30482 - RILIEVO E ANALISI TERRITORIALE CON APPLICAZIONI GIS

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Istruzione di qualità Città e comunità sostenibili Consumo e produzione responsabili La vita sulla terra

Anno Accademico 2020/2021

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente acquisisce le basi della cartografia tradizionale e digitale e i principali contenuti tecnici e metodologici relativi e alle più avanzate tecniche di analisi territoriale e di rilievo e modellazione di dettaglio del territorio. In particolare, lo studente è in grado di utilizzare le basi dati di comune impiego nella gestione e progettazione del territorio e nella progettazione degli spazi aperti, di effettuare lanalisi del territorio e del paesaggio e di pianificare e eseguire un rilievo territoriale e la relativa restituzione. Lo studente è in grado di comunicare e lavorare in equipe con figure professionali diverse (ingegneri, architetti, pianificatori, paesaggisti, urbanisti, geografi, ecologi del paesaggio, ..), anche ai fini della stesura ed interpretazione di elaborati cartografici.

Contenuti

Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento è in possesso di una buona preparazione nei fondamenti della matematica, della statistica e del disegno. Tali conoscenze e competenze sono fornite dagli insegnamenti di base erogati durante il primo anno di corso.

Contenuti teorici [tot. 30 ore]

Unità didattica 1) Presentazione del corso e introduzione alla topografia

Illustrazione del programma e delle modalità di svolgimento delle attività didattiche teoriche e pratico-applicative. Presentazione del calendario delle attività (soggetto ad eventuali aggiornamenti qualora il maltempo renda non praticabili nelle date preventivate le attività in esterna), illustrazione delle modalità di esame, di ricevimento e di fruizione del materiale didattico.

Elementi di geodesia e di cartografia: introduzione al rilevamento ed alla rappresentazione del territorio ed alla geomatica. Rilievo planimetrico e altimetrico: relazioni tra superficie fisica della terra e superfici di riferimento, impostazione generale del problema del rilievo: le misure e le operazioni di rilievo. La rappresentazione cartografica del rilievo. Procedure operative del rilievo, dal generale al particolare: inquadramento, raffittimento, dettaglio.

Superfici di riferimento: geoide, ellissoidi di rotazione, relazioni tra superficie fisica della terra, ellissoide, geoide. Datum, coordinate geografiche, coordinate piane. Le superfici di riferimento approssimate e ambiti di validità ai fini del rilievo planimetrico ed altimetrico.

Conoscenze e competenze attese: al termine di questa unità didattica lo studente conosce i principi geodetici che regolano il rilievo e la rappresentazione di porzioni di superficie terrestre, e sa adottare le scelte operative di inquadramento e di riferimento più opportune in funzione del tipo di rappresentazione da effettuare e di estensione dell'area.

Unità didattica 2) Cartografia e sistemi informativi geografici

La rappresentazione cartografica piana: deformazioni, principali tipologie di rappresentazione cartografica (proiezioni prospettiche e per sviluppo), la scala della rappresentazione e l'errore di graficismo. Nozioni di carattere generale sulle carte: quadro di unione e taglio cartografico, precisione, derivazione, cartografia di base e tematica.

La proiezione di Gauss. Le rappresentazioni cartografiche utilizzate in Italia.

Il sistema UTM (UTM ED-50 e UTM-WGS84). La cartografia italiana: cenni alla carta dell'IGMI nella proiezione di Flamsteed, la cartografia IGMI nella proiezione di Gauss-Boaga, il sistema di riferimento ufficiale attualmente in uso UTM-WGS84. Edizioni della cartografia IGMI.

L'uso dei reticolati geografici e chilometrici sulle carte.

Sistemi di coordinate geografiche e sistemi di coordinate cartografiche piane: passaggio tra sistemi.

La cartografia tecnica regionale e comunale: caratteristiche generali, contenuti, precisione, tecniche di rilievo ed aggiornamento, legenda.

Cartografia catastale: caratteristiche generali, catasto terreni e catasto fabbricati, quadro di unione, fogli di mappa, particella catastale, aggiornamento.

Carte di uso del suolo: Corine Land Cover, carte di uso del suolo della regione Emilia-Romagna (edizioni riferite al XIX secolo, al 1976, al 1994, al 2003, al 2008, al 2011, al 2014): caratteristiche generali, scala e unità minima cartografata, struttura della legenda, mappe, confronti tra mappe.

La cartografia numerica, i sistemi georelazionali per la rappresentazione digitale delle informazioni spaziali e la gestione delle informazioni territoriali, la tematizzazione delle mappe con i GIS, i criteri e gli strumenti dell'analisi territoriale condotta tramite i GIS. Gli indicatori per l'analisi territoriale, ambientale e del paesaggio. Esempi di WebGIS.

