Programma

L’insegnamento introduce i principi fondamentali della cartografia e dei Geographic Information Systems e il loro utilizzo nell’analisi di problematiche ecologiche e ambientali. Gli argomenti teorici sono sviluppati parallelamente ad attività pratiche svolte prevalentemente mediante il software open-source QGIS.
Fondamenti di GIS e dati spaziali: Concetto di informazione geografica e di dato spaziale. Componenti e funzioni di un GIS. Rappresentazione del mondo reale attraverso modelli spaziali. Dati vettoriali e raster: struttura, caratteristiche, attributi, risoluzione, vantaggi e limitazioni. Fonti dei dati geografici, metadata, geoportali e servizi di dati territoriali.
Cartografia e sistemi di riferimento: Forma della Terra, geoide ed ellissoide di riferimento. Datum geodetici. Coordinate geografiche e cartesiane. Proiezioni cartografiche e relative deformazioni. Sistemi di riferimento geografici e proiettati. Codici EPSG. WGS84 e sistema UTM. Scelta e trasformazione del sistema di riferimento in funzione del problema geografico.
Georeferenziazione e acquisizione dei dati: Acquisizione di dati geografici da differenti sorgenti. Principi della georeferenziazione di mappe e immagini mediante Ground Control Points. Trasformazioni geometriche e valutazione dell’errore di georeferenziazione. Utilizzo di basi cartografiche e servizi web.
Dati vettoriali: Rappresentazione mediante punti, linee e poligoni. Tabelle degli attributi e associazione tra geometria e informazione alfanumerica. Creazione, digitalizzazione ed editing di dati vettoriali. Snapping e principi di topologia. Selezione spaziale e per attributi. Principali operazioni di geoprocessing e analisi vettoriale.
Dati raster e modelli digitali del terreno: Struttura matriciale dei raster, dimensione della cella, risoluzione spaziale, scala e valori NoData. Elaborazione dei dati raster. Digital Elevation Models (DEM), Digital Terrain Models (DTM) e Digital Surface Models (DSM). Elaborazioni derivate da modelli di elevazione e rappresentazione della morfologia del territorio.
Telerilevamento e dati multispettrali. Principi di base del telerilevamento. Radiazione elettromagnetica, riflettanza e firme spettrali. Sensori e bande spettrali. Programma Copernicus e dati Sentinel. Composizioni in colori reali e falsi colori.
Analisi della copertura del suolo e indici spettrali: Corine Land Cover. Elaborazione e rappresentazione dei dati di copertura e uso del suolo. Calcolo e interpretazione di indici ottenuti da dati multispettrali, con particolare riferimento agli indici normalizzati utilizzati per lo studio della vegetazione, dell’acqua, dell’umidità e delle superfici antropizzate.
Classificazione delle immagini: Principi della classificazione delle immagini telerilevate. Definizione delle aree di training, firme spettrali e classificazione supervisionata. Interpretazione e rappresentazione dei risultati.
Attività pratiche e applicazioni: Le attività teoriche sono accompagnate da esercitazioni guidate in QGIS relative alla gestione di dati raster e vettoriali, sistemi di riferimento, georeferenziazione, digitalizzazione, topologia, geoprocessing, elaborazione di DEM, analisi della copertura del suolo, dati satellitari, indici spettrali e classificazione supervisionata. Sono discussi casi di studio riguardanti problematiche ambientali ed ecologiche, quali variazioni di uso e copertura del suolo, deforestazione e altri cambiamenti ambientali. Il percorso si conclude con la realizzazione autonoma di un progetto GIS nel quale lo studente applica in maniera integrata le conoscenze e le procedure acquisite durante il corso.

Prerequisiti

Non sono richieste conoscenze pregresse di GIS, cartografia o telerilevamento. È richiesta una conoscenza di base dell’uso del computer, comprendente la gestione di file e cartelle e l’utilizzo delle principali funzioni di un sistema operativo (Windows, come fornito dal laboratorio che verrà utilizzato).

Testi Adottati

Slide del corso

Valerio Noti, "GIS Open Source per geologia e ambiente: analisi e gestione di dati territoriali e ambientali con QGIS". II edizione, Dario Flaccovio Editore

Modalità Frequenza

La frequenza è obbligatoria. Per l’ammissione all’esame è richiesta la partecipazione ad almeno il 70% delle attività didattiche previste, secondo quanto stabilito dal Regolamento didattico del Corso di Studio. Le modalità di verifica della frequenza sono comunicate dal docente all’inizio dell’insegnamento.

Modalità Valutazione

La valutazione del profitto è articolata in due parti: presentazione e discussione di un progetto GIS sviluppato dallo studente e successivo colloquio orale sui contenuti dell’insegnamento. Progetto GIS: Lo studente sviluppa autonomamente un progetto nel quale applica in maniera integrata le principali procedure affrontate durante il corso a un caso di studio territoriale, ecologico e ambientale. Il progetto prevede la ricerca e organizzazione dei dati, la loro elaborazione mediante strumenti GIS, la realizzazione di prodotti cartografici e l’interpretazione dei risultati. Il lavoro viene presentato e discusso durante l’esame in un tempo massimo di 15 minuti. Il rispetto dei tempi assegnati concorre alla valutazione della capacità di sintesi e comunicazione. La valutazione del progetto considera la correttezza metodologica delle procedure utilizzate, l’appropriatezza dei dati e delle scelte effettuate, la qualità e correttezza dei prodotti cartografici, la capacità di interpretare criticamente i risultati e la chiarezza della presentazione. Colloquio orale: Alla presentazione segue un colloquio sugli argomenti teorici e pratici affrontati durante il corso, finalizzato a verificare la conoscenza dei fondamenti della cartografia e dei GIS e la capacità di applicare e collegare tra loro i concetti appresi. Particolare attenzione è rivolta alla capacità di motivare le scelte effettuate all’interno di un flusso di lavoro GIS e di interpretare correttamente dati e risultati. Criteri di valutazione e voto finale. Il voto finale, espresso in trentesimi, deriva dalla valutazione complessiva del progetto e del colloquio orale. Sono considerati la correttezza e completezza delle conoscenze, la padronanza delle procedure GIS, la capacità di applicarle a problemi concreti, l’autonomia nelle scelte metodologiche, la capacità di interpretazione critica dei risultati, la correttezza della rappresentazione cartografica e la chiarezza espositiva. Per conseguire la sufficienza è necessario dimostrare una conoscenza adeguata dei concetti fondamentali e la capacità di applicare correttamente le principali procedure affrontate durante il corso. Valutazioni più elevate richiedono progressivamente maggiore autonomia nella progettazione del flusso di lavoro, capacità di integrare dati e strumenti differenti e capacità di motivare e discutere criticamente le scelte e i risultati ottenuti.