Corso di Laurea in Scienze e tecnologie per la montagna - MONTES

Benchè nessuna propedeuticità sia prevista in modo formale, è auspicabile che lo studente/la studentessa affronti i 2 moduli dell'insegnamento avendo conoscenza di:
A. Analisi Matematica (studio di funzione, derivate totali e parziali, integrali), Fisica (elettromagnetismo e ottica), di Statistica (trattamento delle osservazioni), di geomatica (Sistemi di coordinate, GIS, fotogrammetria).
B. Fondamenti di Climatologia Alpina (in particolare: variabili e fattori climatici e situazioni meteorologiche tipiche della regione Alpina) e Fisica dell’Ambiente (in particolare: grandezze fisiche e unità di misura, rilevanti per il rilevamento e la cartografia geomorfologica e il monitoraggio ambientale).

Il Telerilevamento costituisce un supporto alla lettura multi-temporale del territorio per l'estrazione di informazioni semantiche e geometriche utili per la sua caratterizzazione. In particolare l'insegnamento, attraverso il modulo A) intende fornire:

• le basi teoriche e operative per la produzione di carte tematiche di copertura e uso del suolo e per la derivazione e lettura degli indici spettrali di maggiore interesse (NDVI, EVI, NDSI etc.) da utilizzarsi come indicatori ambientali in ambito montano. In particolare l'attenzione verrà posta sui dati satellitari gratuiti a media risoluzione spaziale utili per indagini alla scala territoriale e di paesaggio, con particolare riferimento alle missioni Sentinel del programma Europeo Copernicus.
• La fruizione dei prodotti del telerilevamento avviene mediante l’utilizzo di sistemi GIS (Sistemi Informativi Geografici) le cui principali funzionalità saranno illustrate nell’ambito di questo insegnamento.

Gli obiettivi “geomatici” dell’insegnamento vengono integrati nel Modulo B) attraverso formazione specifica sulla geomorfologia ed elementi di glaciologia nel territorio montano:

• Definizione dei principi e dei metodi della Geografia Fisica, della Geomorfologia e della Glaciologia, discipline utilizzabili per lo studio e la caratterizzazione degli ambienti e dei territori delle zone montuose glacializzate.
• Introduzione allo studio dei fattori climatici e strutturali, degli agenti e dei processi morfogenetici e all'analisi dei sistemi geomorfologici, con particolare riguardo a quelli glaciali e periglaciali.
• Fondamenti teorici e metodologie di base per il rilevamento, la cartografia geomorfologica e il monitoraggio ambientale, con particolare riguardo alle tecniche utilizzabili in zone montuose glacializzate.

 

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine del modulo A) si saranno appresi:

• le principali tipologie di missioni, sensori e dati telerilevati esistenti e le modalità di accesso ai dati;
• le tecniche di processamento, interpretazione e validazione dei dati telerilevati e dei loro derivati (prevalentemente ottici multispettrali) per l’ottenimento di carte tematiche utili alla gestione territoriale (software SNAP e SAGA GIS).
• le principali operazioni di gestione e analisi spaziale di dati geografici digitali all’interno del software QGIS;

Al termine del modulo B), tali conoscenze saranno integrate con:

• i principi-base della Geografia Fisica e della Geomorfologia;
• le nozioni fondamentali sui fenomeni geomorfologici tipici delle aree montuose e per analizzare la loro morfodinamica ed evoluzione;
• alcune tecniche di rilevamento di rilevamento e cartografia geomorfologica e di monitoraggio ambientale, con particolare riguardo a quelle utilizzabili negli ambienti glaciali e periglaciali.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate

Al termine del Modulo A) si sarà in grado di:

• selezionare la tipologia di dato satellitare utile ai fini di una specifica applicazione sula base delle sue caratteristiche geometriche, spettrali, radiometriche e temporali;
• leggere con competenza tutti i dati di accuratezza (metrica e semantica) che riguardano una carta tematica (o una stima di parametro biofisico) derivata da satellite;
• interpretare i principali indici spettrali derivabili da dati telerilevati;
• generare carte tematiche e valutarne la qualità attraverso l'adozione di classificatori assistiti e automatici;
• gestire dati geografici digitali nei loro diversi formati (vettoriale, raster, WMS/WFS/WCS, tabelle, etc.)
• definire uno specifico flusso di lavoro all’interno del GIS per rispondere a precisi requisiti di analisi spaziale;
• cercare e ottenere dati geografici digitali che rispondano ai requisiti di progetto;
• strutturare e redigere un report tecnico per la presentazione dei risultati.

