Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

GIS modeling for City and Land

01UVCNB, 01UVCNF

A.A. 2021/22

Course Language

Inglese

Course degree

Master of science-level of the Bologna process in Ingegneria Edile - Torino
Master of science-level of the Bologna process in Ingegneria Per L'Ambiente E Il Territorio - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 30
Esercitazioni in aula 30
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Lingua Andrea Maria Professore Ordinario ICAR/06 28,5 0 0 0 2
Teaching assistant
Espandi

Context
SSD CFU Activities Area context
ICAR/06 6 C - Affini o integrative A12
Valutazione CPD 2021/22
2021/22
Questo insegnamento di specializzazione è rivolto agli allievi che manifestino un particolare interesse per la modellazione della città in termini tridimensionali mediante strumenti e tecnologie GIS e lo sviluppo di analisi spaziali complesse. L’insegnamento è finalizzato all'inserimento delle opere edilizie e infrastrutturali, alla pianificazione urbana, all’utilizzazione delle risorse naturali e allo studio di fenomeni ambientali. Si propone di descrivere, analizzare e applicare in modo operativo il processo di progettazione di un GIS di ambito urbano multiscala e interamente tridimensionale a partire da cartografia numerica tridimensionale e nuvole di punti acquisite mediante LiDAR, droni e mobile Mapping System fino alla sviluppo di spèecifiche personalizzazioni te mediante strumenti di programmazione visuale e linguaggio Python.
This specialization course is related to students with a particular interest in 3D modeling of the city using GIS tools and technologies developing complex spatial analyzes. The course is aimed at the definition of building and infrastructure, urban planning, the use of natural resources and the study of environmental phenomena inside 3DGIS technologies. It is proposed to describe, analyze and apply in a practical l way the design process of a multiscale and 3D urban GIS starting from three-dimensional digital map and point clouds acquired through LiDAR, drones and mobile Mapping System up to the development of specific customizations using visual programming tools and Python language.
Gli studenti acquisiranno dimestichezza con: - la cartografia numerica 3D, i data base, i sistemi informativi territoriali (Geographic Information System, GIS), quali caratteristiche hanno, come vengono progettati e prodotti, come si acquisiscono i dati che contengono; - la modellazione 3D in ambito GIS con approccio multiscala per LoD (Livelli di Dettaglio); - la progettazione di un GIS 3D verso i 3DCityModel con strumenti commerciali (ArcGIS Pro). Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di: - costruire un modello 3D di una città in ambiente GIS; - proporre un efficace processo di progettazione di un GIS 3D; - affrontare analisi spaziali complesse; - sviluppare opportune personalizzazioni procedurtali mediante programmazione visuale e linguaggio Python. L’impostazione dell’insegnamento stimola la autonomia di giudizio formando gli studenti alla lettura dei moderni documenti di descrizione dei formati di interscambio dati (interoperabilità). Lo svolgimento delle esercitazioni mediante lavoro di gruppo incoraggia l'interazione con i colleghi e lo scambio di informazioni, costringendo gli studenti ad acquisire proprietà di linguaggio e chiarezza espositiva. Dal punto di vista della capacità di apprendimento, lo studente, al termine dell'insegnamento, sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite ad altri casi applicativi, eventualmente utilizzando altri software commerciali, svolgendo le fasi progettuali descritte nell'insegnamento.
Students will become familiar with: - 3D digital map, geodatabase, Geographic Information System (GIS), what characteristics they have, how they are designed and produced, how they acquire the data they contain; - 3D modeling in the GIS field with a multiscale approach for different LoDs (Levels of Details); - the design of a 3D GIS towards 3DCityModels with commercial tools (ArcGIS Pro). At the end of the course, the students will be able to: - build a 3D model of a city in a GIS environment; - propose an effective 3D GIS design process; - perform complex spatial analyzes; - develop appropriate procedural customizations through visual programming and Python language. The setting of the course stimulates autonomy of decision by training students to read modern reports describing data exchange formats (interoperability). Carrying out the exercises through group work encourages interaction with colleagues and the exchange of information, forcing students to acquire properties of language and clarity of visual presentation. From the point of view of learning ability, the student, at the end of the course, will be able to apply the knowledge acquired to other application cases, possibly using other commercial software, carrying out the project phases described in the teaching.
