B015552 - FONDAMENTI E APPLICAZIONI DI TOPOGRAFIA E CARTOGRAFIA

ITALIANO

Il corso tratta in maniera descrittiva la gran parte dei temi legati alla tecniche del rilevamento e della rappresentazione delle informazioni territoriali, con particolare riguardo alle metodologie più moderne e alla strumentazione dell'ultime generazioni. Vengono poi approfonditi gli argomenti che sono alla base del rilevamento, fornendo anche gli elementi scientifici che ne consentono la piena comprensione.

Slide e varie dispense scaricabili dalla piattaforma E-LEARNING
Capitolo 3 - P. Bencini, Nozioni sulle applicazioni della Teoria degli Errori alla geodesia operativa, Istituto
Geografico Militare, Firenze, 1988.
- A. Cina, Trattamento delle misure topografiche, Celid, Torino, 2002
Capitolo 4,5 - Claudio Pigato, AZIMUT Modulo: Rilievo topografico, Editrice Poseidonia, Bologna, 2001
Capitolo 6 - C. D'Arrigo, Appunti geometria dell'ellissoide di riferimento, Istituto Geografico Militare,
Firenze, 1990.
- G. Birardi, Corso di geodesia, topografia e fotogrammetria, Istituto Geografico Militare,
Firenze, 1965.
- G. Inghilleri, Topografia Generale, UTET,Torino, 1974
Capitolo 7 - A. Cina, GPS, Celid, Torino, 2000
- L. Biagi, I fondamentali del GPS, Geomatics Workbooks, 2000
(http://geomatica.como.polimi.it/workbooks/n8)
Capitolo 8 - M. A. Gomarasca, Elementi di geomatica, Associazione Italiana di Telerilevamento, 2004
Capitolo 9 - P. Bencini, Appunti di cartografia, Istituto Geografico Militare, Firenze, 1985
Capitolo 10 - G. Biallo, Introduzione ai Sistemi Informativi Geografici, MondoGis, 2005 (www.geoforus.it)

Fornire una panoramica completa dei temi legati al rilevamento e alla rappresentazione delle informazioni territoriali, fornendo anche gli elementi scientifici che ne consentono la comprensione. Tratteggiare la storia e l'evoluzione delle tecniche di rilievo, approfondendo le metodologie più moderne ed attuali: sistemi di riferimento globali, posizionamento GNSS, rilievo LIDAR sia territoriale che architettonico, sistemi informativi territoriali.

Conoscenze di matematica e geometria (Programma dell'esame di Istituzioni di Matematica): Sistemi di misura degli angoli, funzioni trigonometriche e loro relazioni, soluzione del triangolo rettangolo e qualunque. Geometria analitica, coordinate cartesiane e polari nel piano e nello spazio, equazione della retta, coefficiente angolare. Sistemi lineari e loro soluzioni. Calcolo matriciale. Derivate e differenziale di funzioni a più variabili, derivate parziali, differenziali totali, Sviluppi in serie di Taylor.

Lezioni frontali, esercitazioni di calcolo in aula, visione del funzionamento di alcuni strumenti topografici all'esterno

Compito scritto con soluzione numerica di problemi di topografia con l'uso di calcolatrice scientifica e domande concettuali a risposta breve. Dopo il superamento dello scritto, interrogazione orale su tutti gli argomenti del corso.