L'analisi territoriale con i GIS: uso di mappe vettoriali e raster, analisi di densità e prossimità, interpolazione, overlay mapping, riclassificazione, cenni di analisi di rete e 3D. Problemi di land suitabilty / site suitability: principi generali, impostazione del modello concettuale, analisi delle mappe di base e sintesi delle mappe tematiche.

Conoscenze e competenze attese: al termine di questa unità didattica lo studente conosce le caratteristiche tecniche ed i campi di applicazione delle cartografie di base e tematiche di comune impiego nella gestione del territorio e sa leggerle ed impiegarle come base di riferimento nella progettazione e gestione degli spazi aperti. Lo studente è inoltre in grado di impostare semplici modelli lineari di analisi del territorio a partire dalle principali categorie di dati vettoriali e raster di base nell'ambito di applicazioni nel settore ambientale, paesaggistico ed agroforestale.

Unità didattica 3) Rilievo del territorio

I principi del rilievo territoriale e delle misure topografiche per la produzione e l'aggiornamento cartografici, la gestione del territorio, il monitoraggio ambientale, la progettazione e la realizzazione di interventi sul paesaggio.

Introduzione al rilievo tradizionale, al rilievo satellitare ed al rilievo misto.

Le tecniche e i principali strumenti per il rilievo territoriale di dettaglio di tipo tradizionale e i relativi metodi operativi di impiego. Il rilievo per coordinate polari nello spazio: passaggio coordinate polari / coordinate cartesiane. Le misure nel rilievo tradizionale: angoli orizzontali, angoli verticali, distanze. Distanza inclinata, distanza ridotta alla superficie di riferimento, dislivello. La stazione totale: presentazione e funzionamento, messa in stazione, collimazione e misura. La misura delle distanze. La misura dei dislivelli: livellazione trigonometrica, livellazione geometrica. Il rilievo di dettaglio (rilievo celerimetrico). Misure e errori di misura: cenni alla compensazione empirica e rigorosa delle misure. Poligonali: compensazione empirica delle poligonali. Reti per l'appoggio del rilevamento, vertici IGMI e punti fiduciali catastali.

Il rilievo satellitare GNSS: il sistema, principi generali, posizionamento assoluto e relativo, misure statiche/dinamiche, postprocessing e tempo reale, rilievo DGPS e RTK, errori, la quota nel rilievo GPS, elaborazione dei dati, la pianificazione delle sessioni di rilievo.

Conoscenze e competenze attese: al termine di questa unità didattica lo studente conosce le principali tecniche di rilievo strumentale di dettaglio del territorio tramite misure dirette a terra, i relativi campi ed ambiti di applicazione, livelli di accuratezza, e modalità operative, e sa individuare autonomamente gli strumenti e le modalità operative tecnicamente più idonee, in funzione dell'estensione, della tipologia e della complessità dell'area, dell'obiettivo specifico del rilievo, delle caratteristiche dell'area stessa e delle condizioni operative.

Attività pratico/applicative [tot. 30 ore]

Unità didattica 4) Esercitazioni di cartografia numerica e Sistemi Informatici Geografici

Argomenti trattati: presentazione della suite ArcGIS (ArcMap, ArcToolbox, ArcCatalog). Principali comandi e funzioni. Banche dati di cartografie digitali online (geoportali, download, web services: servizi WMS e servizi ArcGIS, ...). Caricamento, tematizzazione e interrogazione di mappe vettoriali e raster. La gestione delle immagini nei GIS. Interoperabilità dei dati. Creazione ed editing di mappe e tabelle degli attributi. Vettorializzazione e cenni di fotointerpretazione. Creazione di report. Selezione di oggetti in funzione degli attributi e della posizione, selezioni complesse. Join e spatial join. Definizione e trasformazione dei sistemi di riferimento. Principali funzioni di geoprocessing: analisi di prossimità e di densità, buffer, overlay mapping, estrazioni, mosaicature. Analisi ed interpretazione delle mappe di uso del suolo e delle variazioni nell'uso del suolo (valutazioni aggregate, mappe e matrici di transizione). Impostazioni tavole per la stampa e l'esportazione: creazione legenda, gestione di più dataframe. La georeferenziazione di mappe raster. Cenni di creazione e gestione di geodatabase. Calcolo di semplici indici di struttura del paesaggio tramite i GIS.

Questa unità didattica fornisce conoscenze per l’uso di sistemi GIS e per il loro impiego per la lettura di cartografie che sono propedeutiche alle attività condotte nell'insegnamento di Pianificazione territoriale e paesaggistica (3° anno). In particolare, dopo avere appreso le principali funzionalità della piattaforma GIS, gli studenti predisporranno un progetto GIS su di un’area studio fornita dal docente, effettuando su di essa alcune analisi di base, quali un’analisi dell’evoluzione dell’uso del suolo ed alcune analisi relative al sistema strutturale/infrastrutturale, ai sistemi verdi, alle dotazioni ambientali e agli aspetti demografici, e producendo un elaborato costituito da alcune cartografie tematiche di sintesi.