L’insegnamento sarà integrato dalle conoscenze offerte dal Modulo B) che offrirà capacità di:

• riconoscere, interpretare e classificare le principali forme, gli agenti, i processi geomorfologici tipici delle aree montuose e analizzare i fattori che ne controllano l’evoluzione.
• scegliere gli strumenti e i metodi base più utili per il rilevamento delle aree glaciali e periglaciali;
• applicare i suddetti strumenti sul terreno ed in laboratorio, per eseguire profili topografici e realizzare semplici report descrittivi e schemi geomorfologici interpretativi.

Autonomia di giudizio

Al termine dell’insegnamento gli studenti e le studentesse saranno in grado di:

• definire in modo autonomo una strategia operativa per risolvere problemi spazialmente distribuiti, riconoscendo quali dati (cartografici e da telerilevamento) siano i più opportuni in relazione ai requisiti di accuratezza, scala e contenuto.
• sintetizzare e formalizzare in ambiente GIS problemi interdisciplinari di carattere scientifico.

Inoltre si, saprà formulare giudizi:

• sulla corretta applicazione delle conoscenze geomorfologiche acquisite, per affrontare lo studio di aree glaciali e periglaciali attraverso la raccolta di dati di letteratura e di monitoraggio, e per pianificare e svolgere di attività di rilevamento geomorfologico sul campo;
• sulla qualità e coerenza dei dati geomorfologici raccolti, in base al controllo e alla discussione degli stessi;
• sulle modalità di pianificazione e produzione di un semplice elaborato finale riassuntivo delle attività svolte sul terreno.

Abilità comunicative

Alla fine dei 2 moduli dell’insegnamento integrato, coloro che li hanno seguiti saranno in grado di:

• sostenere con chiarezza espositiva le scelte operative per affrontare uno specifico problema territoriale attraverso dati telerilevati e tecniche GIS;
• esprimersi in modo chiaro e con appropriato vocabolario tecnico e scientifico sui temi di dinamica ambientale e geomorfologia glaciale e periglaciale, e del telerilevamento e dei sistemi GIS per la lettura e gestione delle componenti territoriali montane con particolare riferimento ai comparti agricolo, forestale e nivologico.
• sostenere organizzare e presentare i risultati di rilevamenti geomorfologici sul terreno e della relativa cartografia realizzata;
• esprimere alcune riflessioni sul rapporto fra fenomeni glaciali, periglaciali e territori montani, basandosi sui contenuti delle lezioni e delle esercitazioni.

Capacità di apprendere

Alla fine dell’insegnamento, coloro che lo hanno seguito avranno:

• acquisito consapevolezza sulle potenzialità dei dati telerilevati e dei sistemi GIS per affrontare problemi pratici di carattere territoriale e capacità di processare i dati in modo autonomo.
• compreso l’importanza dell’approccio scientifico per la caratterizzazione dei fenomeni glaciali e periglaciali;
• sperimentato la didattica laboratoriale e l’esperienza sul campo come metodologia per l’acquisizione di dati e l’apprendimento sulla dinamica ambientale dei territori montani;
• sviluppato, attraverso il lavoro di gruppo, un approccio professionale collaborativo.