1.INTRODUZIONE AL CORSO
11.La georeferenziazione delle informazioni geografiche - Posizione del problema, ruolo della Geodesia, Topografia e Cartografia. Sequenzialità delle fasi del rilievo. Posizione degli oggetti, posizione assoluta e relativa.
2.RICHIAMI DI MATEMATICA
21.Misure angolari - Sistemi di misura degli angoli, passaggio fra i sistemi.
22. Richiami di trigonometria - Funzioni trigonometriche e loro relazioni. Soluzione del triangolo rettangolo. Soluzione del triangolo qualunque.
23.Richiami di geometria analitica - Coordinate cartesiane e polari nel piano. Coordinate cartesiane e polari nello spazio. Richiami di geometria analitica.
24.Richiami sui sistemi lineari - Sistemi lineari. Soluzioni dei sistemi lineari.
25.Richiami sul calcolo matriciale - Definizioni. Operazioni con le matrici. Matrici quadrate. Esempi di applicazioni del calcolo matriciale.
26.Derivate e differenziale di funzioni a più variabili - Derivate parziali, differenziali totali.
3.TRATTAMENTO DELLE MISURE
31.Teoria degli errori - Caratteristiche della misura, classificazione degli errori. Distribuzione normale, principi della Teoria degli Errori. Media, Principio dei Minimi Quadrati, varianza; scarto quadratico medio, coefficiente di correlazione.
32.Applicazioni della Teoria degli errori - Misure dirette di uguale precisione, livello di confidenza; Precision e Accuracy. Misure di diversa precisione; errore di una grandezze funzione di altre.
4.RILIEVO PLANIMETRICO
41.Misura degli angoli - Angoli di interesse in topografia, i goniometri altazimutali. Il teodolite, cannocchiali collimatori, condizioni costruttive, operazioni di verifica. Metodi di misura degli angoli, regola di Bessel. Teodoliti elettronici.
42.Misura delle distanze - Metodi diretti, metodi indiretti. Distanziometri elettronici. Stazioni totali.
43.Rilievo planimetrico - Coordinate nello spazio: cartesiane e polari, passaggio da polari a cartesiane. Coordinate nel piano: cartesiane e polari, passaggio da polari a cartesiane. Stazione fuori centro, irradiamento. Intersezione diretta, intersezioni inversa, trilaterazione. Poligonale aperta con controllo totale, poligonale chiusa.
44.Sistemi Iperdetermnati - Sistemi indeterminati, isodeterminati e iperdeterminati; compensazione ai minimi quadrati
5.RILIEVO ALTIMETRICO
51.Definizioni - Quantità altimetriche, classificazione delle livellazioni. Livellazione barometrica.
52.Livellazione geometrica - Il livello, autolivelli, livelli elettronici. Livellazione geometrica, esecuzione delle misure.
53.Livellazione trigonometrica - Livellazione trigonometrica, sfericità e rifrazione. Formule per le zenitali reciproche e le zenitali semplici.
6.ELEMENTI DI GEODESIA
61.La forma della Terra: il Geoide - Storia della forma della Terra. Le forze centrifughe, le forze newtoniane, la forza di gravità; il potenziale gravitazionale, le superfici equipotenziali, le linee di forza del campo. il geoide, modelli di geoide EGM. Coordinate sul geoide; lo sferoide, la gravità normale.
62.Geometria dell’ellissoide - Studio di una linea gobba, cerchio oscuratore, curvatura, normale principale. Studio di una superficie, sezioni normali principali, raggi principali di curvatura. Teoremi di Eulero e di Meusnier. L'ellissoide biassiale, coordinate sull'ellissoide, geografiche, cartesiane, sezioni normali e raggi principali di curvatura sull'ellissoide. Sfera media locale. Passaggio da coordinate geografiche a cartesiane, formule di Bowring; Sezioni normali, geodetiche e azimut; Teorema di Clairaut; Lunghezza di un arco di parallelo e di un arco di meridiano
63.Sistemi di Riferimento Locali Planimetrici - L'importanza del riferimento geodetico, sistemi locali e globali, sistemi planimetrici e altimetrici. Definizione dei sistemi locali, l’orientamento dell’ellissoide, deviazione della verticale. Realizzazione dei sistemi di riferimento, triangolazioni. Le reti come supporto alla cartografia, propagazione degli errori. Le reti fondamentali, materializzazione dei trigonometrici, Il primo sistema nazionale (Bessel su Genova), il sistema catastale; sistema ROMA40; sistema ED50.
64.Sistemi di Riferimento Locali Altimetrici - Definizione dei sistemi altimetrici, scelta e posizionamento della superficie di riferimento; il geoide in senso locale, il mareografo, i sistemi italiani. Realizzazione altimetrica, la rete altimetrica italiana, materializzazione dei caposaldi. Quote geoidiche e quote ellissoidiche, la separazione. Il geoide italiano, il modello ITALGEO2005.
65.Sistemi Geodetici di Riferimento Globali: I sistemi globali, il WGS84, il sistema ITRS, il sistema ETRS. La realizzazione italiana IGM95.