Unità didattica 5) Esercitazioni di rilievo territoriale

Esecuzione di un rilievo celerimetrico con stazione totale: pianificazione, messa in stazione, rilievo di dettaglio.

Esecuzione di un rilievo topografico satellitare. Descrizione degli elementi del territorio e modellazione 3D del territorio tramite il rilievo di piani quotati e delle linee di discontinuità morfologica. Rilievo di punti singoli, di traiettorie e di punti derivati. Collegamento di rilievi distinti.

Restituzione del rilievo con tecniche digitali: analisi ed interpretazione dei libretti topografici digitali, elaborazione dei dati rilevati tramite la stazione totale e i ricevitori GNSS tramite software topografici specifici, restituzione vettoriale ed esportazione in ambiente CAD di piante, prospetti, modelli 3D, profili ; collegamento tra rilievi successivi e inserimento del rilievo in mappa.

Conoscenze e competenze attese: al termine delle unità didattiche 4 e 5 lo studente sa impostare, pianificare ed eseguire in autonomia le principali operazioni di un rilievo territoriale curandone la relativa restituzione. Lo studente sa altresì valutare i risultati di un rilievo in funzione dell'ambito di applicazione e della relativa precisione attesa. Al contempo lo studente sa impostare e sviluppare un rilievo in equipe, interagendo con altri operatori. Lo studente è inoltre in grado di interagire con altri professionisti nella filiera del progetto del verde e del paesaggio relativamente agli aspetti di rilievo e rappresentazione del territorio, acquisendo autonomia di giudizio e abilità comunicative e relazionali.

Testi/Bibliografia

Il materiale didattico è reso disponibile su "Virtuale"(all'inizio del corso viene resa disponibile una versione preliminare dell'intero materiale; eventuali modifiche a tale versione che si rendessero necessarie in funzione dello svolgimento delle lezioni sono rese disponibili durante lo svolgimento del corso). Il materiale distribuito dal docente costituisce un utile base per lo studio dell'esame se accompagnato dagli appunti di lezione.  Per ulteriori approfondimenti e in particolare nei casi in cui non si frequentino o si frequentino solo parzialmente le lezioni si consiglia di fare riferimento a capitoli specifici dei seguenti testi, previo contatto con il docente: Sistemi Informativi Territoriali, F. Migliaccio, D. Carrion, UTET Università, 2020. Misure, rilievo, progetto  per Costruzioni, ambiente e territorio, Renato Cannarozzo, Lanfranco Cucchiarini, William Meschieri, Zanichelli, 2012; GIS e ambiente, Guida all'uso di ArcGIS per l'analisi del territorio e la valutazione ambientale. Giancarlo Graci, Paolo Pileri, Marco Sedazzari, Dario Flaccovio Editore, 2008; Manuale ArcGIS 10, Guida pratica con esercizi svolti, Autori: Giovanni Salerno - Barbara Guandalini. 

Metodi didattici

Le nozioni teoriche sono impartite tramite lezioni frontali supportate dalla videoproiezione del materiale didattico. Le conoscenze di carattere pratico e applicativo sono fornite tramite dimostrazioni ed esercitazioni guidate condotte attraverso l'impiego di software GIS per l'analisi territoriale, di strumenti digitali per il rilievo territoriale, nonché tramite software di modellazione e restituzione grafica del rilievo.

In particolare, il corso si articola in tre unità didattiche teoriche, che si svolgono in aula e nelle quali lo studente acquisisce i principali elementi relativi alla cartografia ed al rilievo del territorio con tecniche sia tradizionali che satellitari, ed in due unità didattiche pratico/applicative, che si svolgono sia in laboratorio informatico, che in esterna e in aula.

In particolare:

- le esercitazioni di cartografia numerica e GIS (unità didattica 4) si svolgono, a partire dal termine delle lezioni di Cartografia e sistemi informativi geografici (unità didattica 2), nel laboratorio informatico, dove gli studenti apprendono le principali funzionalità e i principali comandi del GIS svolgendo le attività sulle workstation seguendo quanto mostrato dal docente tramite videoproiezione della propria postazione. Le esercitazioni prevedono l'utilizzo di mappe digitali in formato vettoriale e raster e di immagini aeree e satellitari fornite dal docente e disponibili attraverso le banche dati online accessibili direttamente tramite ArcGIS. Dopo avere appreso le principali funzionalità del GIS, gli studenti – con la supervisione e guida del docente – predispongono un progetto GIS su di un’area studio fornita dal docente, effettuano su di essa alcune analisi di base, quali un’analisi dell’evoluzione dell’uso del suolo ed alcune analisi relative al sistema strutturale/infrastrutturale, ai sistemi verdi, alle dotazioni ambientali e agli aspetti demografici, e producono un elaborato costituito da alcune cartografie tematiche di sintesi. Tale elaborato e il relativo progetto GIS saranno oggetto di valutazione in sede d’esame (gli studenti che non possono frequentare le lezioni devono contattare il docente per concordare le modalità di svolgimento di tali elaborati).

