REMOTE SENSING AND GEO BIG DATA

Obiettivi formativi

Obiettivi generali Il corso trova la sua motivazione nell'ampia e sempre crescente disponibilità di dati di Osservazione della Terra, acquisiti da una varietà di missioni satellitari. Gran parte di questi dati di telerilevamento proviene da programmi pubblici (ad esempio Copernicus dall'UE, Landsat dagli Stati Uniti) ed è reso disponibile gratuitamente su piattaforme cloud dedicate per l'analisi dei dati ambientali su scala planetaria (ad esempio Google Earth Engine, ESA DIAS). Inoltre, un'altra grande quantità di dati può essere raccolta sul campo da diversi sensori a basso costo ampiamente comuni (ad esempio quelli incorporati negli smartphone) tramite Volunteered Geographic Information (VGI) e crowdsourcing; questi dati a terra sono generalmente legati a una posizione utilizzando il GPS o simili sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS: Galileo, GLONASS, Beidou). Entrambi questi tipi di dati da remote sensing e rilevati al suolo sono quindi big data geospaziali, a causa delle loro caratteristiche "4V" (Volume, Variety, Velocity, Veracity). Possono essere integrati tra di loro e con altre informazioni geospaziali già disponibili e rappresentano una risorsa senza precedenti per monitorare lo stato e il cambiamento del nostro pianeta sotto diversi aspetti (es. effetti del cambiamento climatico, raggiungimento degli SDG), utile a scienziati, tecnici e decisori. Il corso si propone di fornire i fondamenti sulle principali metodologie e tecniche attualmente disponibili per il telerilevamento e l'acquisizione, la verifica, l'analisi, la memorizzazione e la condivisione di big data geospaziali, considerando anche che la stragrande maggioranza (una percentuale prossima all'80%) dei dati attualmente disponibili è geospaziale. Conoscenza e comprensione Gli studenti che hanno superato l'esame conosceranno i fondamenti sulle principali metodologie e tecniche attualmente disponibili per l'acquisizione, la verifica, l'analisi, l'archiviazione e la condivisione dei dati geospaziali, con focus su sistemi di riferimento e sistemi di riferimento sulla Terra, fondamenti di cartografia, fotogrammetria e remote sensing, piattaforme cloud-based per analisi ambientali su scala planetaria (Google Earth Engine), remote sensing GNSS e cloud per l'analisi dei dati ambientali su scala planetaria (Google Earth Engine), essendo anche consapevoli delle risorse rilevanti rappresentate da Volunteered Geographic Information (VGI) e dal crowdsourcing. Applicare conoscenza e comprensione Gli studenti che hanno superato l'esame saranno in grado di pianificare e gestire l'acquisizione, la verifica, l'analisi, l'archiviazione e la condivisione dei dati geospaziali necessari per risolvere problemi interdisciplinari, utilizzando GNSS, fotogrammetria e telerilevamento, e piattaforme cloud-based per analisi ambientali su scala planetaria (Google Earth Engine), essendo anche a conoscenza dei relativi contributi aggiuntivi che possono essere forniti da Volunteered Geographic Information (VGI) e crowdsourcing. Autonomia di giudizio Gli studenti acquisiranno autonomia di giudizio grazie alle competenze sviluppate durante l'esecuzione delle esercitazioni numeriche e pratiche che verranno proposte sugli argomenti principali del corso fotogrammetria e telerilevamento, Google Earth Engine) Capacità di apprendimento L'acquisizione di competenze metodologiche di base sulle tematiche trattate, unitamente a capacità operative all'avanguardia, favorisce lo sviluppo di capacità di apprendimento autonomo da parte dello studente, consentendo un aggiornamento continuo, autonomo e approfondito

