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AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, 10-11 Maggio 2007.

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Presentazione sul tema: "AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, 10-11 Maggio 2007."— Transcript della presentazione:

1 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino La premessa non può mancare... la situazione delle sedi è differenziata: per numero di CFU del settore offerti, per collocazione dei corsi ICAR/06 nel CL/CLS, ecc. e riflette la composizione tra orientamenti/propensioni personali ed esigenze/condizioni locali alcuni contenuti di trattamento delle osservazioni (T.O.) possono essere stati già trasmessi in corsi di base affini (calcolo delle probabilità, ecc.) abbiamo cercato di individuare quali competenze di T.O. è opportuno trasmettere, distinguendo tra CL e CLS

2 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino un topografia base un trattamento delle osservazioni un geomatica un cartografia numerica La domanda sui contenuti di T.O. non può prescindere da una visione sulla strategia per il futuro di ICAR/06. Una provocazione: se nella triennale ci fossero solo 5 CFU per ICAR/06, dove spenderli? Noi siamo stati conservatori: topografia base; per le alternative: chiedere a B.B.

3 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino ICAR/06: I contenuti scientifico-disciplinari sono inerenti alla georeferenziazione (ingegneria geodetica, geodesia spaziale), al rilevamento e controllo (topografia), all'elaborazione (trattamento delle osservazioni, geomatica) e restituzione (cartografia numerica, tecnica e tematica, sistemi informativi territoriali)… Più radicalmente: ha dignità un corso T.O. a sé stante? gli studenti di oggi e la didattica in semestri meglio il metodo motivato dal problema che viceversa un corso di T.O. (ci pare) ha senso solo se: ci sono nel medesimo anno/semestre corsi ICAR/06 che ne applicano subito i contenuti; lo si pone a servizio di altre discipline, rafforzando la trasversalità del nostro settore.

4 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Scenario: Topografia AB (9 CFU) o Topografia A (5 CFU) nel corso da 9: tutto lo spettro non specialistico; in quello da 5: il minimo vitale, da completarsi (!) nella LS. Topografia AB (9 CFU): ore. Obiettivi: progettare un rilievo (simulazione), verificarlo (inferenza per i m.q.), interpretare i risultati (significatività degli spostamenti) Topografia A (5 CFU): ore. Obiettivi: comprendere come si propagano gli errori (misure indirette, ellisse derrore); verificare chiusure e tolleranze Crediti/formazione di base in T.O.: quali contenuti x la Triennale

5 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Il minimo indispensabile? La propagazione dellincertezza: misure indirette, legge propagazione varianza, ellisse derrore; riflessi sulla progettazione del rilievo Obiettivi (con 16 ore): La misura e la sua incertezza: accidentale, sistematica, grossolana Modello dellosservabile (caratteristiche sensore, interazione sensore-ambiente) Come rappresentare/modellare lincertezza di misura accidentale Controllo delle misure: le equazioni di condizione. Verifica delle tolleranze (degli errori di chiusura, della controllabilità) con un test 0.5 h 5 h 3+3=6 h 2+2.5=4.5 h

6 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino La misura e la sua incertezza (0.5 h) Dalla variabile statistica alla variabile casuale discreta 1D (esempi); istogrammi e diagrammi cumulativi (esempi). Definizioni di probabilità; definizione di indipendenza stocastica. V.c. continue: F(x) e f(x) e loro proprietà. Media ed sqm. V.c. funzione di unaltra (f(y) =...). Teorema della media e legge di propagazione della varianza 1-D (solo formule e proprietà). Distribuzione normale, standardizzazione e lettura delle probabilità (3.5 h) V.s. e v.c. 2D (ed estensione a n-D): solo quel che serve per estendere il concetto di v.c. e di v.c. funzione di unaltra (con esempi/visualizzazioni... MATLAB!); misure indirette: teorema della media e legge di propagazione della varianza (2 h) V.c. normale 2D. Ellisse derrore (2 h, con le dimostrazioni) Più dettaglio su cosa e qualche accenno di come

7 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Esercizi: (3 h) per non dimenticare troppo presto la trigonometria e le derivate 1 d Noti 1,2,3, calcolare d45 lordine di grandezza dei risultati L1 L2 L3 d1 d2 d3 A=1/2 (d1 d2 sen(L2-L1) +...) con 2 propagazioni successive invece di 1 sola ma con formule più complicate; con CXX diagonale o piena

8 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Verifiche sulle chiusure e sulle tolleranze: inferenza Equazioni di condizione (es. livellazioni, reti planimetriche, GPS) 0.5 h Concetto di campione bernoulliano. La stima di un parametro e lo stimatore come v.c. funzione del campione. Correttezza e consistenza (solo definizione). Esempio sulla media campionaria. Varianza campionaria corretta. 1h Schema di un test parametrico; intervallo fiduciario. Esemplificazione con verfica di ipotesi sulla media e intervallo fiduciario sulla media campionaria. (1.5 h) Ricette: i test su uguaglianza di medie e varianze (0.5 h)

