È un insegnamento di base dell’ingegneria nel quale si analizzano e si applicano le moderne tecniche del rilevamento e della sua rappresentazione metrica. Il rilevamento topografico e la rappresentazione cartografica sono strumenti essenziali per ogni intervento di progettazione, conoscenza e pianificazione territoriale, restauro e ristrutturazione in un contesto urbano, in quanto permettono di determinare, con requisiti di precisione controllati, la geometria degli edifici, le infrastrutture e tutte le altre entità presenti sul territorio. In questo insegnamento particolare attenzione sarà posta nell'ambito dell'ingegneria edile, per il rilievo metrico degli edifici e della città.

Al termine dell’insegnamento gli studenti conosceranno in modo approfondito e pratico: - i principali sistemi di riferimento e di coordinate utilizzati in tutto il mondo per la descrizione e la rappresentazione della superficie terrestre - le tecniche di misura per il rilevamento terrestre, anche in modo integrato; - i metodi di calcolo per l'elaborazione dellemisure in modo statisticamente rigoroso. Queste conoscenze, permetteranno allo studente di essere in grado di : - utilizzare le strumentazioni topografiche per operazioni di livellazione geometrica (i livelli) e per il rilievo di reti planimetriche e di dettaglio (stazioni totali) - effettuare un rilievo metrico semplificato di un edificio integrando le tecniche topografiche classiche con metodi fotogrammetrici semplificati; - effettuare i calcoli di compensazione mediante fogli di calcolo e software commerciali; - analizzare in termini critici i risultati ottenuti.

Conoscenze dei concetti delle analisi matematiche, della fisica e della geometria.

Gli strumenti di misura: la misura di dislivelli mediante livellazione geometrica, celerimetrica e trigonometrica, la misura degli angoli mediante i teodoliti, la misura delle distanze mediante onde elettromagnetiche, le stazioni totali, principi sul posizionamento GPS/GNSS Il trattamento delle osservazioni: la misura di una grandezza, errori di misura, la misura come variabile casuale, la stima campionaria, il principio di massima verosimiglianza e il principio dei minimi quadrati, la misura diretta e indiretta di una grandezza, la misura indiretta di più grandezze mediante misure esuberanti (caso lineare, caso non lineare) I metodi di rilevamento terrestre: il rilievo d'inquadramento (le reti planimetriche, le reti altimetriche, equazioni alle osservazioni, compensazione, analisi dei risultati), il rilievo di raffittimento e di dettaglio moderno, le tecniche fotogrammetriche semplificate per il rilievo degli edifici, cenni sugli strumenti moderni per il rilevamento mediante approccio integrato La geodesia: sistemi e superfici di riferimento (geoide, sferoide, ellissoide), sistemi di coordinate globali e locali, le geodetiche, le sezioni normali, teoremi della geodesia operativa, campo geodetico e campo topografico La cartografia: il problema cartografico, le proiezioni e le rappresentazioni analitiche, i moduli di deformazione, le equazioni differenziali delle carte conformi, la carta di Gauss, angoli e distanze sul piano di Gauss, la cartografia ufficiale italiana.

Le esercitazioni verranno svolte in gruppi composti da 3-4 allieve/i possibilmente legati a percorsi di studio differenti al fine di impostare un corretto approccio multidisciplinare al tema permettendo una condivisione di competenze e abilità già acquisite negli altri insegnamenti.