L'insegnamento appartiene all’area di apprendimento dell’analisi integrata del territorio

Modulo A) - Telerilevamento e GIS

• Introduzione al Telerilevamento ottico e termografico: definizioni e leggi fisiche fondamentali.
• Interazione tra energia elettromagnetica e superfici: riflettanza, trasmittanza, assorbanza, emittanza.  Rugosità delle superfici e geometria dell'illuminazione.Firme spettrali.
• Tipologie di satelliti per l'Osservazione della Terra
• Sensori per il telerilevamento ottico: l’immagine digitale multispettrale.
• Indici spettrali e loro significato operativo: indici di vegetazione, di umidità e nivologici.       
• Interpretazione delle immagini multispettrali: operazioni base.
• Calibrazione delle immagini: modelli di trasferimento radiativo e approcci empirici.
• Classificazione assistita e automatica delle immagini per la produzione di cartografia tematica
• Gli archivi per l’accesso ai dati: principali missioni satellitari (Landsat, MODIS, Copernicus Sentinel, PlanetScope)
• Introduzione ai sistemi GIS
• L’informazione geografica digitale: dati vettoriali, raster e Servizi (WMS, WFS)
• La componente altimetrica nella cartografia digitale: DTM, DSM e NHM
• Vestizione ed editing dei layer
• Geoprocessing
• Selezioni
• Processamento dei dati raster e statistiche zonali

Modulo B  - Geodiversità glaciale

• Il Geosistema e le sue parti. Fondamenti epistemologici e metodologici per lo studio della geodiversità alpina e l’analisi della geomorfologia glaciale e periglaciale.
• Interazione fra fenomeni endogeni ed esogeni. Il sistema agenti-forme-processi-fattori esogeni. Scale dimensionali delle forme.
• Introduzione allo studio dei fattori strutturali e tettonici delle forme della superficie terrestre: geodinamica e formazione del rilievo montuoso.
• Geomorfologia climatica e processi di degradazione fisica e chimica in ambiente alpino.
• Elementi di cartografia per rappresentare la geodiversità alpina e la geomorfologia glaciale.
• Esercitazione in Laboratorio: Lettura di carte topografiche e esecuzione profilo topografico in zona montuosa.
• Il modellamento del rilievo montuoso: dilavamento dei versanti e drenaggio superficiale. Processi e forme fluviali e fluvioglaciali.
• La criosfera: componenti, distribuzione globale e dimensioni, nello spazio e nel tempo. Cause ed effetti dei cambiamenti nella Criosfera.
• Dalla neve al Ghiaccio. Cos’è un ghiacciaio: Materia, Movimento, Evoluzione. Meccanismi di flusso glaciale. Bilancio di massa. Classificazione dei Ghiacciai.
• Esercitazione in laboratorio: ricerca e documentazione di casi studio in ambienti glaciali attivi.
• Processi e forme glaciali. Ghiacciai: distribuzione nello spazio e nel tempo. Ambienti glaciali, proglaciali e paraglaciali. Il Glacialismo pleistocenico.
• Escursione sul terreno. Rilevamento e cartografia geomorfologica di forme glaciali relitte.
• Esercitazione in laboratorio: Elaborazione dati e stesura di relazione geomorfologica e relativa cartografia.
• La Deglaciazione e l’instabilità del rilievo montuoso. Deformazioni Gravitative Profonde di Versante. Frane e altri movimenti in massa sui versanti.
• Escursione Virtuale: interazione fra instabilità di versante e fenomeni di deglaciazione nelle Alpi Italiane e nella catena costiera della British Columbia (Canada).
• Geomorfologia dell’ambiente periglaciale. Quadro concettuale e Terminologia. Aspetti morfoclimatici e morfoevolutivi. Clima e ambienti periglaciali nel mondo. Il periglaciale nelle Alpi.
• Condizioni climatiche nel terreno. I fattori che regolano a funzione di trasferimento tra le temperature del terreno e dell’aria. Il Permafrost: proprietà termiche e fisiche; distribuzione geografica ed evoluzione nel tempo.
• Escursione Virtuale: Riscaldamento climatico e degradazione del Permafrost in Yukon, Canada
• Escursione sul terreno: misure topografiche e morfoclimatiche in ambiente periglaciale alpino
• Esercitazione in laboratorio: stesura di relazione geomorfologica e relativa cartografia.
• Riflessioni conclusive sul rapporto fra fenomeni glaciali, periglaciali e territori montani: monitoraggio della dinamica ambientale, uso sostenibile delle risorse, prevenzione dei rischi naturali, conservazione del paesaggio.

