• Blended Learning & Flipped Classroom

L’insegnamento ha il duplice obiettivo di:

MOD. 1 - insegnare le basi teoriche delle tecniche del rilievo topografico classico e di sperimentare un’applicazione reale che comprenda tutte le fasi concettuali del rilievo: progettazione, rilievo, compensazione dei risultati e analisi statistica. Tale percorso è fondamentale per il futuro ingegnere ambientale che dovrà essere in grado di valutare tutti i passi necessari per eseguire un rilievo con una precisione stabilita a priori.

MOD. 2 - preparare lo studente ad un utilizzo consapevole e critico delle moderne tecniche da satellite per eseguire posizionamenti di punti e progettare e rilevare reti per il controllo di manufatti e del territorio. Tale modulo prevede 1.0 CFU erogato con didattica innovativa in modalità di classe capovolta (flipped classroom) che ha come obiettivo quello di sviluppare capacità induttive, di lavoro di gruppo e comunicative.

Grazie al MOD. 1, lo studente:

• conosce i vari metodi di rilievo topografico classico bidimensionale planimetrico e monodimensionale altimetrico;
• conosce i rudimenti del funzionamento delle tre principali classi di strumenti topografici classici: livello, teodolite e distanziometro;
• è in grado di scegliere il metodo ottimale di rilievo in funzione della precisione del risultato atteso;
• è in grado di scegliere le modalità operative in modo da ridurre l’errore di misura;
• è in grado di elaborare i risultati delle misure e di interpretarle statisticamente e se necessario di correggerle;
• è in grado di comunicare i risultati della sua attività (dal progetto all’esecuzione e all’interpretazione del risultato) in modo chiaro e convincente;
• sa usare la piattaforma Matlab per compensare i dati di un piccolo rilievo scrivendo autonomamente il codice necessario.

Grazie al MOD. 2, lo studente:

• conosce i principali metodi di posizionamento da satellite e comprende i principi di base del loro funzionamento;

• è in grado di scegliere il metodo ottimale di rilievo in funzione della precisione attesa;

• è in grado di compensare le misure utilizando programmi standard e di analizzare criticamente i risultati;

• sa usare la piattaforma Matlab per compensare i dati delle baseline e ottenere la stima della posizione dei punti scrivendo autonomamente il codice necessario;

• è in grado di comunicare i risultati della sua attività (dal progetto all'esecuzione e all'interpretazione del risultato) in modo chiaro e convincente sia in una relazione scritta, sia in una presentazione orale;

• sa lavorare in gruppo.

Gli argomenti trattati nel MOD. 1 sono i seguenti:

• Sistemi di riferimento e sistemi di coordinate; trasformazione tra sistemi di riferimento.
• Lo schema del rilievo topografico tradizionale.
• Il rilievo planimetrico nel campo topografico. Schemi di rilievo: triangolazione, poligonale, metodi di intersezione.
• Il rilievo altimetrico. Schemi di rilievo: livellazione geometrica, livellazione trigonometrica.
• Gli strumenti topografici: teodolite, distanziometro, livello.
• Il controllo di deformazioni e spostamenti.
• La stima con il metodo dei minimi quadrati e l'inferenza statistica applicata al posizionamento e al controllo.

Gli argomenti trattati nel MOD. 2, invece, sono:

GNSS (Global Navigation Satellite Systems): GPS, GLONASS, GALILEO, COMPAS,... Il sistema di posizionamento statico. Misure di fase e di pseudo-range. Errori sistematici. Possibili combinazioni di osservazioni: vantaggi e svantaggi. Il posizionamento relativo. Analisi ed elaborazione dei dati: i minimi quadrati sequenziali e cenni ai filtri di Kalman. I sistemi di riferimento e di coordinate del posizionamento da satellite. Trasformazioni tra i vari sistemi di riferimento. Cenni al posizionamento cinematico. Reti GNSS: progettazione e rilievo differenziando a secondo della precisione richiesta. Esempi di applicazioni a problemi di controllo di manufatti e del territorio. Tecniche di posizionamento classiche e da satellite: vantaggi e svantaggi. Esempi di uso congiunto di tecniche classiche e da satellite.

LABORATORIO: progettazione, simulazione e rilievo di reti GNSS per il controllo del territorio. Compensazione delle baseline rilevate utilizzando programmi commerciali e stima delle posizioni dei ricevitori utilizzando un programma autonomamente implementato. Analisi statistica dei risultati ottenuti. Compensazione congiunta della rete topografica rilevata nel modulo 2 e di quella GNSS.

Il CFU di didattica innovativa prevede che, dopo l'analisi di materiale fornito dal docente, gli studenti divisi in gruppi propongano un progetto di rete per il controllo di un fenomeno in atto. Le diverse proposte saranno illustrate dai gruppi e messe a confronto con un'analisi critica che cercherà di evidenziare punti di forza e criticità.

Nella parte finale dell'insegnamento (MOD 1 e MOD 2) i due docenti organizzano un'attività insieme alla prof.ssa Paola Gattinoni (Geologia ambientale) che consiste in:

- una visita al centro di Monitoraggio Geologico della Regione Lombardia (ARPA) dove vengono illustrate le attività di monitoraggio e le strumentazioni usate per il controllo delle grandi frane lombarde;

- un sopralluogo presso una frana, durante il quale si descrive la geomorfologia, l'acquisizione e l'elaborazione delle misure di controllo.

Sono richieste conoscenze di base relative al trattamento statistico dei dati, quali la teoria della stima e l'inferenza statistica.

L'esame consiste in una prova orale sul programma dell'insegnamento, con l'obiettivo di verificare la comprensione dei concetti esposti a lezione, e in una discussione sulla relazione scritta sul lavoro svolto in laboratorio, con l'obiettivo di verificare la capacità di applicare quanto appreso e di analizzare criticamente i risultati formulando un giudizio autonomo.