Canale 1
MATTIA GIOVANNI CRESPI Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
0. Presentazione del corso, Fondamenti di Geomatica, Telerilevamento e Geoinformazione 1. Fondamenti di Geodesia e Geomatica Sistemi di riferimento Sistemi di coordinate Proiezioni cartografiche ESERCIZIO 1 - Trasformazioni tra sistemi di riferimento e conversioni tra sistemi di coordinate 2. Sistemi globali di navigazione satellitare - GPS Fondamenti, orbite, orologi, segnale Osservazioni di codice e di fase Posizionamento con osservazioni di codice e di fase ESERCIZIO 2 - Posizionamento assoluto e telerilevamento della troposfera 3. Fotogrammetria e telerilevamento Fondamenti, orientamento delle immagini Equazioni di collinearità Risoluzioni delle immagine (spaziale, temporale, spettrale, radiometrica) Image matching Manipolazione dell'istogramma dell'immagine, filtri modello Ricostruzione 3D con Agisoft Metashape Fotogrammetria satellitare ESERCIZIO 3 - Gestione degli indici spettrali ESERCIZIO 4 - Ricostruzione 3D con Agisoft Metashape con immagini da drone 4. Dati geospaziali Modelli digitali di elevazione Ortoimmagini Modelli di elevazione digitali globali e regionali all'interno di Google Earth Engine 5. Gestione e analisi dei Geo Big Data Fondamenti di Javascript Fondamenti di Machine Learning and Deep Learning Google Earth Engine EXERCISE 5 - Mappatura di aree allagate con SAR ESERCIZIO 6 - Machine Learning con Google Earth Engine ESERCIZIO 7 - Monitoraggio della siccità con Google Earth Engine 6. Risorse gratuite per l'osservazione della Terra Servizi Copernicus ESA - earth online NASA - earth data
Prerequisiti
Le seguenti conoscenze pregresse sono molto utili per una proficua frequenza e comprensione del corso: fondamenti di Analisi Matematica (derivate, integrali) fondamenti di Algebra Lineare (vettori, matrici, fondamenti di calcolo matriciale) fondamenti di Statistica e Teoria della Stima (centro e indici di dispersione, teorema della media e legge di propagazione della covarianza, principio dei minimi quadrati)
Testi di riferimento
I libri di riferimento sono disponibili alla pagina web: https://sites.google.com/a/uniroma1.it/mattiacrespi-eng/teaching/remote-sensing-and-geo-big-data/teaching-material?authuser=0
Frequenza
La frequenza è facoltativa ma vivamente consigliata
Modalità di esame
L'esame consiste in: 1. almeno tre relazioni scritte sulle esercitazioni svolte durante il corso secondo le seguenti regole: 1.1 almeno una relazione relativa al 1° gruppo di esercizi: ESERCIZIO 1 - Trasformazioni tra sistemi di riferimento e conversioni tra sistemi di coordinate ESERCIZIO 2 - Posizionamento assoluto e telerilevamento della troposfera con GPS 1.2 almeno una relazione relativa al 2° gruppo di esercizi: ESERCIZIO 3 - Gestione degli indici spettrali ESERCIZIO 4 - Ricostruzione 3D con Agisoft Metashape con immagini satellitari 1.3 almeno una relazione relativa al 3° gruppo di esercizi: ESERCIZIO 5 - Mappatura di aree allagate con SAR ESERCIZIO 6 - Machine Learning con Google Earth Engine ESERCIZIO 7 - Monitoraggio della siccità con Google Earth Engine ogni ulteriore relazione, se corretta, verrà valutata positivamente fino a +1/30 per il voto finale secondo la seguente regola: FMR = A + (N-3)*(A-18)/(30-18) N = numero di relazioni presentate A = voto medio di tutte le N relazioni presentate FMR = voto finale delle relazioni esempio: N = 5 A = 27 se tutti i rapporti sono corretti: FMR = 27 + 2*(27-18)/(30-18) = 28,5 tutte le relazioni dovranno essere presentate tramite Google Classroom almeno una settimana prima di ogni sessione d'esame 2. un questionario scritto su alcuni argomenti trattati durante il corso da completare in due ore in aula durante ogni appello d'esame esempio: FMQ = 28 Il voto finale sarà la media tra il voto finale delle relazioni sui compiti (FMR) e il voto finale del questionario d'aula (FMQ): FM = (FMQ + FMR)/2 = 28,25 ---> (arrotondamento) ---> 28
Bibliografia
I libri di riferimento sono disponibili alla pagina web: https://sites.google.com/a/uniroma1.it/mattiacrespi-eng/teaching/geomatics-and-geoinformation/teaching-material?authuser=0
Modalità di erogazione
Le lezioni e le esercitazioni si tengono in aula. Le lezioni e gli esercizi sono registrati e le registrazioni sono condivise al link: https://sites.google.com/a/uniroma1.it/mattiacrespi-eng/teaching/remote-sensing-and-geo-big-data/teaching-material?authuser=0
  • Codice insegnamento10599940
  • Anno accademico2024/2025
  • CorsoIngegneria per l'Ambiente e il Territorio - Environmental Engineering
  • CurriculumEnvironmental Engineering for Climate Change Adaptation and Mitigation - in lingua inglese
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDICAR/06
  • CFU9
  • Ambito disciplinareIngegneria per l'ambiente e territorio