Sono richieste le nozioni di base sui principali sistemi di riferimento terrestri usati in Italia e nel mondo e sulle rappresentazioni cartografiche associate.
The basics are required on the main Earth reference systems used in Italy and in the world and on the associated cartographic representations.
Lezioni Introduzione ai GIS definizioni, le componenti di un GIS, i dati vettoriali, raster, alfanumerici e descrittivi, l’importanza della cartografia numerica come base informativa, i metadati. Sistemi di riferimento terrestri e sistemi di coordinate cartografiche superfici di riferimento e rappresentazioni cartografiche in Italia e nel mondo, i sistemi dinamici, le reti geodetiche e la Rete Dinamica Nazionale, la trasformazione tra sistemi di riferimento: le trasformazioni piane, la trasformazione di Helmert, la procedura VERTO. La cartografia numerica 3D dalla carta tradizionale alla carta numerica, il concetto di scala nominale, la discretizzazione delle linee curve, il contenuto planimetrico, altimetrico e tridimensionale, il sistema di codifica, la struttura dei dati, la struttura dei file, le congruenze planimetriche, le procedure di editing, le congruenze altimetriche, i formati dei file e file di trasferimento, le tecniche di acquisizione, la BD3 di Regione piemonte, i capitolati per la produzione di cartografia numerica e di database cartografici, dalla nuvola di punti alla cartografia numerica La progettazione di un GIS I dati descrittivi: i database, la progettazione dei database, il modello esterno, concettuale (formalizzazione E/R), logico e interno, la progettazione dei GIS, la struttura ufficiale italiana di IntesaGIS e INSPIRE Verso i 3D city model I modelli altimetrici, la definizione di DTM e DSM, il contenuto dei modelli altimetrici, l’importanza delle breakline, i modelli densi, le norme CISIS, il GIS 3D, le primitive geometriche utilizzate, la relazione tra GIS 3D e BIM Analisi spaziali uso dei modelli altimetrici mediante interpolazione e approssimazione, i trend, IDW, il natural neighbour, i modelli derivati, estrazione curve di livello, pendenza, esposizione, irraggiamento, modelli idrologici, la funzione di visibilità. La procedura di definizione di una analisi spaziale, una classificazione sintetica delle funzioni di analisi, le funzioni di selezione per attributi e per posizione, l’overlay, la vicinanza, la statistica zonale, la conversione raster vettoriale, il calcolo tra dati raster La personalizzazione di un GIS mediante programmazione visuale Il model builder, inserimento di funzioni, la definizione dei parametri di modello, la selezione dei dati di input Esercitazioni Introduzione ad ArcGIS Pro Introduzione ai SIT (definizioni, esempi) ed ai moduli principali del software Esri ArcGis, ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ArcScene per i dati vettoriali e raster, l’importazione di cartografia numerica, l’esportazione in shapefile, la rappresentazione simbolica, esempi cartografici a varie scale. La base geometrica per i SIT: editing geometrico in ArcMap, la gestione dei sistemi di riferimento in ArcGis. VertoGis, TrasPunto, la georeferenziazione di una immagine raster La gestione dei dati alfanumerici: le tabelle, collegamento (Join e Link), la realizzazione di tematismi, il geoprocessing. GIS 3D Realizzazione di un GIS 3D a partire da una cartografia numerica tridimensionale, i modelli altimetrici in ArcGIS e i modelli derivati, dalla nuvola di punti alla cartografia numerica 3D. Model Builder Come sviluppare analisi spaziali complesse con il Model Builder, personalizzare il Toolbox, intervenire semplicemente sul codice Python. Realizzazione del progetto di un GIS di ambito comunale Esercitazione in proprio degli allievi su temi legati alla progettazione di GIS per la gestione della città in ambito urbano: gestione del traffico, gestione delle pratiche edilizie, il catasto, gestione delle aree verdi, la qualità dell’ambiente in termini di qualità dell’acqua, dell’aria e del rumore, …
