INFORMAZIONI SU

Geomatica ambientale

Programma dell'insegnamento di Geomatica ambientale - cdl magistrale in Ingegneria Civile - mutua dal cdl magistrale in Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio

Docente

prof. Alberto BEINAT

Crediti

6 CFU

Obiettivi formativi specifici

- presentare le tecnologie per il rilievo estensivo del territorio e gli strumenti informatici per la raccolta e l’analisi delle grandezze ambientali georiferite;
- sperimentare l’impiego degli strumenti informatici per la modellazione numerica del territorio e l’analisi dei parametri ambientali a partire da dati telerilevati;
- conoscere e sperimentare gli strumenti di ricerca, combinazione e rappresentazione dei dati spaziali offerti dai Sistemi Informativi Territoriali.

Competenze acquisite

- Conoscere approfonditamente i sistemi di riferimento e di coordinate impiegati in topografia e cartografia
- Sviluppare strumenti informatici per effettuare rigorosamente conversioni e trasformazioni di coordinate
- Conoscere le caratteristiche dei modelli numerici del terreno
- Sviluppare 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
- Sviluppare 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.

Programma

Modelli numerici del terreno: Definizione, tipologie. DSM, DTM e DEM. Strutture vettoriali e a griglia. Classificazione e tecniche di produzione dei DEM. Interpolazione, formati e qualità metrica. (6 ore)
Sistemi di riferimento in topografia e cartografia: Definizione di sistema di riferimento o "datum". Sistemi cartesiani geocentrici. Sistemi ellissoidici. Sistemi cartesiani proiettati. Conversioni tra sistemi di riferimento. Caratteristiche dei principali sistemi di riferimento e di coordinate utilizzati in Italia. (2 ore)
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 ore)
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. (2 ore)
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 ore)
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 mediante filtri digitali. Filtri passa-basso, filtri passa-alto etc. Spazi e trasformazioni multispettrali. DN - Digital Number. Operazioni di map-algebra. 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). (8 ore)
Sistemi informativi territoriali (SIT): Definizione, storia, caratteristiche, principali funzioni. (2 ore)
Modelli concettuali e fisici dei SIT: Modelli strutture e formati dei GIS. Modello concettuale, logico e fisico. Esempi. (2 ore)
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 ore)
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 ore)

Bibliografia

-       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/

Modalità d'esame

Prova orale, previa redazione e consegna di una relazione sulle attività di laboratorio svolte