Obiettivi formativi specifici

Vi sono tre obbiettivi principali. Illustrare le potenzialità e le principali caratteristiche della Fotogrammetria digitale e del lidar aereo, cioè le due principali metodologie per il rilievo del territorio su media/larga scala. Rendere gli studenti esperti di due tipologie di dati territoriali molto importanti, quali il DTM e l'ortofoto. Insegnare a svolgere le principali operazioni con il software open source QGIS.

Programma del corso

I GIS

  • le principali tipologie di dati gestite in un GIS: cartografia numerica vettoriale, cartografia raster, immagini ortorettificate, modelli digitali di altezza a struttura TIN e grid;
  • gestione dei datum e delle proiezioni cartografiche;
  • uso della cartografia vettoriale: colorazione logica, query alfanumeriche e spaziali, selezioni, campi calcolati, modifica e creazione di nuove entità e layer;
  • gestione di cartografia raster e immagini ortorettificate a scopo cartografico: colorazione, trasparenza, file world;
  • calcolo di un DEM: prima e seconda interpolazione con i metodi metodi TIN, IDW e bilineare;
  • analisi di un DEM: mappa delle pendenze ed esposizioni, calcolo di sezioni, algebra dei raster;
  • uso integrato dei dati territoriali.

Le trasformazioni di coordinate

  • introduzione, utilità della trasformazioni in topografia, fotogrammetria e geomatica in genere;
  • le trasformazioni elementari nel piano: traslazione, cambiamento di scala e rotazione;
  • le trasformazioni composte nel piano, congruenza, conforme, affine particolare e affine;
  • generalizzazione allo spazio della trasformazioni elementari e in particolare delle rotazioni, la matrice di rotazione nello spazio;
  • la trasformazione di Helmert a 7 parametri;
  • aspetti convenzionali: chiralità, ordine delle trasformazioni, ordine delle rotazioni, orientamento delle rotazioni; matrice delle rotazioni per la fotogrammetria e la geodesia.

Le immagini digitali per la rappresentazione del territorio

  • la rappresentazione dei colori nei dispositivi digitali;
  • natura e caratteristiche di un'immagine digitale, discretizzazione spaziale e radiometrica, la risoluzione al suolo;
  • produzione delle immagini digitali mediante camere digitali o scanner;
  • la manipolazione delle immagini digitali e la necessità dell'interpolazione, l'interpolazione bilineare;
  • la georeferenziazione delle immagini digitali, il formato GeoTIFF e il file world.

La fotogrammetria digitale

  • i principi geometrici della presa e della restituzione fotogrammetriche;
  • i concetti di fotogramma, strisciata e blocco; la configurazione di un blocco: ricoprimenti, altezza di volo, lunghezza focale, rapporto base/altezza;
  • le equazioni di collinearità;
  • il calcolo dell'orientamento esterno per una coppia stereoscopica e per un blocco di fotogrammi;
  • la misura fotogrammetrica e la fase di restituzione;
  • cenni all'automazione, alle camere digitali aeree, all'uso dei sensori GNSS/IMU in Fotogrammetria aerea;
  • che cosa si può produrre con la Fotogrammetria: misure singole, carte vettoriali, modelli digitali del terreno, ortofoto.

Il laser scanning

  • il principio di funzionamento e le equazioni del laser scanning aereo;
  • i sensori disponibili e le loro principali caratteristiche;
  • il filtraggio dei dati;
  • i prodotti ottenibili dal laser scanning aereo e la loro utilizzazione ai fini ambientali;
  • cenni al laser scanning terrestre.

Strumenti moderni per la rappresentazione dei dati territoriali: DEM e ortofoto

  • i modelli digitali di elevazione: definizioni e concetti principali. distinzione fra DEM, DTM e DSM, esempi;
  • struttura TIN e grid, prima e seconda interpolazione, metodi di interpolazione bilineare, TIN, IDW;
  • visualizzazione e analisi dei DEM: visualizzazione wireframe, mesh, a curve di livello; calcolo delle mappe di pendenza e esposizione, algebra dei grid;
  • l'ortofoto: perchè una fotografia non è metrica, concetti principali su come rendere metrica una fotografia, cioè come si calcola un'ortofoto.

Esercitazioni
Vi sono diverse esercitazioni in aula informatica relative all'uso di QGIS e all'esecuzione in ambiente Matlab di algoritmi legati a varie parti del programma. Presso il Laboratorio di Geomatica si offre agli studenti la possibilità di assistere, e in qualche modo partecipare, a un reale progetto fotogrammetrico.


Prerequisiti

Topografia, calcolo differenziale, algebra lineare, geometria analitica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 45
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Dispense del Corso.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Vi è una prova scritta che ha una valutazione massima di 27 e un colloquio orale che vale fino a 3 punti, facoltativo. E' consentito registrare come voto finale quello della prima prova.

Programma del corso

Introduzione
Cenni alla teoria della misura, alle proprietà dimensionali e alla valutazione degli errori. Tecniche di analisi statistica dei risultati.

Misura della pressione
Richiami di manometria. Impiego dei trasduttori di pressione per le misure dinamiche.

