PORTALE DELLA DIDATTICA

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Geomatica

03FMCMX, 03FMCNF

A.A. 2024/25

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile - Torino
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Per L'Ambiente E Il Territorio - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 44
Esercitazioni in aula 16
Tutoraggio 30
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Cina Alberto Professore Associato CEAR-04/A 44 0 0 0 13
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/06 6 F - Altre attività (art. 10) Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro
2023/24
La geomatica è la scienza che modellizza e analizza dati geografici “georeferenziati”, per produrre e gestire informazioni spaziali. Se si pensa che la maggior parte delle decisioni politiche viene presa in base a considerazioni su dati spaziali territoriali, l’impatto sociale di questa materia è evidente: essa è a supporto di operazioni tecniche, scientifiche, politico amministrative e legali. La conoscenza del territorio attraverso la misura e la rappresentazione, è fondamentale per la sua gestione, per fini protezionistici o per la realizzazione ed il controllo di opere di ingegneria. L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze sui moderni metodi di posizionamento satellitare GNSS, posizionamento inerziale, laser a scansione, fotogrammetria digitale e tecniche integrate, GIS, finalizzate alle applicazioni di rilievo a supporto dell’ingegneria civile e ambientale. Il trattamento statistico dei dati con software noti in ambito scientifico e professionale, sarà finalizzato all’elaborazione delle misure acquisite, alla loro restituzione cartografica, alla gestione delle informazioni con GIS e all’integrazione dei diversi sensori di misura per il rilievo integrato.
Geomatics is the science of modeling and analyzing geographic data " geo-referenced " to produce and manage spatial information. If you think that most of the political decisions are taken on the basis of considerations of spatial data spatial, the social impact of this matter is clear: Geomatics support technical operations, scientific programs, political, administrative and legal issues. The knowledge of the territory through the measurement and representation it is essential for its operation , for protectionist purposes or for the creation and control of engineering works . The cours aims to provide students knowledge about modern methods of satellite positioning GNSS positioning inertial measurements, laser scanning , digital photogrammetry and integrated techniques, GIS, aimed at surveying applications in support of civil and environmental engineering. The statistical data processing with software known in the scientific and professional fields will be aimed at processing the acquired measurements, their cartographic representation, information management with GIS and the integration of the various measurement sensors for the integrated survey.
Conoscenza dei principi teorici su cui si basano le diverse tecniche di misura, progetto ed esecuzione dei rilievi, conoscenza delle tecniche di elaborazione dei dati, analisi dei risultati e loro valutazione con tecniche statistiche. Applicazione delle tecniche geomatiche per il rilievo del territorio, di edifici e opere d’ingegneria, per la cartografia, per il monitoraggio dei movimenti e delle deformazioni, per il tracciamento e la realizzazione di opere d’ingegneria civile e per la protezione del territorio. Capacità di eseguire misure con ricevitori GPS/GNSS, stazioni totali, laser a scansione, sensori inerziali e tecniche di fotogrammetria digitale. Capacità di scelta delle ottimali metodologie di rilievo e capacità di integrare dati provenienti dalle diverse tecniche di misura. Capacità di elaborazione delle misure acquisite sul terreno, o di esempi proposti. Capacità di sviluppo autonomo di procedure di calcolo per problemi di calcolo per le applicazioni geomatiche. Rappresentazione e analisi dei dati rilevati in ambiente GIS.
Knowledge of the theoretical principles underlying the different measurement techniques, planing and execution of surveys, knowledge of the techniques of data processing, analysis of results and their evaluation by statistical techniques. Application of Geomatics techniques for surveying of the territory buildings and engineering works, for mapping, monitoring of movements and deformations, tracking and implementation of civil engineering and for the protection of the territory. Ability to perform measurements with GPS / GNSS, total stations, laser scanner, inertial sensors and digital photogrammetry techniques. Ability to choose the optimal survey methods and ability to integrate data from different measurement techniques. Processing capabilities of current measurements on the ground, or examples given. Capacity for self-development of computational procedures for computing problems for applications Geomatics.
Insegnamento di Topografia con elementi di Geodesia, Cartografia, teoria e pratica delle misure con loro trattamento statistico.
In addition to the basic mathematical knowledge, we require the basics of topography, such as geodesy (surfaces and reference systems), cartography, treatment of measures theoretical part and instrumental part on the classic topographic measurements.
