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    Nicola CROCETTO

    Insegnamento di TOPOGRAFIA

    Corso di laurea in SCIENZE E TECNICHE DELL'EDILIZIA

    SSD: ICAR/06

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Il corso di Topografia è rivolto agli allievi del Corso di Laurea in Ingegneria Civile-Edile Ambientale. "Topografia" significa letteralmente "disegno dei luoghi" ed il corso, nella sua evoluzione moderna, contiene gli elementi e le conoscenze essenziali per la descrizione grafica, metrica ed informatica del territorio naturale ed antropizzato. Infatti viene dedicato ampio spazio al problema della forma della Terra (Geodesia) e della sua rappresentazione, la Cartografia (grafica al tratto, numerica e digitale) che costituisce il supporto essenziale per la progettazione di tutte le opere civili. Ulteriore contenuto del corso sono le strumentazioni e metodologie essenziali per il rilievo plano altimetrico del territorio; a tal fine vengono descritti i principali concetti teorici e pratici relativi agli strumenti e alle operazioni di misura (classiche e moderne) e di calcolo (statistica) relativi ai metodi di rilievo. Vengono forniti, infine, elementi di base della Fotogrammetria e del Sistema Satellitare GPS, le moderne tecniche di rilievo cartografico di ampie aree territoriali.

    Testi di riferimento

    G. Bezoari, C. Monti, A. Selvini : Topografia e Cartografia, Hoepli, Milano.
    G. Folloni, Principi di Topografia, Patron, Bologna.
    B. Hofmann Wellenhof, H. Lichtenegger, and J. Collins : GPS, Teory and Pratice, Springer Verlag, WienNew York.
    Kraus, K. : Fotogrammetria (Traduz. S. Dequal), Levrotto & Bella. Torino.
    A. Leick : GPS Satellite Surveying, Jhon Wiley & Sons, Inc.
    Dispense di supporto ai libri di testo su elencati.

    Obiettivi formativi

    Padronanza dei concetti e nozioni su cui si fonda il corso. Capacità di descrivere ed eseguire dettagliatamente ed accuratamente le metodologie grafiche e particolarmente le procedure numeriche, con l’ausilio delle calcolatrici tascabili e con il calcolatore elettronico, per il rilievo plano altimetrico del territorio. Abilità e correttezza nell’ uso di Cartografie tradizionali (al tratto), numeriche e digitali.

    Prerequisiti

    Concetti essenziali di Disegno, CAD, Informatica, Analisi Matematica, Geometria e Fisica.

    Metodologie didattiche

    Il corso prevede l’ applicazione degli argomenti esposti attraverso lo svolgimento di esercitazioni numeriche in aula sui temi trattati e sotto la supervisione del docente. Inoltre vengono redatti a casa dagli allievi elaborati grafico numerici sui temi trattati e con dati di input differenziati per ciascun allievo; lo svolgimento degli elaborati è sottoposto a chiarimenti e a correzioni da parte del docente.

    Metodi di valutazione

    Discussione sugli elaborati grafici e/o numerici redatti durante il corso. Esame orale sui temi del programma