9 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Verifiche sulle chiusure e sulle tolleranze: con linferenza Esercizi (2 h): verifica della controllabilità di unosservazione entro unequazione di condizione: prof. Sansò, va bene un test F?; test sullerrore di chiusura (intervallo di accettazione dalla varianza dellerrore di chiusura): e per questo? b a a c = b sen / sen( ) misurati: a, b, noti: a, b, verifica controllabilità: a a c a c =.... verifica chiusura: a a c

10 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Altre ore: minimi quadrati e inferenza per i m.q. Minimi quadrati: interpretazione geometrica. Equazioni di osservazione e di condizione. Esempio anello di livellazione. (1.5 h) Correttezza delle stime a mq. Matrici di covarianza delle stime. Alternativa tra pura propagazione (assumendo CYY corretta) e stima della precisione effettiva tramite sigma zero. (1 h) MQ non lineari, criteri darresto delle iterazioni. Convergenza e valori approssimati. (2 h) Verifica della soluzione: test su sigma zero, test sugli scarti standardizzati. Test sulla significatività dei parametri (esempio sugli spostamenti tra due ripetizioni della rete). (2h) Esercizi su casi lineari e non (6 h) Ridondanza locale, controllabilità, minimo errore grossolano individuabile (1.5 h)

11 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Esercitazioni: 5 CFU Misurano con teodolite per intersezione in aventi angolare semplice su 4 punti doppi (uno alto e uno basso a 1 cm circa di distanza). Si fa una prima messa in stazione e si determinano solo i punti bassi. Poi si rimette in stazione e si collimano sia gli alti sia i bassi. Si simula cioè il fatto che i punti si siano spostati e si confrontano le differenze alto- basso e basso-basso per vedere se la rimessa in stazione ha incertezza paragonabile allo spostamento. Dovrebbero fare un test per decidere se le differenze sono significative ma non sono ancora del tutto convinto su come impostarlo. Lo scopo è che verifichino, senza avere i mq, le problematiche di un controllo di spostamenti in unarea in frana

12 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Esercitazioni: 9 CFU Misurano con teodolite una rete plano-altimetrica di almeno 4 stazioni appoggiata ad almeno 2 pti noti della rete del campus; devono fare almeno un quadrilatero trilaterato tra le stazioni.Misurano con teodolite una rete plano-altimetrica di almeno 4 stazioni appoggiata ad almeno 2 pti noti della rete del campus; devono fare almeno un quadrilatero trilaterato tra le stazioni. Devono determinare con intersezione multipla (almeno tripla) in avanti (niente distanze) un certo numero di punti su facciate di edifici del campus.Devono determinare con intersezione multipla (almeno tripla) in avanti (niente distanze) un certo numero di punti su facciate di edifici del campus. Fanno la compensazione con CALGE e le monografie dei punti rilevati.Fanno la compensazione con CALGE e le monografie dei punti rilevati. Lo scopo è la compensazione di una rete, planimetrica ed altimetrica, che rileva punti su una facciata di edificio

13 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino LAUREA SPECIALISTICA a)Nella Laurea triennale vi erano solo 5CF serve un azzeramento su MQ e reti (vedi lucidi precedenti) b)Nella Laurea vi erano 9-10 CF si può pensare a 1 altro CF diversificato per dove va a finire Dove si inserisce laltro CF di Trattamento? Geodesia/Ing. Geodetica Trattamento delle Oservazioni/Geomatica Rilevamento e Controllo di strutture Gis e Cartografia Numerica, Catasto Fotogrammetria GNSS Telerilevamento Laser a scansione (aereo e terrestre) Si noti che gli argomenti non corrispondono 1:1 con i nomi classici dei corsi

14 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino PROPOSTA (discutibile) come si diversifica lulteriore CF? Geodesia/Ingegneria Geodetica: Analisi di serie temporali (ast) con Fourier, ast: Processi Stocastici Trattamento delle Osservazioni/Geomatica: Verifica delle ipotesi. Metodi robusti. Serie temporali. Rilevamento e controllo strutture: Verifica delle ipotesi. Metodi Robusti di stima, Analisi serie temporali Cartografia numerica, GIS, Catasto: Spline, Gridding. Procuste.

15 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino PROPOSTA come si diversifica lulteriore CF? Fotogrammetria: Calcolo grandi rotazioni: Quaternioni e Procuste, Stime Robuste. Autocorrelazione. GNSS: Filtro di Kalman, Verifica delle ipotesi, Stime Robuste. Stima ambiguità. Telerilevamento: Tecniche di filtraggio. Classificazione/Clustering. Autocorrelazione Laser a scansione (aereo e terrestre): Tecniche di Filtraggio. Classificazione/Clustering. Calcolo di grandi rotazioni.

