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.