Misura della velocità
Misure basate su principi meccanici: tubo di Pitot, anemometro ad elica. Misure basate su principi ottici: anemometro laser (LDA) e sua applicazione alla misura di quantità turbolente, cenni alla velocimetria a particelle (PIV). Tecniche ultrasoniche.

Misura di livelli e velocità in correnti a pelo libero
Idrometria. Misure di velocità basate su principi meccanici: impiego dei mulinelli idraulici e loro taratura. Misure basate su tecniche ultrasoniche.

Misura della portata in correnti a pelo libero
Misure di tipo idraulico: stramazzi, stramazzi a larga soglia, modellatori a risalto. Metodologie di calcolo della portata basate sulle misure locali di velocità. Misure di portata basate su tecniche ultrasoniche. Costruzione della scala di deflusso.

Misura della portata in correnti in pressione
Richiamo alle tecniche tradizionali (venturimetri, boccagli, diaframmi, asametri, ecc..) e loro metodologie di impiego. Flussimetri a ultrasuoni.

Modelli in scala: similitudine di Froude, similitudine di Reynolds

Prerequisiti

Conoscenze di base di idraulica e di meccanica dei fluidi

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 23
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Il materiale didattico è caricato sulla piattaforma Kiro

per ulteriori approfondimenti si rimanda a :

S. Longo, M. Petti. . Misure e controlli idraulici. . McGraw-Hill, 2006..

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova orale comprendente la discussione di una relazione scritta sulle prove sperimentali svolte

Obiettivi formativi specifici

Vi sono tre obbiettivi principali. Illustrare le potenzialità e le principali caratteristiche della Fotogrammetria digitale e del lidar aereo, cioè le due principali metodologie per il rilievo del territorio su media/larga scala. Rendere gli studenti esperti di due tipologie di dati territoriali molto importanti, quali il DTM e l'ortofoto. Insegnare a svolgere le principali operazioni con il software open source QGIS.

Programma del corso

I GIS

  • le principali tipologie di dati gestite in un GIS: cartografia numerica vettoriale, cartografia raster, immagini ortorettificate, modelli digitali di altezza a struttura TIN e grid;
  • gestione dei datum e delle proiezioni cartografiche;
  • uso della cartografia vettoriale: colorazione logica, query alfanumeriche e spaziali, selezioni, campi calcolati, modifica e creazione di nuove entità e layer;
  • gestione di cartografia raster e immagini ortorettificate a scopo cartografico: colorazione, trasparenza, file world;
  • calcolo di un DEM: prima e seconda interpolazione con i metodi metodi TIN, IDW e bilineare;
  • analisi di un DEM: mappa delle pendenze ed esposizioni, calcolo di sezioni, algebra dei raster;
  • uso integrato dei dati territoriali.

Le trasformazioni di coordinate

  • introduzione, utilità della trasformazioni in topografia, fotogrammetria e geomatica in genere;
  • le trasformazioni elementari nel piano: traslazione, cambiamento di scala e rotazione;
  • le trasformazioni composte nel piano, congruenza, conforme, affine particolare e affine;
  • generalizzazione allo spazio della trasformazioni elementari e in particolare delle rotazioni, la matrice di rotazione nello spazio;
  • la trasformazione di Helmert a 7 parametri;
  • aspetti convenzionali: chiralità, ordine delle trasformazioni, ordine delle rotazioni, orientamento delle rotazioni; matrice delle rotazioni per la fotogrammetria e la geodesia.

Le immagini digitali per la rappresentazione del territorio

  • la rappresentazione dei colori nei dispositivi digitali;
  • natura e caratteristiche di un'immagine digitale, discretizzazione spaziale e radiometrica, la risoluzione al suolo;
  • produzione delle immagini digitali mediante camere digitali o scanner;
  • la manipolazione delle immagini digitali e la necessità dell'interpolazione, l'interpolazione bilineare;
  • la georeferenziazione delle immagini digitali, il formato GeoTIFF e il file world.

La fotogrammetria digitale

  • i principi geometrici della presa e della restituzione fotogrammetriche;
  • i concetti di fotogramma, strisciata e blocco; la configurazione di un blocco: ricoprimenti, altezza di volo, lunghezza focale, rapporto base/altezza;
  • le equazioni di collinearità;
  • il calcolo dell'orientamento esterno per una coppia stereoscopica e per un blocco di fotogrammi;
  • la misura fotogrammetrica e la fase di restituzione;
  • cenni all'automazione, alle camere digitali aeree, all'uso dei sensori GNSS/IMU in Fotogrammetria aerea;
  • che cosa si può produrre con la Fotogrammetria: misure singole, carte vettoriali, modelli digitali del terreno, ortofoto.

Il laser scanning

  • il principio di funzionamento e le equazioni del laser scanning aereo;
  • i sensori disponibili e le loro principali caratteristiche;
  • il filtraggio dei dati;
  • i prodotti ottenibili dal laser scanning aereo e la loro utilizzazione ai fini ambientali;
  • cenni al laser scanning terrestre.

