Docente/i: Vittorio Casella  

Denominazione del corso: Fotogrammetria, lidar e GIS
Codice del corso: 502960
Corso di laurea: Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ICAR/06
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
Crediti formativi: CFU 6
Sito web del corso: http://vittoriocasella.unipv.it

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, aalcolo 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.