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Cristina CASTAGNETTI
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Precision Surveying and Deformation Monitoring, BIM and GIS
Ingegneria Civile e Ambientale (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
La prima parte del corso è volta a fornire allo studente le conoscenze fondamentali della Geomatica applicata al rilievo di precisione e al monitoraggio delle strutture/infrastrutture. Il corso ha lo scopo di fornire un quadro completo delle moderne tecnologie di indagine, sia terrestri sia satellitari, e delle metodologie volte alla loro integrazione con l’obiettivo di sviluppare una capacità critica nella progettazione di approcci di monitoraggio e valutazione della qualità dei risultati ottenuti.
La seconda parte del corso fornisce una preparazione di base relativa all'utilizzo degli strumenti GIS nell'analisi dei dati spaziali e nella produzione di cartografia tecnica e tematica con l’obiettivo di rendere autonomo lo studente nella gestione dei dati geografici reperibili da repertori nazionali ed internazionali attraverso l'utilizzo di protocolli standard di comunicazione. Si forniscono inoltre le conoscenze di base del processo BIM con l’obiettivo di rendere lo studente consapevole della gestione di dati tridimensionali e della modellazione parametrica in ambiente BIM, con particolare attenzione alla componente geometrica del dato.
Prerequisiti
Teorie di base delle tecniche e metodologie di rilevamento topografico. Principi di trattamento del dato topografico. Conoscenze relative ai principi di cartografia.
Programma del corso
Modulo PRECISION SURVEYING AND DEFORMATION MONITORING:
TEORIA: Trattamento delle osservazioni – stima accuratezza, propagazione errori, test statistici di significatività. Richiami sulle tecniche geodetiche di precisione. (1.5CFU)
Reti GNSS. Sistemi di riferimento dinamici e trasformazioni. (0.5CFU)
Spostamento e deformazione. Approccio di monitoraggio - schema e aspetti critici, progettazione, stima delle deformazioni e analisi. (2CFU)
Laser scanning ad uso diagnostico per le strutture. Cenni di fotogrammetria moderna e utilizzo di droni. (1CFU)
Analisi casi reali: monitoraggio ponti, dighe e torri. (0.5CFU)
PRATICA: Progettazione di un’attività di rilievo/monitoraggio (attività in piccoli gruppi), presentazione e discussione. (0.5CFU)
Modulo BIM:
TEORIA: introduzione al processo BIM - definizioni e stato dell’arte. Quadro normativo internazionale e nazionale (UNI 113337); nuovi profili professionali. LOD LOG LOI LOA. Interoperabilità e formati. Il modello As-Built e il processo Scan-to-BIM. Gerarchia ad oggetti. Il database associato. Potenzialità applicative ed esempi di interesse per l’ingegneria civile e discussione. (1CFU)
PRATICA: attività ed esercitazioni in ambiente BIM per la produzione di un modello architettonico (focus sull’informaione geometrica) anche a partire da nuvole di punti 3D. (2CFU)
Modulo GIS:
RICHIAMI: Sistemi geodetici, proiezioni e rappresentazioni cartografiche. Sistemi di coordinate. Lettura di una carta. Struttura dei dati cartografici: raster e vettoriale. CARTOGRAFIA NUMERICA: Concetto di scala. Contenuto planimetrico e altimetrico. Codifica dei dati. Organizzazione dei dati: struttura geometrica e topologica. Formati standard. Georeferenziazione dati. Rappresentazione di superfici 3D: DSM e DTM. (1CFU)
SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI: La filosofia di lavoro in ambiente GIS. Shape file. Analisi spaziali in ambiente GIS con dati raster e vettoriali. I software GIS open source. Database Topografici. 3D city modeling. PostgreSQL/PostGIS.I portali cartografici. WebGIS. Attività pratiche di elaborazione dati in ambiente GIS con produzione di mappe. (2CFU)
Metodi didattici
Modulo PRECISION SURVEYING AND DEFORMATION MONITORING: Lezioni frontali in lingua inglese - trattazione teorica dei contenuti con esemplificazione tramite casi applicativi reali e discussione guidata dal docente. Esercitazione finale a piccoli gruppi orientata alla risoluzione di problemi di rilievo/monitoraggio. Le lezioni di questo modulo avranno luogo nel I semestre e si svolgeranno in lingua inglese al fine di familiarizzare con la terminologia tecnica associata alla disciplina.
Modulo BIM: Lezioni frontali in lingua italiana - trattazione teorica dei contenuti con esemplificazione tramite casi applicativi reali. Esercitazioni pratiche al computer, guidate dal docente, e svolte con software Autodesk Revit (licenza disponibile per tutti gli studenti iscritti, previa registrazione sul portale Autodesk Education).
Modulo GIS: Lezione frontale in lingua italiana ed esercitazioni al computer, guidate dal docente, e svolte con software GIS open source.
I moduli BIM e GIS avranno luogo nel II semestre di lezione e si svolgeranno in lingua italiana.
Tutte le lezioni avranno luogo in presenza, salvo diverse disposizioni di Ateneo. Qualora le lezioni venissero svolte a distanza, avverranno prioritariamente in modo sincrono (streaming) ed occasionalmente in modo asincrono (registrate). La piattaforma utilizzata è MICROSOFT TEAMS.