- le esercitazioni di rilievo territoriale (unità didattica 5) si svolgono, durante e al termine del unità didattica 3, in esterna, per quanto attiene alle fasi di rilievo, ed in aula per quanto riguarda le fasi di restituzione del rilievo tramite software topografici (tramite videoproiezione del PC del docente).

Lo studente durante le esercitazioni apprende le modalità di rilievo di dettaglio dei principali elementi antropici e naturali del territorio, con particolare attenzione alla vegetazione.

La mancata partecipazione alle esercitazioni non preclude il superamento dell’esame: chi non può frequentarle deve contattare il docente per concordare un’attività sostitutiva.

n.b. Le attività didattiche teoriche e pratiche del primo ciclo di lezioni 2020/21 si svolgeranno regolarmente in presenza per tutti gli studenti compatibilmente con le condizioni sanitarie e con le normative in vigore relativamente all’emergenza COVID-19. Le attività didattiche e i laboratori universitari saranno ad ogni modo garantiti anche on line.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso un colloquio orale durante il quale vengono valutate le conoscenze e le competenze acquisite in merito a ciascuna delle unità didattiche teoriche e pratico/applicative. In particolare allo studente viene posta una domanda per ciascuna delle unità didattiche 1, 2 e 3, per poi procedere con la discussione dell’elaborato GIS prodotto nell’ambito dell’unità 4 e delle relative funzionalità GIS impiegate (gli studenti devono portare all’esame una versione cartacea dell’elaborato, una versione digitale in PDF dello stesso, e il progetto GIS e relativi file sorgente utilizzati per generare l’elaborato) (gli studenti che non possono frequentare le lezioni devono contattare il docente per concordare le modalità di svolgimento di tale elaborato), e con un quesito applicativo che verte sull'impiego della cartografia e/o sulla esecuzione di un rilievo del territorio, finalizzati alla verifica delle conoscenze e competenze acquisite nelle unità didattiche 4 e 5: allo studente viene presentato un tema ispirato ad un ipotetico caso applicativo reale semplificato, che lo studente è tenuto ad argomentare oralmente illustrando le procedure e le metodiche da impiegare per la risoluzione del problema, mettendo a sistema le conoscenze e le competenze acquisite in merito alla produzione/aggiornamento/impiego di elaborati cartografici ed alla impostazione/esecuzione di un rilievo topografico. Lo studente deve raggiungere un livello sufficiente di preparazione in tutte le unità didattiche, e la valutazione complessiva è formulata dalla commissione tenendo conto congiuntamente del livello di conoscenze e competenze acquisite dallo studente relativamente ai contenuti di tutte le unità didattiche.

In particolare il voto sarà determinato come segue:

  • domanda relativa ai contenuti teorici dell’unità didattica 1: 20%
  • domanda relativa ai contenuti teorici dell’unità didattica 2: 20%
  • domanda relativa ai contenuti teorici dell’unità didattica 3: 20%
  • discussione dell’elaborato GIS prodotto nell’ambito dell’unità 4 e delle relative funzionalità GIS impiegate: 20%
  • quesito applicativo relativo all'impiego della cartografia e/o alla esecuzione di un rilievo del territorio: 20%

Le date, gli orari e le sedi delle prove d'esame sono pubblicati sul sito del corso di laurea. Per iscriversi agli appelli utilizzare l'applicativo web AlmaEsami. Per ragioni di propedeuticità è fortemente consigliato di sostenere l'esame non prima di avere superato quelli di Matematica con elementi di statistica e di Storia del paesaggio e disegno.

La mancata partecipazione alle esercitazioni non preclude il superamento dell’esame: chi non può frequentarle deve contattare il docente per concordare un’attività sostitutiva.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni teoriche in aula si avvalgono di PC e videoproiettore.

Le esercitazioni si avvalgono di software GIS per l'analisi territoriale (suite ArcGIS 10), di strumenti digitali per il rilievo territoriale (stazione totale, coppia di ricevitori satellitari GPS+Glonass utilizzati in modalità DGNSS RTK ), e di software di modellazione e restituzione grafica del rilievo.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Daniele Torreggiani