    Programma del corso

    Elementi di Geodesia: i problemi geodetici in topografia, definizioni delle super-fici di riferimento, geoide, sferoide ed ellissoide terrestre, sezioni normali, raggi principali di curvatura, teoremi di Eulero e di Meusnieur, linee geodetiche, teoremi della geodesia operativa, campo geodetico, cam¬po topografico, teorema di Legendre, coordinate curvilinee di punti sull’ellissoide. Quote ortometriche, dinamiche, ellissoidiche. Scostamenti tra geoide ed ellissoide, ondulazioni geoi¬diche. Orientamento dell’ellissoide, ROMA40, ED50, WGS84, ITRF. Trasforma¬zioni dirette ed inverse tra coordinate plano-altimetriche geografiche ellissoi¬diche e coordinate Carte¬siane tridimensionali ellissocentriche. Cartografia: la rap¬presentazione cartografica, approccio analitico e proiettivo, deformazioni, tipi di rappresentazione, le carte conformi di Gauss e di Mercatore, la proiezione ste¬reografica polare UPS, la carta conforme di Lambert, la carta equivalente di Flam¬stead, la cartografia ufficiale italiana Gauss Boaga, la cartografia catastale, il sistema cartografico UTM e UTM-WGS84, carte tecniche. Trattamento statistico delle misure: richiami di calcolo delle probabilità, misura diretta e indiretta di una grandezza, errori grossolani, sistematici e accidentali, precisione, accuratezza, affidabilità, legge di propagazione degli errori, ellisse standard, misure dirette di uguale accuratezza, misure dirette di diversa accuratezza, osservazioni dirette condizionate, misura indiretta di una grandezza, compensazione minimi quadrati, caso lineare e non, test statistici di Fisher e di Baarda. Strumenti e operazioni di misura: definizione di angoli azimutali e zenitali, teodoliti: componenti, schema di funzionamento, condizioni di rettifica, esempi di strumentazione moderna, teodoliti elettronici. Definizione di dislivelli, livelli: componenti, schema di funzio¬namento, condizioni di rettifica, esempi di strumentazione moderna, livello ingle¬se, automatico, elettronico. Misura di dislivelli: battuta, livellazione geometrica dal mezzo, linea, rete. Concetto di distanza, distanziometri a onde, equazione fondamentale dei distanziometri a onde, conteggio del numero intero di semi¬lunghezze d'onda, classificazione dei distanziometri, influenza sulla misura della distanza delle condizioni atmosferiche, precisione di misura, metodi di misura ad impulsi, stazioni totali, misura diretta e indiretta delle distanze, riduzioni all’ oriz¬zonte ed alla sfera locale. Metodi di rilevamento topografico: generalità sulle reti topografiche, progettazione, misura, calcolo, compensazione minimi quadrati, triangolazioni, trilaterazioni, reti planimetriche miste, poligonali (aperte, vinco-late agli estremi e chiuse) e compensazione empirica, intersezioni (in avanti, late¬rale, all' indietro, problema di Hansen), precisioni, schemi ottimali, inserimento delle reti planimetriche locali nella rete geodetica nazionale (fitting planime¬trico); rilievo altimetrico, livellazione trigonometrica, geodimetrica, geometrica, precisioni, criteri di progettazione delle reti di livellazione, compensazione mini¬mi quadrati delle reti altimetriche, reti plano-altimetriche, piani quotati, piani e curve di livello, trasformazione di un piano quotato ad un piano a curve di livello, profili del terreno e sezioni stradali. Calcolo di Aree e Volumi. Fotogrammetria: Principi e fondamenti analitici. Strumenti di presa aerea e terrestre. Piano delle prese. La restituzione fotogrammetrica: concetti e definizioni. Apparati di restituzione. Orientamento interno. Raggi omologhi. Parallasse lineare e d’altezza. Orientamento relativo. La rete dei punti d’appoggio. Orientamento assoluto. Triangolazione aerea a stelle proiettive. Concetti e definizioni di fotogrammetria digitale. Sistema satellitare GPS: Il sistema NAVSTAR GPS. Sezione spaziale, di controllo ed utenza. Struttura del segnale. Misure di pseudoranges e di differenze di fasi portanti. Equazioni fondamentali. Metodi statici e cinematici di misura. Errori sistematici. Influenza nelle misure della ionosfera e della troposfera. GPS differenziale, RTK e DGPS. Compensazione delle misure. Le reti IGM. Principali applicazioni.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The Topography course is aimed at students of the Degree in Civil Engineering and Environmental Engineering. "Topography" literally means "drawing of places" and the course, in its modern evolution, contains the essential elements and knowledge for the graphic, metric and computerized description of the natural and anthropized territory. In fact, ample space is dedicated to the problem of the shape of the Earth (Geodesy) and its representation, the Cartography (line art, numerical and digital) which is the essential support for the design of all civil works. Further contents of the course are the essential instruments and methodologies for the elevation of the territory in the area; to this end, the main theoretical and practical concepts related to the instruments and measurement operations (classical and modern) and calculation (statistics) related to survey methods are described. Finally, basic elements of Photogrammetry and GPS Satellite System are provided, along with modern cartographic survey techniques of large territorial areas.

    Textbook

    G. Bezoari, C. Monti, A. Selvini: Topography and Cartography, Hoepli, Milan.
    G. Folloni, Principles of Topography, Patron, Bologna.
    B. Hofmann Wellenhof, H. Lichtenegger, and J. Collins: GPS, Teory and Pratice, Springer Verlag, WienNew York.
    Kraus, K.: Photogrammetry (Traduz S. Dequal), Levrotto & Bella. Turin.
    A. Leick: GPS Satellite Surveying, Jhon Wiley & Sons, Inc.
    Handouts for the textbooks listed above.