L’insegnamento si sviluppa attraverso l'erogazione di lezioni frontali, nel corso delle quali i docenti procedono alla presentazione dei concetti e alla loro esemplificazione pratica attraverso:

• esempi di processamento dei dati per l’addestramento di studenti e studentesse all'utilizzo di software freeware (SNAP, SAGA GIS e QGIS) ed all’esecuzione dell'intero flusso di lavoro che permette di estrarre informazioni territoriali dai dati satellitari e di capitalizzarne il contenuto in ambiente GIS;
• presentazione di video, immagini fotografiche, cartografie e modelli e schemi interpretativi dei fenomeni geomorfologici oggetto del programma. In questa fase gli studenti e studentesse vengono addestrati/e al riconoscimento di forme, agenti e processi e fattori rilevanti per interpretare la dinamica e l’evoluzione degli ambienti glaciali e periglaciali.

Sulla base delle competenze acquisite, gli studenti e le studentesse, organizzati/e in gruppi di lavoro, procedono:

• Per il modulo A), al di fuori dell'orario di lezione, al processamento di dati campione e redigono un report tecnico che illustra una applicazione territoriale attinente all’ambito forestale, difesa del suolo, ambiente alpino, in cui il telerilevamento costituisca la metodologia di indagine.
• Per il modulo B) sotto la guida del docente, allo svolgimento di attività geomorfologiche pratiche di laboratorio e di rilevamento sul terreno. I dati raccolti durante queste attività vengono successivamente discussi con il docente ed elaborati dagli studenti anche al di fuori dell’orario di lezione, al fine di produrre un elaborato tecnico comprensivo di una semplice carta geomorfologica di ambiente montano glacializzato.

Tutto il materiale multimediale utile per l'insegnamento viene messo a disposizione degli studenti e delle studentesse tramite piattaforma MOODLE.

L'efficacia delle lezioni di entrambi i moduli dell’insegnamento integrato viene verificata procedendo, all'inizio di ciascuna lezione (10 minuti), ad un limitato dibattito riguardante i contenuti della lezione precedente, nell'insegnamento del quale gli studenti e le studentesse sono invitati/e a rispondere a domande e sollecitati a proporne. Tale azione non contribuisce alla valutazione finale, ma costituisce un utile strumento per lo studente/la studentessa di autovalutare il proprio grado di apprendimento.

L’insegnamento integrato prevede un appello d'esame organizzato in più fasi:

• redazione di un report tecnico scritto per il modulo A), realizzato per gruppi, relativo ad un caso studio attinente i contenuti del modulo e sviluppato con l'utilizzo di dati telerilevati forniti dal docente e con software di settore ottenibili gratuitamente dagli studenti e dalle studentesse. Il docente, a cui il documento verrà consegnato almeno 3 giorni prima dell'appello, procede alla sua valutazione che contribuirà per 3/10 a quella finale dell’insegnamento
• Realizzazione di elaborato descrittivo delle attività di terreno e di laboratorio svolte nell’ambito del modulo B). Il docente, a cui il documento verrà consegnato almeno 3 giorni prima dell'appello, procede alla sua valutazione che contribuirà per 3/10 a quella finale dell’insegnamento.
• Prova scritta (test a risposta chiusa sul programma del modulo B): Il docente procede alla sua valutazione che contribuirà per 2/10 a quella finale dell’insegnamento;

Colloquio orale sviluppato a partire dagli elaborati precedenti che intende verificare le competenze scientifiche e le basi teoriche acquisite su entrambi i moduli. Entrambi i docenti procederanno alla valutazione che contribuirà per 2/10 a quella finale dell’insegnamento.

Non sono previste attività di supporto

Dispense, appunti e cartografia forniti dai docente.

Articoli scientifici di volta in volta suggeriti dai docenti.

Il materiale didattico originale presentato a lezione è disponibile presso: Dipartimento di Scienze della Terra.