Obiettivi formativi
L’insegnamento si propone, oltre a trasmettere uno specifico bagaglio di conoscenze topografiche di base, di far maturare nello studente una serie di abilità di tipo ingegneristico. In particolare lo studente deve dimostrare: di conoscere gli errori di misura e di saper valutare i loro effetti sui risultati dei calcoli che coinvolgono le misure; di saper valutare l’ordine di grandezza dei risultati attesi sulla base di semplici regole e calcoli; di saper accertare la congruenza di un insieme di misure (di livellazione, di poligonale, ecc.), verificando se sono in tolleranza in base alle precisioni strumentali; di saper applicare le conoscenze sulla propagazione degli errori per valutare l’adeguatezza di uno schema di misura alle finalità progettuali; di saper calcolare le coordinate dei punti di una rete planimetrica a partire dalle misure; di saper applicare l’inferenza statistica per valutare la significatività delle variazioni nel tempo di grandezze o coordinate nel controllo di spostamenti o deformazioni; di conoscere la strumentazione topografica (precisioni, portate, errori sistematici) incluso il GPS, sapendo scegliere quella più adatta agli scopi di un dato rilievo.
L’insegnamento prevede attività in gruppo che contribuiscono a sviluppare capacità comunicative e di confronto; inoltre le prove pratiche vanno corredate da una relazione scritta di commento ai risultati.
Prerequisiti
Sono indispensabili per la comprensione del corso concetti di analisi matematica e geometria (derivate, integrali, linearizzazione di funzioni, soluzione di sistemi non lineari, algebra delle matrici)
Contenuti dell'insegnamento
La topografia raggruppa le tecniche ingegneristiche per il rilevamento, ovvero per la determinazione delle coordinate di punti in un dato sistema di riferimento, effettuata con precisione assegnata e controllata. Rilevando sul terreno la posizione di strade, edifici, corsi d’acqua, ecc. si raccolgono gli elementi per costruire la cartografia tecnica, che è la base indispensabile per la progettazione di infrastrutture e la pianificazione e gestione territoriale. Sempre con strumenti e metodi topografici si tracciano sul terreno (si picchettano) le opere progettate sulla carta; si collaudano e controllano grandi strutture come ponti, viadotti e dighe; si controllano i movimenti del terreno in aree franose o in subsidenza.Per conseguire questi risultati, la topografia impiega strumentazioni ed effettua misure dalle quali, definito il sistema di riferimento (globale, locale) e la proiezione cartografica, si derivano le coordinate dei punti e la loro precisione. Per tener conto dell’incertezza di misura, impiega le tecniche del calcolo di probabilità per progettare il rilievo e della statistica per valutare i risultati delle operazioni di misura.Nel corso delle lezioni vengono affrontati: la definizione dei sistemi di riferimento e di coordinate su scala locale e globale; il calcolo delle coordinate a partire dalle misure; la rappresentazione cartografica della superficie terrestre; il trattamento delle osservazioni inclusa la verifica di ipotesi su spostamenti e deformazioni; le caratteristiche della strumentazione topografica e i metodi di misura; le operazioni topografiche per l’ingegneria civile.
Programma esteso
Geodesia e sistemi di riferimento. Il rilevamento di punti sulla superficie terrestre. Geoide ed ellissoide. Sistemi di di coordinate e trasformazioni di coordinate. Sistemi di riferimento geodetici. Trasformazioni tra sistemi di riferimento geodetici. Elementi di geodesia geometrica.
Cartografia. Classificazione delle proiezioni cartografiche. Carta conforme di Gauss. Uso della rappresentazione di Gauss per i calcoli geodetici. Cartografia UTM. Cartografia italiana: carte IGM, Carte Tecniche Regionali; carte catastali. Cenni alla cartografia numerica e ai modelli digitali del terreno.
Trattamento delle osservazioni. Variabilità dei risultati di misura. Probabilità e variabili casuali. Legge di propagazione della covarianza. Ellisse d’errore. Inferenza statistica: test parametrici e intervallo fiduciario. Compensazione di osservazioni a minimi quadrati. Verifica di ipotesi per i minimi quadrati. Affidabilità di uno schema di osservazione.
Strumenti e metodi di misura. Strumenti e metodi per la misura di angoli azimutali, zenitali, distanze e dislivelli. Precisione e campi di applicazione dei diversi metodi.
Le reti. Schemi di rilievo ed equazioni di osservazione delle reti planimetriche e altimetriche. Simulazione e compensazione di una rete. Correzione delle osservazioni per la compensazione sul piano di Gauss. Inquadramento di una rete.
Posizionamento con GPS. Descrizione del sistema. Osservazioni di pseudo range e fase. Modellazione degli errori sistematici. Precisione del posizionamento assoluto, relativo e differenziale in modalità statica e cinematica. Progettazione di reti GPS. Inquadramento plano-altimetrico di reti GPS con il sw VERTO dell’IGM. Reti di stazioni permanenti.
