OBIETTIVI FORMATIVI

Principles of cartography and electronic mapping. Fixing position and navigation.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Acquisizione teorica e pratica delle tecniche per il Posizionamento Elettronico e per il trattamento della Cartografia Elettronica, con particolare attenzione al settore nautico.

Elementi per il trattamento delle osservazioni per valutare la precisione della posizione.

Capacità di analisi dei risultati in funzione della risoluzione metrica dei dati.

Utilizzo di software libero e open source, quando possibile, in accordo con la direttiva del Ministro per l'Innovazione e la Tecnologia, 19 dicembre 2003 che incoraggia l'utilizzo di queste tecnologie.

PREREQUISITI

Le nozioni fornite dal corso di Navigazione sono propedeutiche all'insegnamento.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento prevede lezioni teoriche seguite da lezioni pratiche, per mettere in pratica le nozioni apprese durante le lezioni teoriche.

Strumenti didattici innovativi, come i sondaggi istantanei, saranno utilizzati sia per stimolare l'attenzione degli studenti, sia per verificare il loro grado di apprendimento.

Si consigliano gli studenti lavoratori e gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

L'insegnamento si tiene in inglese.

PROGRAMMA/CONTENUTO

L'insegnamento fornisce i principi, il funzionamento, le limitazioni, le fonti di errore e l'accuratezza dei principali sistemi di navigazione elettronica, tra cui Loran C, eLoran e GNSS (Global Navigation Satellite System) e i suoi servizi aumentati, per fissare la posizione e la navigazione. Vengono poi descritti i principali elementi della cartografia elettronica, il formato dei dati geografici per l'interoperabilità dei dati e i GIS (Geographic Information Systems) per la gestione, l'analisi e la visualizzazione dei dati cartografici, con particolare attenzione alla cartografia nautica elettronica (ENC), il suo contenuto e la sua qualità, e le principali caratteristiche di ECDIS (Electronic Chart Systems for Nautical Navigation). Dall'insegnamento di Navigazione vengono richiamati i fondamenti teorici della geodesia, dei sistemi di riferimento, delle proiezioni cartografiche e del posizionamento.

Più in dettaglio:

Cartografia numerica:

- Richiami sulle superfici di riferimento e sui datum, sui sistemi di coordinate e di riferimento e sulle loro trasformazioni, sulle proiezioni cartografiche; i codici EPSG per la gestione dei diversi datum, la procedura di georeferenziazione;

- Tipo e formato dei dati geografici per l'interoperabilità dei dati nei GIS, scala nominale ed errore di grafismo, dati metrici e semantici, topologia, metadati e interoperabilità;

- Cartografia nautica elettronica (ENC), il suo contenuto e la sua qualità, e le principali caratteristiche dell'ECDIS (Electronic Chart Systems for Nautical Navigation), con uno sguardo ai futuri standard S100;

- lezioni pratiche sulla gestione, l'analisi e la visualizzazione dei dati cartografici.

Posizionamento elettronico:

- Introduzione e principi del GNSS; segmento spaziale: orbite; stato della costellazione; segmento di controllo. Segmento utente: caratteristiche dei ricevitori.

- Segnale GNSS: frequenze, codici C/A, P e D, emissione e ricezione.

- Precisione ed errori: ritardi della ionosfera e della troposfera. Multipath. Influenza della geometria del satellite sulla precisione. Diluizione dell'indice di precisione. 

- Posizionamento assoluto, differenziale, RTK e PPP: fondamenti, correzione della posizione, protocollo di trasmissione, messaggio di sistema. Cenni sui servizi di ampliamento SBAS. Affidabilità e precisione del posizionamento. 

- Cenni su Loran C, eLoran e sulla loro integrazione con il sistema GNSS. 

- Cenni sulle tecniche beam e multibeam per il rilievo batimetrico.

- Lezioni pratiche sul posizionamento GNSS

Trattamento statistico delle misure per il posizionamento:

- Richiami ai concetti e agli indici statistici introdotti nel corso di Navigazione per funzioni lineari;

- Media, varianza ed errore quadratico medio di una funzione non lineare di grandezze osservate;

- Concetti di ridondanza delle misure e loro compensazione mediante aggiustamento ai minimi quadrati, ellisse di confidenza.

- Lezioni pratiche sul trattamento statistico delle misure per definire l'accuratezza di una posizione su una carta nautica.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Appunti di lezione e materiale fornito dall'insegnante su aulaweb

Testi per la consultazione:

Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H, Collins J.: Global Positioning System - Theory and Practice. Springer&Verlag, Vienna

Leick A.: GPS Satellite Surveying, John Wiley & Sons Inc., New Jersey, USA, ISBN 0-471-05930-7

Mikhail E. M.: Observations and Least Squares. University Press of America, Lanham, MD, 1976.

Burrough P.A., McDonnel R.A., Principles of Geographical Information Systems, Oxford University Press, 1998.

Longley P.A., Goodchild M.F., Maguire D.J., Rhind D.W., Geographic Information Science and Systems, Ed. John Wiley & Sons, 2015, ISBN: 1118676955, 9781118676950.