Strumenti moderni per la rappresentazione dei dati territoriali: DEM e ortofoto

  • i modelli digitali di elevazione: definizioni e concetti principali. distinzione fra DEM, DTM e DSM, esempi;
  • struttura TIN e grid, prima e seconda interpolazione, metodi di interpolazione bilineare, TIN, IDW;
  • visualizzazione e analisi dei DEM: visualizzazione wireframe, mesh, a curve di livello; calcolo delle mappe di pendenza e esposizione, algebra dei grid;
  • l'ortofoto: perchè una fotografia non è metrica, concetti principali su come rendere metrica una fotografia, cioè come si calcola un'ortofoto.

Esercitazioni
Vi sono diverse esercitazioni in aula informatica relative all'uso di QGIS e all'esecuzione in ambiente Matlab di algoritmi legati a varie parti del programma. Presso il Laboratorio di Geomatica si offre agli studenti la possibilità di assistere, e in qualche modo partecipare, a un reale progetto fotogrammetrico.


Prerequisiti

Topografia, calcolo differenziale, algebra lineare, geometria analitica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 45
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Dispense del Corso.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Vi è una prova scritta che ha una valutazione massima di 27 e un colloquio orale che vale fino a 3 punti, facoltativo. E' consentito registrare come voto finale quello della prima prova.


Obiettivi formativi specifici

 Il modulo "Transitori idraulici" (seconda parte dell'insegnamento di "Impianti idroelettrici e Transitori idraulici"si propone di fornire i concetti fondamentali relativi alla fenomenologia del moto vario nelle correnti in pressione e alla sua modellazione matematica. Al termine dell'insegnamento, lo studente deve inoltre essere in grado di effettuare le verifiche idrauliche in condizioni di moto vario per alcuni impianti tipici (impianti idroelettrici e impianti di pompaggio).

Programma del corso

Introduzione:

  • Generalità sui fenomeni di moto vario negli impianti idroelettrici e negli impianti di pompaggio
  • Approccio elastico e anelastico e relative equazioni
  • Oscillazione di massa:descrizione del fenomeno; equazioni; risoluzione analitica e numerica
  • Colpo d'ariete: descrizione del fenomeno; equazioni; risoluzione numerica con il metodo delle caratteristiche; analisi delle principali condizioni al contorno; cenni ai problemi di colpo d'ariete associato a fenomeni di cavitazione
  • Metodi speditivi per il calcolo del colpo d'ariete: manovra brusca e lenta; formule di Allievi e di Michaud
  • Attenuazione del colpo d'ariete: casse d'aria (dimensionamento e verifica)

Prerequisiti

Devono essere noti i concetti fisici e le relative schematizzazioni matematiche fornite negli insegnamenti di base dell'Idraulica

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 16

Esercitazioni (ore/anno in aula): 10

Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Il materiale didattico è caricato sulla piattaforma Kiro.


Modalità di verifica dell'apprendimento

 l'esame di "Transitori idraulici" si svolge in forma scritta.

Docente/i: Carlo Ciaponi  


Obiettivi formativi specifici

Al termine del modulo "Reti idrauliche", lo studente deve aver acquisito i concetti fondamentali riguardanti il moto permanente nei sistemi idraulici in pressione e la sua modellazione matematica. Deve inoltre essere in grado di effettuare il dimensionamento e la verifica idraulica di reti idriche nelle diverse configurazioni topologiche e di alimentazione.

Programma del corso

  • Introduzione: generalità sui sistemi di condotte in pressione; lunghe condotte; funzionamento in depressione; problemi di dimensionamento e di verifica di lunghe condotte.
  • Richiami sui sistemi di pompaggio: diagrammi caratteristici; NPSH; massima altezza di aspirazione; problemi di verifica e di dimensionamento.
  • Sistemi di condotte: topologia e definizioni; schematizzazione dell'erogazione.
  • La verifica idraulica dei sistemi di condotte: sistema di equazioni; metodi numerici per la risoluzione; verifica idraulica di reti con sistemi di alimentazione complessi (più serbatoi e pompe).
  • Analisi prestazionale dei sistemi idrici: indicatori di prestazione e loro quantificazione.
  • Il dimensionamento dei sistemi di condotte: il problema del dimensionamento; metodi risolutivi; dimensionamento con tecniche di Programmazione Lineare.
  • Software applicativo: l'insegnamento è completato da esercitazioni durante le quali gli allievi devono dimensionare e verificare alcune reti di condotte, anche mediante software applicativo messo a disposizione dal docente.

Prerequisiti

Sono richieste conoscenze dei corsi di Idraulica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 18
Esercitazioni (ore/anno in aula): 10

Materiale didattico consigliato

La maggior parte delle lezioni sono documentate attraverso il materiale didattico caricato nella piattaforma KIRO. Ulteriori approfondimenti sono possibili attraverso la consultazione dei riferimenti bibliografici.

V. Milano. (1996). Acquedotti. Guida alla progettazione. Hoepli. ISBN: 88-203-2292-7.


Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame di "Reti idrauliche" si svolge in forma scritta.


Sintesi delle lezioni, esercitazioni, esercizi, testi degli esami della parte di corso di FTA