The main topics analized in this course are: - Reference systems and cartographic representation systems, the transformation between them, the Verto method proposed by IGM, some software for performing conversions (Cartlab, Verto GIS, ...); - GIS, definition the organizational context, history of DBs, management software (commercial, free, open source), spatial DBs, GIS aimed at objects, sharing on the internet / intranet (WebGIS), kinds of data in GIS, geometric (vector and raster, descriptors (database) and descriptive (metadata); - characteristics of digital map: 2D and 3D contents, precision and accuracy, the coding systems, the international standards, the geometric and topological structures, the problem of editing, congruence constrants, make-up, special tender specifications for the production of digital map; - The GIS design, the analysis of the problem through the external model, the graphic formalization through the conceptual model (the Entity / Relations scheme and the UML scheme, Unified Modeling Language), the schematization in the logical model (relational structure), the implementation in the physical model, some GIS design examples; Interoperability: definition of the problem, the IFC standard, how to make GIS and BIM communicate; 3D GIS: digital surface models and digital terrain model, definition, quality standards, information content, towards 3D GIS, multipatch entities. The course includes about 30 hours of lectures and 30 hours dedicated to the illustration and the performance of a complete exercise to be carried out by teams concerning the modeling of a portion of the urban center, the design of the municipal information system and the development of some procedures for customization. The course will be fully usable remotely by requiring the provision of a high-performance computer in which ArcGIS Pro must be pre-installed on a university campus license (with a duration of 1 year available to students https://www.areait.polito.it/supporto/risultato_serv.asp?serv=ESRI,Site,Licence&dettaglio=S&id_progetto_servizio=334).
L’insegnamento prevede circa 30 ore di lezioni frontali e 30 ore dedicate all’illustrazione e allo svolgimento di una esercitazione completa da svolgere a squadre inerente la modellazione di una porzione di centro urbano, la progettazione del sistema informativo comunale e lo sviluppo di alcune procedure specifiche di personalizzazione Il corso sarà completamente fruibile in remoto richiedendo la dotazione di un elaboratore di prestazioni elevate in cui sarà necessario preinstallare ArcGIS Pro in licenza Campus di ateneo (con durata 1 anno a disposizione degli studenti https://www.areait.polito.it/supporto/risultato_serv.asp?serv=ESRI,Site,Licence&dettaglio=S&id_progetto_servizio=334).
Lectures Introduction to GIS definitions, the components of a GIS, vector, raster, alphanumeric and descriptive data, the importance of digital map, metadata. Earth reference systems and cartographic coordinate systems reference surfaces and cartographic representations in Italy and in the world, dynamic systems, geodetic networks and the National Dynamic Network, the transformation between reference systems: the plane transformations, the Helmert transformation, the VERTO procedure. 3D digital map From traditional map to digital map, the concept of nominal scale, the discretization of curved lines, the 2D and 3D contents, the coding system, the data structure, the file structure, the congruence constraints, the editing procedures , files and transfer file formats, acquisition techniques, Piedmont Region BD3, specifications for the production of digital map and mapping databases, from point cloud to digital map The design of a GIS The descriptive data: the databases, the design of the databases, the external, conceptual (E / R formalization), logical and internal model, the design of the GIS, the official Italian structure of IntesaGIS and INSPIRE Towards 3D city models The elevation models, the definition of DTM and DSM, the content of the altimetric models, the importance of the breaklines, the dense models, the CISIS standards, the 3D GIS, the geometric primitives used, the relation between 3D GIS and BIM Spatial analysis use of elevation models by interpolation and approximation, trends, IDW, natural neighborhood, derived models, level curves extraction, slope, exposure, solar irradiation, hydrological models, visibility function. The procedure for defining a spatial analysis, a synthetic classification of the analysis functions, the selection functions by attributes and by position, the overlay, proximity, zonal statistics, vector raster conversion, calculation between raster data The personalization of a GIS through visual programming The model builder, new functions definition, defining model parameters, selecting input data Exercises Introduction to ArcGIS Pro Introduction to ArcGIS (definitions, examples) and to the main modules of the Esri ArcGis, ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ArcScene software tools for vector and raster data, import/export, the symbolic representation, cartographic examples at various scales. The geometric basis for SITs: geometric editing in ArcMap, management of reference systems in ArcGis. VertoGis, TrasPunto, the georeferencing of a raster image The management of alphanumeric data: the tables, link (Join and Link), the creation of themes, geoprocessing. 