    Training objectives

    Mastery of the concepts and concepts on which the course is based. Ability to describe and execute in detail and accurately the graphic methodologies and particularly the numerical procedures, with the help of pocket calculators and with the electronic calculator, for the altimetric plano survey of the territory. Skill and correctness in the use of traditional (line), digital and numerical cartography.

    Prerequisite

    Essential concepts of Drawing, CAD, Computer Science, Mathematical Analysis, Geometry and Physics.

    Teaching methods

    The course includes the application of the topics presented through the performance of numerical exercises in the classroom on the topics covered and under the supervision of the teacher. In addition, numerical graphs on the subjects treated and with different input data for each student are drawn up at home by the students; the development of the works is submitted to clarifications and corrections by the teacher.

    Evaluation methods

    Discussion of the graphic and / or numerical works prepared during the course. Oral exam on the themes of the program

    Course Syllabus

    Course program: Elements of Geodesy: geodetic problems in topography, definitions of reference surfaces, geoid, spheroid and ellipsoid terrestrial, normal sections, main radiuses of curvature, Euler and Meusnieur theorems, geodesic lines, theorems of operational geodesy, geodetic field, topographic field, Legendre's theorem, curvilinear coordinates of points on the ellipsoid. Orthometric, dynamic, ellipsoidal dimensions. Deviations between geoid and ellipsoid, geoid undulations. Orientation of the ellipsoid, ROMA40, ED50, WGS84, ITRF. Direct and inverse transformations between ellipsoidal geometric plano-altimetric coordinates and ellipsocentric three-dimensional Cartesian coordinates. Cartography: cartographic representation, analytical and projective approach, deformations, types of representation, the Gauss and Mercator compliant maps, the UPS polar stereographic projection, the Lambert compliant map, the Flamstead equivalent card, the official Italian cartography Gauss Boaga , the cadastral cartography, the cartographic system UTM and UTM-WGS84, technical maps. Statistical treatment of measurements: calls of probability calculation, direct and indirect measurement of a quantity, gross errors, systematic and accidental, precision, accuracy, reliability, error propagation law, standard ellipses, direct measurements of equal accuracy, direct measurements of different accuracy, direct conditioned observations, indirect measurement of a quantity, least squares adjustment, linear and non-linear case, Fisher and Baarda statistical tests. Measuring instruments and operations: definition of azimuth and zenith angles, theodolites: components, operating scheme, rectification conditions, examples of modern instrumentation, electronic theodolites. Definition of differences in level, levels: components, operating scheme, rectification conditions, examples of modern instrumentation, English level, automatic, electronic. Measurement of gradients: abutment, geometric leveling from the vehicle, line, net. Distance concept, wave distance meters, fundamental equation of wave distance meters, count of the whole number of wave half-lengths, classification of distance meters, influence on the measurement of distance to atmospheric conditions, measurement accuracy, pulse measurement methods, total stations , direct and indirect measurement of distances, reductions on the horizon and the local sphere. Topographic surveying methods: generalities on topographic networks, design, measurement, calculation, least squares compensation, triangulations, trilateration, mixed planimetric networks, polygons (open, constrained to the ends and closed) and empirical compensation, intersections (forward, lateral, all 'back, Hansen problem), precisions, optimal layouts, insertion of the local planimetric networks in the national geodetic network (planimetric fitting); altimetric survey, trigonometric leveling, geodimetric, geometric, precision, design criteria of leveling networks, minimum squares compensation of altimetric networks, plano-altimetric networks, dimensioned plans, plans and level curves, transformation of a plan listed to a plan to level curves, terrain profiles and road sections. Calculation of Areas and Volumes. Photogrammetry: principles and foundations. The aerofotogrammetric grip, average scale of the frames, flight altitude, coverings, cinederivometer, drag. Photogrammetric restitution, concepts and definitions. Internal orientation. Homologous radii. Parallasse linear and high. Relative orientation. The network of points of support. Absolute orientation. Post reconnaissance. Geometric congruences, graphic editing. Aerial triangulation with projective stars. Concepts and definitions of digital photogrammetry. GPS satellite system: The NAVSTAR GPS system. Spatial section, control and user. Signal structure. Measures of pseudoranges and differences in bearing phases. Basic equations. Static and kinematic measurement methods. Systematic errors. Influence in the ionosphere and troposphere measurements. Differential GPS, DGPS and RTK. Adjustment of measures. The IGM 95 network. Main applications.

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