16 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Si noti che molti argomenti sono comuni a più materie, ad es. Procuste, Tecniche di filtraggio, Metodi Robusti di stima, Classificazione ecc. Vi è poi una parte comune a tutti i corsi che non è riportata, perché non concerne il Trattamento delle Osservazioni, ed è svolta con + o – profondità anche nella Laurea triennale: riguarda I SISTEMI DI RIFERIMENTO.

17 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Come Insegnare… bella domanda! Non abbiamo la pretesa di rispondervi. Solo qualche proposta Le esercitazioni hanno grande rilievo sullapprendimento e sulla capacità di sintesi. Cosa si può innovare sul metodo. ove possibile sul campo (strumenti topografici. Non sempre possibile dato il numero degli allievi) con strumentazione interattiva (calcolatore, Matlab per tutto, dalla cartografia alle reti) applicazione immediata dei concetti affidare responsabilità (con un progetto da portare allesame), squadre di 2 o 3 persone fare esempi che trovano applicazioni anche nella LS in altre discipline ICAR/06 o altre in genere

18 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Come Insegnare… bella domanda! … Solo qualche proposta Esercitazioni: cosa si può innovare (non sul metodo ma sui temi inerenti il Trattamento delle Osservazioni) Introdurre, a fianco delle eq. delle distanze le eq. delle pseudo distanze (errore di orologio ed eventuale scala) Un semplice esempio di posizionamento differenziale che elimina un bias Quando di parla dellindice di corr. lineare inserire un esempio monodimensionale fotogrammetrico (matlab) per cercare il massimo di rho … Tanta fantasia

19 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino IPOTESI ALTERNATIVA: UN CORSO DI TO AUTONOMO Potrebbe essere anche unico se presenti soli 5 o 9 CF ICAR/06 Condizioni di sopravvivenza: -Essere trasversale e servire altre discipline -Non pestare i piedi ai matematici-statistici

20 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino IPOTESI ALTERNATIVA: UN CORSO DI TO AUTONOMO Potrebbe essere anche unico se presenti soli 5 o 9 CF ICAR/06 Obiettivi: 1.progettare e trattare misure e reti qualsivoglia / interpretare i risultati e la loro significatività 2.filtrare i dati nelle ipotesi che vi siano dei sistematismi o errori grossolani (5 crediti) 3.filtrare i dati nelle ipotesi che vi sia qualche segnale 4.classificare e interpretare i dati (9 crediti)

21 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino IPOTESI ALTERNATIVA: UN CORSO DI TO AUTONOMO soli 5 CF Richiami: Cosè una misura, tipi di incertezza, misure dirette, indirette e/o condizionate Richiami: descrittivamente cosè una vs/vc n dimensionale Richiami: Concetto di campione bernoulliano visto come 1 estraz da v.c. n.D con componenti i.i.d. e come n estrazioni indip. dalla medesima v.c. 1D. Concetto di stima e stimatore come v.c. funzione del campione. Correttezza e consistenza (definizione solo, la più semplice). Esempio sulla media campionaria. Varianza campionaria corretta. Se esiste un corso di calcolo delle prob. e statistica descrittiva (ad es. tenuto da matematici), occorrono solo richiami su alcune cose:

22 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino V.s. e v.c. 2D e n-D: v.c. funzione di unaltra (con esempi); commento su varianza, covarianza, indipendenza. Misure indirette, Th media e prop. della varianza. V.c. normale 2D (solo le figure). Ellisse derrore. Inferenza, intervallo fiduciario MQ: interpretazione geometrica/matriciale. Concetto di distanza generalizzata. Correttezza delle stime a mq. Var-Covarianza delle stime. Stima della precisione tramite 0. MQ non lineari, criteri darresto delle iterazioni. Convergenza e valori approssimati. Verifica della soluzione: test su, test sugli scarti standardizzati. Test sulla significatività dei parametri (esempio sugli spostamenti). Ridondanza locale, controllabilità, minimo errore grossolano individuabile. Test robusti, Metodi robusti di stima e inferenza robusta) ANOVA, cenni sullanalisi di sensitività Regressione multipla IPOTESI ALTERNATIVA: UN CORSO DI TO AUTONOMO soli 5 CF

23 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Filtro di Kalman e sistemi dinamici. Modellazione di sistematismi nel filtro. Analisi di serie temporali, autocorrelazione, filtraggio, collocazione Modellazione di dati spaziali riferiti ad una superficie. Funzioni di autocovarianza. Concetti di distanza generalizzata. Tecniche di classificazione. IPOTESI ALTERNATIVA: UN CORSO DI TO AUTONOMO di 9 CF Riportiamo solo proposte di macro-argomenti

24 AUTeC 2007 GEOMATICA. La didattica all'inseguimento dell'evoluzione scientifica e tecnologica. Cosa insegnare. Come insegnare. Pavia, Maggio 2007 Lelaborazione dei dati. Dal trattamento delle osservazioni alla gestione di immagini Gianfranco Forlani. Università di Parma. Ambrogio Manzino. Politecnico di Torino Conclusioni. Ma ci sono? Semai tante cose da condividere


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