APPLICAZIONI DI GIS E TELERILEVAMENTO
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- PAOLO CIAVOLA
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- GEO/04
Obiettivi formativi
- Il telerilevamento è una delle fonti principali di dati utili all’analisi territoriale/ambientale, già da alcune decadi, ed è stata applicato fin dagli esordi alle tematiche proprie delle scienze della terra.
Il progresso tecnologico recente che investe tutto il comparto dell’EO (piattaforme, sensori, software, etc.) rinnova l’interesse per questa disciplina, chiamata in ambito internazionale Remote Sensing (RS).
Attualmente la rappresentazione e la produzione cartografica vengono condotte in ambiente GIS (Geographic Information System). Il GIS costituisce lo strumento privilegiato per la gestione dei dati spaziali o geografici: dalla loro raccolta/archiviazione, passando per l’analisi e arrivando all’output cartografico.
L’obiettivo principale del corso è quello di offrire allo studente le conoscenze di base utili, a trattare alcuni dei più comuni dati telerilevati (foto aeree, immagini satellitari multispettrali), analizzandoli ed interpretandoli in ambiente GIS, per la produzione di cartografia tematica. Saranno presentati, brevemente, anche i principi scientifici e il background teorico che supportano queste discipline (principi fisici del RS e GIScience). Dopo una panoramica generale delle metodologie più usate, il corso si focalizzerà sull’utilizzo delle immagini e dei moduli più utili all’applicazione nelle geoscienze.
Il corso, accanto alla trasmissione delle conoscenze teoriche prevede l’apprendimento guidato di metodologie di lavoro attraverso esercizi pratici tramite strumenti software.
Molti operatori territoriali utilizzano il telerilevamento e i GIS per studiare e gestire i fenomeni ambientali di varia natura. Questi strumenti, sicuramente utili a supporto della ricerca, sono quindi spendibili anche in ambito professionale.
Le competenze teoriche trasmesse saranno spesso affiancate da esempi applicativi, illustrati attraverso la presentazione di casi studio concreti. Le esercitazioni pratiche al PC sono finalizzate ad acquisire alcune delle abilità principali dei GIS e del Telerilevamento:
- la costruzione di file vettoriali e della componente attributiva
- file raster, visualizzazione singole bande, composizione a falsi colori e tecniche di miglioramento dell’immagine
- analisi spaziale di base
-interpretazione e produzione di cartografia tematica (geomorfologica, geologica, mappatura del rischio, etc.) Prerequisiti
- Conoscenze informatiche di base
Contenuti del corso
- Il corso prevede 48 ore di didattica, che saranno dedicate a lezioni teoriche frontali e casi studio (24 ore) ed esercitazioni pratiche al PC (24 ore).
Di seguito gli argomenti principali che saranno trattati nelle lezioni teoriche:
La Geomatica. La scienza e la tecnologia del problem solving. Introduzione ai Geographical Information System (G.I.S.) e cenni storici. Cartografia tradizionale e cartografia numerica. Datum e Sistemi di Riferimento (SR), mondiali ed italiani. Metodi e software per le trasformazioni. Utilizzo banche dati geografici e topografici, nazionali e regionali. La rappresentazione dello spazio e del dato geografico, modello vettoriale e modello raster. Geodatabase e servizi WebGis. Modelli di elevazione digitali (DEM). Gestione layer. La topologia, l’analisi spaziale, la georeferenziazione. Utilizzo dei principali sistemi di analisi geospaziale (geoprocessing) e fotointerpretazione. Generazione cartografia digitale tematica. Errori e incertezze nei geo-dati . Principali campi applicativi dei GIS. (12 ore)
Definizione di telerilevamento. Richiami sintetici ai principi fisici del Telerilevamento. Interazioni atmosferiche, interazioni coi target e la risposta spettrale. Principali sensori: passivi e attivi. Immagini digitali ed analogiche. Piattaforme e satelliti. Fotografia aerea. Fotointerpretazione; il pre- e post- processing delle immagini; miglioramento, trasformazione, classificazione ed analisi. Li.D.A.R. aereo e terrestre (TLS), principi fisici e tecnici, strumenti e sensori; errori intrinseci; tecniche di rilievo e di elaborazione dati 3D. Casi applicati. Cenni di fotogrammetria digitale; l’ algoritmo di Structure from Motion (SfM); caratteristiche droni (U.A.V.), tecniche di rilievo e principali applicazioni. Global Positioning System (GPS), principi, funzionamento e applicazioni (12 ore)
Le esercitazioni riguarderanno gli argomenti teorici trattati:
le esercitazioni dedicate all’ambiente G.I.S., saranno svolte tramite il software opensource Qgis (usando la più recente Long Term Release), e verteranno sull’apprendimento delle funzioni basilari del linguaggio G.I.S., unitamente ad alcune tecniche di geoanalisi spaziale. L’archiviazione dei dati spaziali, la georeferenziazione, la costruzione di file vettoriali, l’utilizzo di dati tridimensionali, l’approccio a modelli di elevazione digitali (D.E.M.) e la produzione di cartografia digitale tematica, sono alcuni esempi. (20 ore)
Il corso prevede inoltre lezioni pratiche di telerilevamento, tecniche di visualizzazione e analisi dei dati per il mapping geomorfologico e geologico. Tecniche di rilievo del territorio tramite UAV e Laser Scanner(4 ore). Metodi didattici
- Il corso prevede lezioni teoriche frontali, esempi applicativi ed esercitazioni pratiche al computer utilizzando il PC portatile dello studente. Qualora in seguito all'emergenza sanitaria COVID-19 il distanziamento imponga restrizioni all'accesso ai laboratori verranno svolti turni.
Verranno svolti vari seminari su tematiche specifiche da parte di esperti qualificati. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame consiste in due prove svolte contestualmente.
Una prova pratica: esercizio GIS al PC inerente l’utilizzo combinato di moduli già applicati durante il corso
Una prova scritta: partendo dalla discussione dei risultati ottenuti nella prova pratica si spazierà poi su alcuni degli argomenti teorici trattati nelle lezioni Testi di riferimento
- Dispense del docente.
Documentazione di QGIS
https://qgis.org/it/docs/index.html
Free web book: Geospatial Analysis 5th Edition. 2015 (de Smith, Goodchild, Longley)
http://www.spatialanalysisonline.com/
Tutorial Canadian Center of Remote Sensing.
http://www.nrcan.gc.ca/node/9309
