31444 - TOPOGRAFIA T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire gli elementi di base delle discipline geomatiche con particolare riferimento alla topografia piana, gli apparati di misura classici e satellitari e la cartografia nazionale. Uso degli strumenti topografici (apparati di misura, uso della cartografia IGM).

Programma/Contenuti

Conoscenze preliminari consigliate:

L’allievo che accede a questo insegnamento deve possedere nozioni di base sui seguenti argomenti:

  • Elementi di Trigonometria
  • Elementi di calcolo differenziale
  • Elementi di algebra
  • Basi di statistica

Tipicamente queste nozioni sono acquisite dal superamento delle materie di Analisi Matematica, geometria e Laboratorio di trattamento dati per l'Ingegneria ambientale, presenti ai primi anni delle lauree appartenenti alla classe di laurea L7 Ingegneria civile e Ambientale.

GEODESIA

Forma della terra. Problema del rilievo – Cenni sulla composizione e sul moto della terra – Sistema di coordinate geocentrico. Impostazione classica del rilievo – Campo gravitazionale – Geoide – Quote ortometriche – Sistema di coordinate naturali – Potenziale normale e perturbativo – Superfici di livello. Ellissoide di riferimento e suo orientamento – Coordinate ellissoidiche – Ondulazioni del geoide – Sistemi geodetici (Datum) – Osservabili classici: angoli, distanze, quote ortometriche

Geometria dell'ellissoide. Sezioni dell'ellissoide: normali, principali – Raggi di curvatura – Trasformazione tra sistema geografico e geocentrico – Sistema geodetico locale.

Posizionamento di punti. Geodetiche – Teoremi geodesia operativa – Sviluppi di Puiseux Weingarten – Superfici approssimate di riferimento: campo topografico e geodetico. Rete geodetica Italiana tradizionale.

TEORIA DEGLI ERRORI

Probabilità (Richiami): definizioni, eventi semplici e composti.

Variabili Casuali. (Richiami) Variabili continue e discrete – Funzione cumulativa e funzione densità di probabilità mono e bidimensionale – Probabilità associata ad un intervallo di valori: intervallo di confidenza – Parametri di una distribuzione (centralità e dispersione) – Variabile standardizzata – Covarianza e coefficiente di correlazione. Campione (Richiami). Stima di media e varianza campionaria –Caratteristiche di una stima – Criterio di rigetto di dati. Propagazione della media e della varianza. Casi lineare e non lineare, mono e pluridimensionale. Compensazione delle osservazioni. Tipi di errori – Vincoli tra le osservazioni – Ridondanza – Criterio dei Minimi Quadrati. Metodo delle osservazioni indirette. Modello funzionale e statistico – Osservabili con vincoli lineari – Soluzione e calcolo della stima delle incognite – Modelli non lineari e iterazioni – Proprietà statistiche delle stime – Linearizzazione delle equazioni all'angolo azimutale, di direzione e alla distanza – Equazioni al dislivello ed alla base GPS. Calcolo di una rete. Compensazione intrinseca – Analisi dei residui – Precisione di una rete. Inserimento in una rete preesistente: compensazione vincolata e trasformazione conforme.

RILIEVO

Reti trigonometriche. Reti nazionali altimetriche – planimetriche – GPS. Procedura del rilievo: dal generale al particolare – Reti – Inquadramento, appoggio e dettaglio.

Rilievo planimetrico. Riduzione delle misure alla superficie di riferimento – Schemi elementari di rilievo: intersezioni (in avanti, laterali, all'indietro), polari (irradiamento), rami di poligonale – Poligonali vincolate e chiuse – Rilievo di dettaglio.

Rilievo altimetrico. Tipi di quote e superfici di riferimento – Livellazione trigonometrica: schema, strumentazione necessaria, reciproca, da un estremo – Rifrazione – Precisioni raggiungibili – Livellazione geometrica: schema, strumentazione necessaria – Linea di livellazione: preparazione,esecuzione e controllo – Precisioni raggiungibili nella livellazione geometrica di precisione.

Misura di dislivello ellissoidico tramite GPS e ondulazione.

Rilievo GPS. Preparazione e pianificazione – Sessioni e basi indipendenti – Compensazione delle basi – Trasformazione nel sistema nazionale

STRUMENTI E METODI OPERATIVI DI IMPIEGO

Misura di angoli. Teodoliti. Parti costitutive: assi, cannocchiale collimatore, cerchi graduati, apparati di lettura, livelle, sistemi pendolari – Messa in stazione – Metodo di lettura di angoli azimutali: regola di Bessel, strati – Lettura di angoli zenitali – Zenit strumentale.

Teodoliti elettronici. Misure automatiche e memorizzazione dati

Misura di distanze. Geodimetri. Principio di funzionamento – Equazione fondamentale – Precisioni strumentali, effetto ambiente.

Stazioni totali. Flusso misure – calcoli.

Misura di dislivelli. Livelli. Parti costitutive – Livello di precisione – Stadie invar – Livellazione dal mezzo – Precisione di una battuta e di una linea.

G.P.S. Principio di funzionamento del sistema – Segmenti spaziale, di contollo, utente – Il segnale GPS – Errori sistematici – Osservabile pseudo range e fase – Processamento delle basi: differenze di fase, interruzioni, ambiguità.

CARTOGRAFIA

La rappresentazione cartografica. Deformazione e moduli – Leggi della rappresentazione – Rappresentazioni conformi, equazione generale – Rappresentazione di Gauss – Uso geodetico della rappresentazione di Gauss. Il sistema cartografico Gauss Boaga – Il sistema cartografico UTM UPS – La cartografia dell'IGM – Cartografia regionale – Cartografia numerica (cenni).

Testi/Bibliografia

Appunti del docente fruibili gratuitamente in AMS Campus Unibo

Metodi didattici

Il corso è organizzato con lezioni teoriche e alcune esercitazioni pratiche volte alla presa visione del funzionamento degli strumenti topografici classici di rilievo

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'Esame consiste in un colloquio Orale tipicamente articolato in questo modo:

  1. dimostrazione o descrizione di una delle tecniche di rilievo
  2. definizione delle sistema di riferimento/superficie di riferimento idonea al rilievo in determinati contesti
  3. valutazione delle precisioni del sistema a partire dalle precisioni strumentali e concludendo con l'applicazione della propagazione della varianza
  4. valutazione, descrizione o lettura di una tavoletta 1:25.000 IGMI.

La votazione finale sarà una media tra le 3/4 domande poste al candidato. (prenotazione mediante almaesami unibo)

Strumenti a supporto della didattica

Ai fini della comprensione di alcune parti del corso vengono pianificate esercitazioni pratiche di laboratorio (generalmente 6 ore) centrate sul principio di funzionamento di strumenti topografici classici.

In particolare

  • Teodolite
  • Stazione Totale
  • Autolivello analogico e digitale

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefano Gandolfi