaicatura. Funzioni di Analisi spaziale. Selezione, aggregazione e
riclassificazione. Sovrapposizione. Operazioni booleane. Buffering. Analisi
di reti. Map algebra. Elaborazioni sui DEM: pendenza, esposizione,
reticolo idrografico ... etc.
Esercitazione: Elaborazioni GIS. Creazione di DTM da cartografia
numerica. Trasformazione di coordinate. Interpolazione e
ricampionamento su griglia regolare. Introduzione alle "query". Funzioni di
buffering. Sovrapposione strati informativi raster e vettoriali. Funzioni di
"map algebra".
8
Totale ore lezioni ed esercitazioni
40
di cui di esercitazioni
4
Ulteriori attività di didattica assistita
Ore
Laboratorio
20
Seminari e/o testimonianze
0
Corsi integrativi
0
Visite guidate
0
0
Totale ore dedicate ad altre attività di didattica assistita
20
Totale ore complessive
60
Modalità d'esame:
Orale, previa redazione e consegna di una relazione sulle attività di laboratorio svolte.
Testi consigliati:
G. Baillo - Introduzione ai Sistemi Informativi Geografici - MondoGis (reperibile sul web)
Manuali e documentazione tecnica distribuiti dal docente
Le attività di laboratorio si basano sull’impiego del software “QuantumGIS” (licenza libera) e di un ambiente di sviluppo quale
Matlab (licenza commerciale) o similari (es. Octave, Scilab – licenza libera).
Ulteriore materiale didattico o informazioni reperibili al sito http://https://materialedidattico.uniud.it/
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