Trattamento delle misure: richiami sulla stima minimi quadrati, test minimi quadrati e inferenza, data-snooping affidabilità interna ed esterna. Minimi quadrati sequenziali e sul filtro di Kalman. Posizionamento GNSS: tecniche stand-alone di codice e di fase. Errori spazialmente correlati, dispersivi e non. Posizionamento relativo e differenziale DGPS e RTK. Precise Point Positioning. Reti GNSS, stazioni permanenti e reti NRTK. GNSS e sistemi di riferimento: inerziali, ECEF e loro trasformazioni. GNSS e altimetria. Posizionamento inerziale e rilievo integrato: principi fisici su giroscopi, accelerometri e magnetometri. Piattaforme inerziali e loro tipologie. Calcolo della posizione con IMU e errori sistematici su posizione e velocità. Navigazione inerziale e integrata con GNSS. Rilievi ad alto rendimento con tecniche integrate: Mobile Mapping System (MMS). Tecniche di telerilevamento. Principi di funzionamento del laser a scansione (LiDAR): impulsi e misure di fase, echi e impulsi di ritorno del segnale. LIDAR terrestre, aereo e da drone. Progetto delle scansioni e loro registrazione. Fotogrammetria: principi analitici, equazioni di collinearità, orientamento interno ed esterno. Triangolazione aerea e fotogrammetria diretta. Camere digitali e progetto della presa. Ricerca automatica di punti omologhi: correlazione e cenni su SFM. Visione stereoscopica. Restitutori digitali, raddrizzamento, ortofoto, modelli digitali DTM e DSM. Geographic Information System (GIS): concetti e sistemi di riferimento. Progetto di un GIS, operazioni su dati raster e vettoriali. Utilizzo GIS nel campo dell’ingegneria. Applicazioni ingegneristiche. Tracciamento di opere di ingegneria: problemi geodetici e cartografici, sistemi di riferimento isometrici, tecniche di tracciamento, esempi operativi. Monitoraggio movimenti e deformazioni: tecniche di rilievo, impianto della rete di controllo, vertici indisturbati, rete libera e minimi vincoli. Spostamento dei punti e significatività statistica.
Presentation of the teaching. Elements of statistics, statistical variable and random nD, linear correlation, least squares. Estimation of the variance covariance matrix of the parameters, reliability and theoretical errors of the 1st and 2nd type, data-snooping. Test adequacy of the model and condition number. Redundancy matrix and the relationship between observations and residuals. Problems sqm: equations of geodetic networks, their linearization and conduct of the calculations. Ellipses error, simulation of networks and configurable variables. Principles of sequential least squares and Kalman filter. Recalls on the system and on the signal. Concepts for calculating satellite orbits. Stand-alone GPS positioning with code and phase measurements. Errors in GPS. Relative positioning: phase differences. Cycle slips. Positioning DGPS and RTK differential, transmission of differential corrections. Techniques of acquisition: methods and accuracy of the positioning. Features of GPS / GNSS. Permanent stations. GNSS Positioning: characteristics of GLONASS constellations. Work on new constellations Galileo, COMPASS, QZSS. GNSS RTK networks and traditional networks. Architectures VRS MRS MAC. DATUM: Concept and definition. Inertial Systems and ECEF. Change of reference system and coordinate systems. National geodetic networks: IGM95, networks of GNSS permanent stations, Dynamic National Network (RDN). DATUM Height: height differences with GPS and classical measurements, elevations and geopotential dynamic, orthometric corrections. GNSS networks and 3D integration with classical measures, from field to real field normal and parallel to gravity. Physical principles of inertial positioning, gyroscopes, accelerometers and magnetometers. Inertial sensors and their types IMU strapdown and gimbaled. Principles on calculating of the position with IMU. Bias and errors in the positioning Inertial reference systems, ECEF, navigation and body and navigation equations. Inertial navigation and integrated with GNSS, loosely coupled and tightly coupled. Applications GNSS / IMU in geomatics: high-performance surveys with Mobile Mapping System (MMS) applications in land, air or drone, IMU integration between GNSS, digital cameras, relations between reference systems and time scales. Principles of operation of the laser scan. Pulse and phase measurements. Echoes and pulse return signal. Instrument and precision. LIDAR Techniques of acquisition for land and air. Positioning of the sensor in air and ground LIDAR. Integrating LIDAR plane, GNSS and IMU. The project scans air and land. Alignment and registration of LIDAR scans and notes on filtering, classification and segmentation. Products and applications that make use of LIDAR. Principles of photogrammetry and star of directions. Process Steps: from the taking pictures to the map production. Image reference system, internal and external orientation. Analytical foundations: collinearity equations. Prospective Equations and external orientation. Central projection of a plane object. Project of the flight. Internal orientation, distortion objectives, analytical symmetric and asymmetric relative orientation, absolute orientation analysis. Work on the aerial triangulation for independent models and stars projective. Stereoscopic vision. Analytical stereo-plotters and digital stereo-plotters. Analog and digital photogrammetric cameras, aerial and land cameras. Digital photogrammetry and ortho rectification. Applications of photogrammetry for surveying of the territory and buildings. The construction and tracking of engineering works: from design to construction work, geodetic network classification for tracking operations. Tracking planimetric and elevation with total stations, GPS / GNSS, with gyroscopic theodolites: operational schemes and precisions. Geodetic and cartographic problems in the reduction of measures in the plan mapping the terrain. Isometric reference systems for the tracking of major projects and working examples.