Il programma dell'insegnamento prevede una serie di lezioni teoriche suddivise in 4 moduli (descritti nel seguito per un totale di 33 ore circa) e una serie di esercitazioni pratiche svolte presso il laboratorio di Geomatica del Dipartimento di Ingegneria dell'Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture (DIATI). Lezioni Modulo 1: gli strumenti di misura. - La misura degli angoli: il teodolite, schema costruttivo, condizioni di rettifica e condizioni operative, le livelle, gli errori strumentali residui, la misura degli angoli azimutali, la regola di Bessel, il metodo a strati, la misura di angoli zenitali, zenit strumentale - La misura degli dislivelli: definizione di dislivello, classificazione metodi di livellazione diretta e indiretta, il principio della livellazione geometrica, i livelli precisione di una linea di livellazione, la livellazione trigonometrica, la livellazione celerimetrica - La misura delle distanze: i distanziometri ad onde, l’equazione fondamentale, la determinazione dell’ambiguità, il problema della distanza limite, i distanziometri ad impulsi, principio di funzionamento, la precisione dei distanziometri ad onde Lezioni Modulo 2: il trattamento delle osservazioni - La misura di grandezze geometriche: misura diretta e indiretta, errori grossolani, sistematici e accidentali, la variabile statistica e la variabile casuale, probabilità totale e composta, la disuguaglianza di Thebycheff, combinazione di variabili casuali, la distribuzione normale 1D, variabile statistica e casuale a due dimensioni, la distribuzione normale 2D, il teorema centrale, la misura diretta di una grandezza, gli stimatori, i principi di massima verosimiglianza e dei minimi quadrati la media ponderata - Reti: il rilevamento del territorio, inquadramento e dettaglio, schemi per il rilievo d’inquadramento (triangolazioni, trilaterazioni, poligonale, rete), criteri di rilievo e compensazione di reti altimetriche, soluzione ai minimi quadrati in forma matriciale, compensazione di reti planimetriche mediante soluzione rigorosa, equazioni e loro linearizzazione - Il rilievo di dettaglio: schemi per il rilievo di dettaglio, il metodo celerimetrico moderno, l’apertura a terra delle stazioni celerimetriche, la poligonale di dettaglio, i principi della fotogrammetria, il metodo fotogrammetrico semplificato Lezioni Modulo 3: la geodesia - La forma della Terra: il problema della rappresentazione della superficie terrestre, la forma della terra, definizione della superficie di riferimento (Geoide, sferoide ellissoide), ondulazione del geoide e deviazione della verticale, le coordinate geografiche - L’ellissoide : equazioni parametriche dell’ellissoide, trasformazioni di coordinate geocentriche-geografiche e viceversa, raggi di curvatura (teoremi di Eulero e di Meusnier), definizione di geodetiche (teorema di Clairaut) - i teoremi della geodesia operativa, la terna euleriana, gli sviluppi di Puiseux-Wiengarten, campo geodetico e campo topografico, teorema di Legendre, coordinate geodetiche polari e rettangolari, il trasporto di coordinate - Lezioni Modulo 3: Geodesia Lezioni del modulo 4: la cartografia - il problema della rappresentazione dell’ellissoide sul piano, i moduli di deformazione, proiezioni e rappresentazioni cartografiche, carte conformi, equivalenti e afilattiche, equazione delle carte conformi, la carta di Gauss - geodetiche nel piano di Gauss (convergenza del meridiano, correzioni angolari alla corda, lunghezza della geodetica e della trasformata) - le rappresentazioni principali usate nel mondo: la carta di Mercatore, la proiezione stereografica polare, la rappresentazione Cassini-Soldner, la cartografia ufficiale italiana, Gauss-Boaga, UTM-ED50 e WGS84, ITRS-ITRF e ETRS-ETRF, fusi ed origini convenzionali, la conversione da coordinate geografiche a cartografiche e viceversa, le caratteristiche delle rappresentazioni cartografiche Le esercitazioni permetteranno di applicare le nozioni teoriche descritte in precedenza mediante: - realizzazione di misura angolari con teodoliti mediante regola di Bessel e metodo a strati; - misura di una rete di livellazione geometrica; - misura di una rete di inquadramento planimetrica; - misura di dettaglio di una porzione di edificio e realizzazione di appoggio fotogrammetrico - elaborazione ai minimi quadrati della rete di livellazione mediante MATLAB; - elaborazione ai minimi quadrati della rete planimetrica mediante starnet e calcolo del rileivo di dettaglio - realizzazione di un raddrizzamento fotografico e restituzione del prospetto. I lavori di esercitazione vengono svolti in gruppo e al termine delle esercitazioni deve essere redatta una apposita relazione descrittiva corredata da alcuni elaborati grafici.

G. Comoglio (2000) – Topografia – CELID – Torino T. Bellone (2005) – Appunti di Trattamento delle Osservazioni – Politeko – Torino

Slides; Video lezioni dell’anno corrente;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato grafico prodotto in gruppo;

Exam: Compulsory oral exam; Group graphic design project;

... La valutazione finale è composta da 2 parti. La prima valutazione (prova orale obbligatoria) costituisce il 50% della valutazione finale (15 punti) ed è rivolta alla comprensione delle conoscenze raggiunte dallo studente sugli aspetti teorici che dovrebbe aver consapevolmente applicato nello svolgimento delle esercitazioni. La valutazione valuterà l'effettiva conoscenza degli aspetti analitici e le modalità di elaborazione che regolano il processo di rilievo metrico (geodesia e cartografia, trattamento delle osservazioni). La prova verrà svolta in aula, avrà una durata di 20-30 minuti e dovrà essere svolta con un formulario fornito dai docenti e senza l'ausilio di altre dispense, libri e appunti inerenti gli argomenti dell'insegnamento. La seconda valutazione (elaborato grafico prodotto in gruppo) costituisce il restante 50% della valutazione finale (15 punti) e si basa sullo svolgimento delle esercitazioni pratiche per analizzare le abilità raggiunte dall'allievo nell'applicare in modo approfondito e critico le conoscenze teoriche descritte al fine di affrontare e risolvere in modo corretto ed efficace il problema del rilievo del territorio e dell'architettura mediante tecniche topografiche strumentali (come indicato nei risultati di apprendimento attesi). In particolare la valutazione avverrà in due momenti diversi: - 7 punti saranno assegnati rispetto alle revisioni e discussioni durante lo svolgimento delle esercitazioni in itinere; - 8 punti saranno assegnati rispetto alla correzione della relazione conclusiva (il book dell'insegnamento) composta dagli elaborati finali che descrivono le varie fasi delle 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.