Operazioni topografiche per le opere di ingegneria civile. La cartografia come ausilio alla progettazione. Operazioni di tracciamento. Collaudo e controllo di strutture. Controllo di movimenti e deformazioni del terreno.
Bibliografia
Testi consigliati
R. Barzaghi, L. Pinto, D. Pagliari - Elementi di topografia e trattamento delle osservazioni. CittàStudi Editore, 2018. – disponibile in Biblioteca Politecnica di Ingegneria e Architettura. - Non esaurisce gli argomenti del corso.
A. Manzino: Quaderni di Topografia, Volume 1, Levrotto e Bella Editore, Torino, 2017. ISBN: 9788882181949. – Non disponibile in Biblioteca Politecnica - Non esaurisce gli argomenti del corso.
C. Monti, L. Pinto - Trattamento dei dati topografici e cartografici. Maggioli Editore, 2008. ISBN: 8838741514 – disponibile in Biblioteca Politecnica di Ingegneria e Architettura. - Non esaurisce gli argomenti del corso.
Testi di approfondimento
Alberto Cina GPS : princìpi, modalità e tecniche di posizionamento. Celid Editore. ISBN: 8876614176 – disponibile in Biblioteca politecnica di Ingegneria e Architettura. – Utile per approfondimenti sul GPS e il trattamento statistico dei dati.
Materiale didattico su piattaforma Elly
Slides delle lezioni, dispensa sul trattamento delle osservazioni, esercizi svolti e temi d’esame, materiale per le prove pratiche in itinere: disponibili sulla piattaforma Elly (http://elly.dia.unipr.it) sotto Lauree Triennali, Ingegneria Civile e Ambientale, 2° anno, TOPOGRAFIA, accesso previa registrazione.
Tutto il materiale è di norma disponibile a inizio corso, ma viene aggiornato anche nel corso delle lezioni, specie per quanto riguarda i dati da impiegare nelle esercitazioni.
Metodi didattici
Il metodo didattico prevalente è la lezione frontale, intervallata quando utile da interlocuzioni con gli allievi. L’esposizione teorica è però sempre seguita dallo svolgimento di esercizi numerici in aula. In qualche caso il docente illustra un esercizio campione e successivamente gli studenti lavorano in autonomia; in altri casi non vi sono esemplificazioni preliminari, per verificare la capacità immediata di applicare la conoscenza acquisita e la comprensione maturata individualmente dagli studenti.
La proporzione tra ore di lezione frontale e di esercitazione è indicativamente di 2:1, escludendo le ore dedicate alla illustrazione degli strumenti.
Il progetto della rete di controllo e il rilievo in campagna, effettuati in gruppi, sono preceduti da lezioni frontali che illustrano il contesto applicativo e le problematiche del tema da affrontare ovvero da dimostrazioni pratiche dell’uso degli strumenti. I gruppi lavorano poi n autonomia; possono interloquire col docente in caso di necessità; di norma il docente supervisiona le fasi iniziali del rilievo in campagna. La soluzione dei compiti numerici e delle domande è di norma illustrata in classe o attraverso la pubblicazione su Elly dell’esercizio risolto. I criteri di valutazione dei lavori in gruppo sono illustrati nella presentazione degli obiettivi; la valutazione delle relazioni e dei risultati è discussa a discrezione dei gruppi.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento può essere effettuata, a scelta dello studente, in alternativa tra prove in itinere o esame orale.
Le prove in itinere sono costituite da: a) tre compiti scritti, ciascuno comprendente uno o più esercizi numerici su argomenti predefiniti e una serie di domande a risposta chiusa (“vero o falso”); b) un esercizio di progettazione di un rilievo di controllo da eseguire in gruppi di 3-4 studenti, con redazione di foglio di calcolo e relazione scritta sui risultati; c) un rilievo in gruppi da 6-8 studenti di una piccola rete con total station, con elaborazione dei dati, rappresentazione dei risultati e relazione scritta.Nelle prove scritte le domande accertano il livello di conoscenza e valgono nel complesso 8/30; gli esercizi accertano la comprensione e la capacità di applicare conoscenza e comprensione; valgono nel complesso 15/30; le due attività in gruppo accertano la capacità di applicare conoscenza e comprensione, lavorare cooperativamente e comunicare in forma scritta; valgono nel complesso 7/30.
La prova orale comprende un semplice esercizio di calcolo coordinate o propagazione della varianza e almeno 3
domande, due delle quali sulla verifica delle livellazioni geometriche e sulla progettazione di reti di controllo. Il superamento dell’esercizio (risultati numerici inclusi) è condizione per proseguire l’esame. L’esercizio verifica le conoscenze e capacità di applicare conoscenze di base e pesa per circa il
10% della valutazione. Le tre domande con la relativa discussione riguardano aspetti teorici o metodologici oppure tematiche progettuali;
pesano ciascuna per circa il 30% e verificano conoscenza, comprensione e la capacità di applicarle nonché la proprietà di espressione.
Altre informazioni
- - -