3D GIS Realization of a 3D GIS starting from a 3D digital map, the altimetric models in ArcGIS and the derived models, from the point cloud to the 3D digital map. Model Builder How to develop complex spatial analyzes with the Model Builder, customize the Toolbox, simply corrections on the Python code. Realization of the project of a urban GIS Self-study of the students on topics related to the design of GIS for the management of the city in the urban area: traffic management, management of building practices, the cadastre, management of green areas, the quality of the environment in terms of water quality , air and noise, ...
Il testo principale è costituito dalle slide proposte durante le lezioni.
The main information consists of the slides proposed during the lessons. To learn more about the herds described, the following texts should be noted: - J. Campbell, M. Shin (2011) "Essentials of Geographic Information Systems", ISBN 13: 9781453321966, Publisher: Saylor Foundation (open Text Book, https://open.umn.edu/opentextbooks/textbooks/67) - Christian Harder, Clint Brown (2017) "ArcGIS Book: 10 Big Ideas about Applying The Science of Where" ed. ESRI Pr, ISBN-101589484878
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova pratica di laboratorio; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Compulsory oral exam; Practical lab skills test; Group project;
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Compulsory oral exam; Practical lab skills test; Group project;
The exam consists of 3 tests, all mandatory for passing the exam: • the exercise carried out during the workshops is assessed by means of a project book discussed during the course which describes all the phases of the work to be delivered at least one week before the examination. The teacher analyzes the report and proposes a mark (0-30); • The ability to practically use the GIS tools is assessed by means of a practical test concerning the use of the GIS software applied during the exercises, It is not possible to use notes or other detailed information but it is possible to use the online help of the software itself. For this purpose, the data entered on their own by the student in the context of the exercises will be used. At the end of the test, the teacher proposes a mark (0-30); • the in-depth analysis of the theoretical aspects described during the course is assessed through an oral test consisting of two questions (one on the part of cartography and GIS, the other on the part of spatial analysis). At the end, the teacher proposes a mark (0-30). The final mark is the weighted average of the results of the 3 previous evaluations.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale in gruppo;
L’esame si compone di 3 valutazioni tutte obbligatorie per il superamento dell’esame: • l’esercitazione svolta durante i laboratori viene valutata mediante un book di progetto discusso durante il corso che descrive tutte le fasi del lavoro da consegnare almeno una settimana prima dello svolgimento dell’esame. Il docente analizza l’elaborato e propone una votazione in trentesimi; • La capacità di utilizzare praticamente gli strumenti GIS viene valutata mediante una prova pratica inerente l’utilizzo del software GIS applicato durante le esercitazioni, Non è possibile utilizzare appunti o altre informazioni di dettaglio ma è possibile utilizzare l’help in linea del software stesso. Allo scopo, si utilizzeranno i dati inseriti in proprio dall’allievo nell’ambito delle esercitazioni. La prova potrà svolgersi interamente in remoto sul proprio PC mediante le piattaforme di ateneo. Al termine della prova il docente propone una votazione in trentesimi; • l’approfondimento degli aspetti teorici descritti durante il corso viene valutato mediante una prova orale composta da due domande (una sulla parte di cartografia e GIS, l’altra sulla parte di analisi spaziali). La prova potrà svolgersi interamente in remoto mediante le piattaforme di ateneo. Al termine, il docente propone una votazione in trentesimi. Il voto finale è la media dei risultati delle 3 valutazioni precedenti.