66.Passaggio fra Sistemi Geodetici - Rototraslazini piane, rototraslazioni spaziali, le relazioni di Helmert; I grigliati, il sistema Verto adottato dall’IGM, l'interpolazione. Verto On Line. Il software CartLab1.
7.POSIZIONAMENTO SATELLITARE
71.Il sistema GPS - Il principio di posizionamento, descrizione del sistema GPS. La costellazione, le stazioni di controllo, il calcolo delle orbite, le effemeridi broadcast. Il segmento utenti, ricevitori per navigazione, ricevitori geodetici.
72.Altri sistemi multisatelliti per il posizionamento - GNSS: Glonas, Galileo, Beidou, IRNSS, QZSS.
73.Il segnale GPS - La struttura del segnale, l’uso dei codici, le misure di pseudo-range, il posizionamento assoluto. Gli errori dello pseudo-range: dovuti ai satelliti, dovuti ai ricevitori, dovuti all’atmosfera. Le limitazioni intenzionali della precisione. Il posizionamento relativo, le misure di fase, le differenze, le doppie e triple differenze, il calcolo delle ambiguità.
74.I metodi di rilievo GPS - I metodi di bassa precisione, il point positioning, il differential pseudorange. I metodi ad alta precisione, la traslocazione, modalità statiche, modalità cinematiche. Il metodo RTK (Real Time Kinematic). DGPS da satellite.
75.Le reti GPS il Italia - Le reti per la correzione in tempo reale (NRTK), i network regionali, i network privati. La Rete Dinamica Naziomale (RDN), il decreto 10 nov 2011. Il monitoraggio della RDN, movimenti della placca e movimenti intraplacca.
8.REMORE SENSING
81.Fotogrammetria - Immagini fotografiche, immagini digitali. Geometria delle prese fotografiche, presa stereoscopica, collinearità. Il raddrizzamento fotografico. Rilievo aerofotogrammetrico, scala media del fotogramma, GSD. Fotogrammetria terrestre.
82.Formazione della carta - Evoluzione della cartografia moderna, aerofotogrammetria, fasi operative per la produzione di una carta: ripresa aerea, orientamenti, triangolazione aerea, fotointerpretazione, ricognizione, editing e strutturazione del DB geografico, vestizione cartografica e stampa.
83.Telerilevamento - Scene satellitari, immagini multispettrali. Interferometria SAR, il Laser scanning - Lidar
84.Modelli digitali di elevazione - Punti di quota nota (nuvole di punti), breakline, TIN, modelli a maglia regolare, interpolazioni fra i punti, curve di livello, carta delle pendenze; altre rappresentazioni dell'andamento altimetrico.
9.CARTOGRAFIA
91.Concetti generali e definizioni - Definizione di carta, concetto di scala, graficismo. Classificazione delle carte con la scala, caratteristiche delle varie scale, convenzionali. Classificazione secondo il contenuto, classificazione secondo il metodo di acquisizione; spoglio, generalizzazione, semplificazione, riposizionamento. Caratteristiche della carta.
92.Cartografia razionale - Posizione del problema, applicabilità delle superfici, curvatura totale, superfici particolari. Deformazioni, tipologie delle deformazioni, formule di corrispondenza, reticolati. Classificazioni secondo le deformazioni: conformi, equivalenti, afilattiche. Classificazione secondo il metodo di rappresentazione: proiezioni pure, per sviluppo e analitiche. Cenni sulle proiezioni Gnomonica e Steregrafica; Proiezioni per sviluppo cilindrico e conico; Cenni sulle rappresentazioni di Mercatore e conforme di Lambert. Cenni sulla rappresentazione di Gauss, Calcoli sul piano conforme di Gauss, convergenza del meridiano, riduzioni alla corda, riduzioni delle figure al piano di Gauss.
93.La cartografia italiana - Il primo sistema cartografico nazionale, Il sistema cartografico catastale. Sistema cartografico Gauss-Boaga, la vecchia carta al 25000 e al 100000. Sistema cartografico UTM, e TM, il 50000 ed il nuovo 25000, il reticolato UTM. Gli organi cartografici dello Stato.
94.Metodi per la rappresentazione dell'altimetria - Metodi geometrici: piani quotati, curve di livello, tinte ipsometriche. Metodi simbolici: tratteggio, sfumo, simboli orografici.
10.GIS
101.Terminologia e definizioni - Database geografico, Modelli geometrici vettoriali, raster e matrix; Georeferenziazione, File System e DBMS. Definizione di GIS. Natura e scopi di un GIS. Sistema informativo territoriale. Elementi costitutivi di un SIT, Infrastruttura Dati Territoriali.
102.Funzionalità di un GIS - Query spaziali, alcuni fra i principali operatori.
103.Componente spaziale - Primitive geometriche, primitive topologiche. Relazioni topologiche, modelli topologici standard. Il passaggio fra sistemi di riferimento all'interno dei GIS, le griglie nel formato NTv2, i codici EPSG.
104.Formati di interscambio - Shapefile, HTML, XML, GML.
105.INSPIRE - Direttiva "INSPIRE", Standard nazionali.
106.Metadati - Metadati generali, metadati operativi.