90029 - GEOSTATISTICS AND ENVIRONMENTAL MODELLING

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso intende fornire gli elementi necessari per caratterizzare e modellizzare una georisorsa, in progetti di sfruttamento e ripristino ambientale.

Contenuti

Obbiettivi

I problemi legati alle georisorse minerarie e ambientali sono molteplici, come ad es.

• la selezione della parte utile di un giacimento da coltivare
• la definizione di un'area inquinata;
• la cartografia delle distribuzioni spaziali e temporali di sostanze;
• l'ottimizzazione di una campionatura.

Tutti questi problemi si basano sull'elaborazione di grandezze che sono delle Variabili Regionalizzate e che sono note normalmente solo in alcuni punti, ove sono disponibili i campioni. La varietà di queste grandezze è molto ampia, e va dalle concentrazioni spazio-temporali in terreni/falde/aria; alla porosità/densità/permeabilità, alle temperature, alle quote/profondità/spessori, al colore della superficie di lastre di rocce ornamentali. Anche i settori interessati sono molteplici, com ad es. l'ingegneria mineraria e petrolifera, l'agricoltura e la pesca, le scienze della vita.

La Geostatistica consente di definire e caratterizzare quantitativamente la variabilità spaziale, temporale e spazio-temporale di queste grandezze. Lo studio della variabilità è necessario per arrivare ad una corretta soluzione del problema che normalmente non è di natura deterministica e richiede il calcolo dell'affidabilità della soluzione stessa. Una corretta analisi consente di ottimizzare i risultati in termini economici.

Il corso intende fornire una preparazione di base per affrontare e risolvere problemi basati sulle Variabili Regionalizzate, cioè di tutte le grandezze che caratterizzano le georisorse e l’ambiente. In particolare saranno sviluppati i vari modelli necessari alla soluzione dei problemi.

Programma
INTRODUZIONE ALLA GEOSTATISTICA
- I problemi, le grandezze in gioco.
- Variabili Regionalizzate (VR) e approccio probabilistico alla soluzione dei problemi
- Richiami di probabilità
- Introduzione alle Funzioni Aleatorie (FA)

GEOSTATISTICA MONOVARIATA STAZIONARIA
- I problemi "stazionari"
- Variogramma sperimentali e modello
- La stima lineare: Krigaggio Ordinario e Semplice
- La regolarizzazione, il variogramma, la stima e le varianze (estensione, stima, dispersione) di grandezze con supporto non puntuale

GEOSTATISTICA MONOVARIATA NON STAZIONARIA
- I problemi "non stazionari"
- Funzioni Aleatorie non stazionarie (FANSt)
- La deriva e il variogramma delle fluttuazioni
- Il Krigaggio Universale
- FA Intrinseche di ordine k (FAI-k)
- Krigaggio di FAI-k

GEOSTATISTICA MULTIVARIATA
- I problemi "multivariati"
- Analisi multivariata
- Variogrammi incrociati
- Il Cokrigaggio
- La Deriva Esterna e revisione Krigaggi.

SELEZIONE
- I probemi che implicano una selezione
- Funzione obiettivo e ottimizzazione della campionatura

 

Testi/Bibliografia

• Bruno, Roberto APPUNTI delle LEZIONI (power point)

• Raspa, G. & Bruno, R. APPUNTI di GEOSTATISTICA (pdf)

• Chiles, J.P. & Delfiner, Pierre (1999) - Geostatistics - Wiley Series in Probability and Statistics, - John Wiley and sons, Inc., 687 pp.

Metodi didattici

Nel modulo I le lezioni affronteranno l'introduzione alla teoria.

• Ogni lezione comincia con l'introduzione a una tipologia di problema reale legato alle georisorse.Verranno discussi questi problemi e sarà individuato l’approccio necessario ad ottenere delle soluzioni.
• Successivamente, la lezione sviluppa la teoria specifica per ottenere gli strumenti necessari alla soluzione del problema.

Le esercitazioni addestreranno gli studenti allo sviluppo su foglio elettronico di strumenti di calcolo semplici e all'uso dei sw commerciali.

Nel modulo II saranno svolti dei lavori individuali.

• Ogni studente dovrà svolgere una "tesina", scegliendo un problema da risolvere e raccogliendo i dati necessari.
• L'analisi del problema e delle soluzioni sarà sviluppata collettivamente.
• Gli studenti dovranno applicare le nozioni teoriche e mettere a punto strumenti operativi specifici per ottenere la soluzione al proprio problema.

La discussione della tesina sarà l'oggetto dell'esame.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame consiste in:

• una prova scritta al termine del modulo I;
• la discussione della tesina.

La prova: verifica la cognizione della teoria con semplici applicazioni numeriche.

La tesina: propone un problema concreto da risolvere costringe a mettere in pratica gli insegnamenti teorici e gli strumenti di calcolo idonei per risolvere i problemi.

Strumenti a supporto della didattica

• Le lezioni sono presentate con proiezione di files power-point supportate da sviluppi alla lavagna.
• Le esercitazioni sono svolte presso il Laboratorio Didattico-Informatico.

Nelle esercitazioni, oltre ai programmi Microsoft Office (EXCEL) e' utilizzato sw geostatistico freeware. In particolare sono usati:

• FAIPACK
• MULTIGEO
• ...

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Roberto Bruno