Exam: Compulsory oral exam; Computer-based written test using the PoliTo platform; Group project;
The exam consists of 3 tests, all mandatory for passing the exam: • the exercise carried out during the workshops is assessed by means of a project book discussed during the course which describes all the phases of the work to be delivered at least one week before the examination. The teacher analyzes the report and proposes a mark (0-30); • The ability to practically use the GIS tools is assessed by means of a practical test (oral test) concerning the use of the GIS software applied during the exercises, It is not possible to use notes or other detailed information but it is possible to use the online help of the software itself. For this purpose, the data entered on their own by the student in the context of the exercises will be used. The test can take place entirely remotely on your PC through the university platforms. At the end of the test, the teacher proposes a mark (0-30); • the in-depth analysis of the theoretical aspects described during the course is assessed through a test conducted using the Respundus online Platform. It consists in two questions (one on the part of cartography and GIS, the other on the part of spatial analysis) randomly selected by a set of possibile questions. At the end, the teacher proposes a mark (0-30). The final mark is the weighted average of the results of the 3 previous evaluations.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale in gruppo;
L’esame si compone di 3 valutazioni tutte obbligatorie per il superamento dell’esame: • l’esercitazione svolta durante i laboratori viene valutata mediante un book di progetto discusso durante il corso che descrive tutte le fasi del lavoro da consegnare almeno una settimana prima dello svolgimento dell’esame. Il docente analizza l’elaborato e propone una votazione in trentesimi; • La capacità di utilizzare praticamente gli strumenti GIS viene valutata mediante una prova pratica inerente l’utilizzo del software GIS applicato durante le esercitazioni, Non è possibile utilizzare appunti o altre informazioni di dettaglio ma è possibile utilizzare l’help in linea del software stesso. Allo scopo, si utilizzeranno i dati inseriti in proprio dall’allievo nell’ambito delle esercitazioni. La prova potrà svolgersi interamente in remoto sul proprio PC mediante le piattaforme di ateneo. Al termine della prova il docente propone una votazione in trentesimi; • l’approfondimento degli aspetti teorici descritti durante il corso viene valutato mediante una prova orale composta da due domande (una sulla parte di cartografia e GIS, l’altra sulla parte di analisi spaziali). La prova potrà svolgersi interamente in remoto mediante le piattaforme di ateneo. Al termine, il docente propone una votazione in trentesimi. Il voto finale è la media dei risultati delle 3 valutazioni precedenti.
Exam: Compulsory oral exam; Computer-based written test using the PoliTo platform; Group project;
The exam consists of 3 tests, all mandatory for passing the exam: • the exercise carried out during the workshops is assessed by means of a project book discussed during the course which describes all the phases of the work to be delivered at least one week before the examination. The teacher analyzes the report and proposes a mark (0-30); • The ability to practically use the GIS tools is assessed by means of a practical test (oral test) concerning the use of the GIS software applied during the exercises, It is not possible to use notes or other detailed information but it is possible to use the online help of the software itself. For this purpose, the data entered on their own by the student in the context of the exercises will be used. The test can take place on site or entirely remotely on your PC through the university platforms. At the end of the test, the teacher proposes a mark (0-30); • the in-depth analysis of the theoretical aspects described during the course is assessed through a test conducted using the Respundus online Platform. It consists in two questions (one on the part of cartography and GIS, the other on the part of spatial analysis) randomly selected by a set of possibile questions. At the end, the teacher proposes a mark (0-30). The final mark is the weighted average of the results of the 3 previous evaluations.
Esporta Word


© Politecnico di Torino
Corso Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino, ITALY
Contatti