Tutto il materiale del corso sarò reso disponibile sulla pagina specifica all’interno della piattaforma Moodle.
La frequenza non è obbligatoria ma fortemente consigliata.
Testi di riferimento
Materiale didattico. Per approfondimenti si suggerisce / Lecture notes, visuals and handouts given by the lecturer. Suggested books:
PRECISION SURVEYING AND DEFORMATION MONITORING:
J. O. Ogundare (2015). Precision Surveying: The Principles and Geomatics Practice. John Wiley & Sons - ISBN: 978-1-119-10251-9
BIM:
Sacks, R., Eastman, C., Lee, G., & Teicholz, P. (2018). BIM handbook: a guide to building information modeling for owners, designers, engineers, contractors, and facility managers, John Wiley & Sons.
Abbas Rajabifard, Behnam Atazadeh, Mohsen Kalantari (2019). BIM and Urban Land Administration, by CRC Press
(236 Pages)
Osello, A. (2012). Il futuro del disegno con il BIM per ingegneri e architetti, The future of Drawing with BIM for Engineers
and Architects. Palermo: Dario Flaccovio Editore
Rizzarda, C.C. & Gallo, G. (2017). La sfida del BIM: un percorso di adozione per progettisti e imprese. Tecniche Nuove
GIS
David O'Sullivan, David Unwin (2010). Geographic information analysis. John Wiley & Sons.
Narayan Panigrahi (2019). Geographical Information Science - 1st Edition, by CRC Press (292 Pages)
Verifica dell'apprendimento
Modulo PRECISION SURVEYING AND DEFORMATION MONITORING: esame scritto e orale, in lingua inglese. La prova scritta valuta la capacità di risoluzione di un problema di monitoraggio/rilievo (1 domanda – 12 punti/40% dell’esito dello scritto) e le conoscenze teoriche (2 domande – 9 punti ciascuna/60% dell’esito dello scritto) ed ha durata di 1 ora. La prova orale commenta la prova scritta ed integra con un’ulteriore domanda teorica al fine di valutare le conoscenze e il linguaggio tecnico-specifico utilizzato (durata indicativa di 20-30 minuti). Il voto del modulo considera gli esiti di entrambe le prove ed è espresso in trentesimi: la prova orale può confermare, migliorare o peggiorare il voto ottenuto nella prova scritta attraverso un punteggio che va da -2 a +2.
Modulo BIM e GIS: esame orale, della durata indicativa di 30-45 minuti, sulle tematiche trattate con discussione dei progetti BIM e GIS realizzati dallo studente (dimostrazione pratica delle abilità raggiunte nell'uso dei dati). L’esame si svolge in lingua italiana (in lingua inglese, su richiesta, per gli studenti stranieri). Saranno valutate le conoscenze teoriche apprese, il linguaggio utilizzato e approfonditamente i progetti svolti. La votazione è in trentesimi.
Il voto complessivo del corso è in trentesimi e deriva dalla media ponderata delle valutazioni ottenute nei singoli moduli.
Gli esami si svolgono in presenza, salvo diverse disposizioni di Ateneo. Non è ammesso l’uso di supporti, se non espressamente necessario o nei casi ciò sia previsto a fronte di DSA certificate.
Risultati attesi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Tramite lezioni in aula, letture guidate e discussioni collegiali lo studente apprende la capacità di impostare un progetto di monitoraggio in ambito strutturale/infrastrutturale con identificazione delle tecnologie idonee e loro eventuale integrazione. Lo studente inoltre apprende i metodi principali di gestione dati in ambienti GIS e BIM e sviluppa la capacità di progettare interventi che richiedono l'uso di dati spaziali e di modelli parametrici tridimensionali ai fini del raggiungimento degli obiettivi.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Tramite esercitazioni in aula introdotte dal docente e risoluzione di casi studio reali, lo studente è in grado di approcciarsi ad un problema di monitoraggio nella sua complessità, esaminandone molteplici aspetti tra i quali valutazione di costi, benefici e svantaggi dei singoli approcci in relazione al fenomeno indagato ed alla qualità richiesta dai risultati. Con la risoluzione di esercitazioni al computer, lo studente è in grado di applicare le conoscenze acquisite e di comprendere quanto implementato nei principali software di gestione delle informazioni spaziali e di BIM authoring.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Tramite le conoscenze acquisite durante il corso e l’analisi dei casi-studio presentati, lo studente è in grado di individuare e selezionare in maniera critica le strategie da adottare nella risoluzione di un problema di monitoraggio. Lo studente è inoltre in grado di discutere i migliori approcci alla progettazione in ambiente GIS e le strategie di modellazione BIM con piena consapevolezza delle criticità associate.
ABILITÀ COMUNICATIVE: La frequentazione del corso permette allo studente di esprimersi e comunicare in modo appropriato sui temi propri della disciplina e di conoscere la terminologia tecnica in lingua inglese.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: le attività citate consentono allo studente di acquisire capacità critica nell’apprendimento della disciplina ed autonomia nelle future attività di aggiornamento professionale.