l'insegnamento è organizzato in 44 ore di lezione e 16 di esercitazione, suddivise in squadre. Le esercitazioni si svolgeranno in parte sul terreno, ove viene realizzato un rilievo con tecniche integrate GNSS, stazioni totali, LiDAR, prese fotogrammetriche, e in parte pesso il Laib per l’elaborazione dei dati rilevati. Verranno utilizzati software per l’elaborazione di reti GNSS, fotogrammetria, LiDAR, GIS in parte open source e in parte noti nell’ambiente della professione e della ricerca.
Exercises will be held outdoors in part, for relief operations, and partly in the laboratory, to the processing of data and the operations of photogrammetry. For reasons of number of students, in measuring operation the two teams can still be divided into groups, according to the organization that will be communicated from time to time. surveys will be carried out, for photogrammetric purposes. LIDAR measurements will be performed as well as surveys of such GNSS RTK GPS receivers and PDAs. Exercises will be conducted on least squares, change the reference system, 3D topographic compensation networks. Project GNSS measurements (planning), GPS data processing and return of the surveys performed, processing and visualization LIDAR data, Photogrammetric image rectifying, stereoscopic vision and building cartographic products.
Testi consigliati: • Cina, A. (2002). Trattamento delle misure topografiche. CELID, Torino. ISBN 88-7661-534-2 • Cina, A. (2014) – Dal GPS al GNSS (Global Navigation Satelite System) per la Geomatica – Torino – CELID • Dispense e slides fornite durante l’insegnamento, reperibili sul sito della didattica. Testi di base: • Manzino A. M. Quaderni di Topografia, (2017) Volume 1 Levrotto e Bella, ISBN 978-88-8218-194-9 • Manzino A. M. Quaderni di Topografia, (2019) Volume 2 Levrotto e Bella, ISBN 978-88-8218-202-1 • Sansò, F., Betti, B. Albertella A. (2019): Positioning. Posizionamento classico e satellitare. Milano, Città Studi. • Barzaghi, R., Pinto, L., Pagliari, D. (2023) Elementi di topografia e trattamento delle osservazioni. 3° Edizione. Milano, città Studi, 2023. Testi per approfondimenti: • Kraus, K., 1994. Fotogrammetria. Vol.1 – Teoria e applicazioni. Traduzione di Sergio Dequal. Torino, Levrotto & Bella, 518 pp. • Hofmann-Wellenhof et al (2008) – GNSS Global Navigation Satellite system. Springer – New York. • Leick (2003) - Gps Satellite Surveying - J. Wiley – Canada. III Edizione.
References: • Cina, A. (2014) – Dal GPS al GNSS (Global Navigation Satelite System) per la Geomatica – Torino - CELID • Manzino A. M. Quaderni di Topografia, (2017) Volume 1 Levrotto e Bella, ISBN 978-88-8218-194-9 • Manzino, A. (2001). Lezioni di Topografia – Otto Editore. In: http://ebook.polito.it/pubbl.html. • Dispense e slides fornite durante il corso, reperibili sul sito della didattica. For further information: • Bellone T. (2006) – Appunti di trattamento delle osservazioni – Torino, Politeko. • Kraus, K., 1994. Fotogrammetria. Vol.1 – Teoria e applicazioni. Traduzione di Sergio Dequal. Torino, Levrotto & Bella • Hofmann-Wellenhof et al (2008) – GNSS Global Navigation Satellite system. Springer – New York. • Leick (2003) - Gps Satellite Surveying - J. Wiley – Canada. III Edizione.
Slides; Libro di testo; Esercitazioni di laboratorio risolte; Video lezioni tratte da anni precedenti;
Lecture slides; Text book; Lab exercises with solutions; Video lectures (previous years);
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
... L'esame ha la finalità di verificare l'individuale raggiungimento dell'obiettivo fondamentale dell'insegnamento, la capacità di sviluppare un percorso di progettazione nel quale conoscenza e proposta progettuale siano collegate in ogni fase. La prova orale inizia controllando il lavoro sviluppato durante le esercitazioni che è verificato individualmente dal commento degli elaborati di rilievo. L'autonomia e la maturità del singolo sono verificati impostando soluzioni a problemi di rilevamento spiegati durante le lezioni o le esercitazioni.
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;
The exam aims to test the individual achievement of the basic objective of the teaching, the ability to develop a process in which knowledge of design and project proposal are connected in each phase. The oral exam starts checking the work developed during exercises that occurred individually processed by the comment of relief. The autonomy and maturity of the individual are verified by setting solutions to detection problems explained during lectures or tutorials.
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.
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