Geomatica per l'agricoltura
A.A. 2021/2022
Obiettivi formativi
L'insegnamento intende fornire le conoscenze di base sulle tecniche di analisi, descrizione e modellizzazione dei dati spaziali, finalizzate alla produzione delle mappe di variabilità del suolo e della vegetazione per interventi di agricoltura di precisione. In particolare, l'insegnamento è costituito da due Unità Didattiche: U.D.1 "Analisi della variabilità spaziale in agricoltura", U.D.2 "Telerilevamento per l'agricoltura". Attraverso esercitazioni pratiche e analisi di casi studio, l'U.D.1 introduce gli strumenti geostatistici necessari alla descrizione della variabilità spaziale e alla validazione dei corrispondenti modelli di correlazione spaziale; inoltre, illustra l'utilizzo di software per l'analisi della variabilità spaziale e la creazione di mappe di interpolazione. L'U.D.2 fornisce le nozioni sui principi fisici del telerilevamento, in particolare riguardo la risposta spettrale del comparto vegetale, e sui sistemi di osservazione della terra disponibili per applicazioni in ambito agricolo; introduce le tecniche di trattamento dei dati spazio-temporali rilevati da remoto e il loro uso per la stima di indicatori e di parametri vegetazionali finalizzati alla gestione delle colture agrarie; attraverso la presentazione di casi di studio ed esercitazioni pratiche su software specifici, valuta le possibilità di utilizzo di dati telerilevati per applicazioni di Agricoltura di Precisione.
Risultati apprendimento attesi
Saper descrivere, interpretare e analizzare in maniera critica i dati spaziali, per valutarne l'accuratezza e ottenerne mappe tematiche. Saper applicare GIS software per l'analisi e la modellizzazione dei dati spaziali. Saper ottenere dati telerilevati e identificare le più appropriate tecniche di trattamento di immagini multispettrali e da serie multitemporali per la generazione di informazioni utili nella gestione ottimizzata dei sistemi colturali. Sapere interpretare criticamente i dati telerilevati in relazione a variabili di interesse agronomico e ai processi dei sistemi colturali. Gestire i dati geospaziali entro flussi di lavoro propri di Agricoltura di Precisione.
Periodo: annuale
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
annuale
UNITA' DIDATTICA: "Analisi della variabilità spaziale in agricoltura":
Le lezioni e le esercitazioni si terranno sulla piattaforma Microsoft Teams e potranno essere seguite sia in sincrono sulla base dell'orario del primo semestre sia in asincrono perché saranno registrate e lasciate a disposizione degli studenti sulla medesima piattaforma.
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni.
L'esame orale si svolgerà utilizzando la piattaforma Microsoft Teams. Per accedere all'esame il candidato dovrà consegnare la relazione scritta relativa alle esercitazioni svolte usando QGIS ed i software GSTAT e GeoR
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
Le lezioni e le esercitazioni si terranno sulla piattaforma Microsoft Teams e potranno essere seguite sia in sincrono sulla base dell'orario pianificato per il secondo semestre sia in asincrono perché saranno registrate e lasciate a disposizione degli studenti sulla piattaforma Ariel (https://ariel.unimi.it/).
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni rispetto a quanto pianificato precedentemente alla pandemia.
L'esame orale si svolgerà utilizzando la piattaforma Microsoft Teams previa la consegna di una relazione scritta relativa alle esercitazioni svolte nel laboratorio.
Le lezioni e le esercitazioni si terranno sulla piattaforma Microsoft Teams e potranno essere seguite sia in sincrono sulla base dell'orario del primo semestre sia in asincrono perché saranno registrate e lasciate a disposizione degli studenti sulla medesima piattaforma.
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni.
L'esame orale si svolgerà utilizzando la piattaforma Microsoft Teams. Per accedere all'esame il candidato dovrà consegnare la relazione scritta relativa alle esercitazioni svolte usando QGIS ed i software GSTAT e GeoR
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
Le lezioni e le esercitazioni si terranno sulla piattaforma Microsoft Teams e potranno essere seguite sia in sincrono sulla base dell'orario pianificato per il secondo semestre sia in asincrono perché saranno registrate e lasciate a disposizione degli studenti sulla piattaforma Ariel (https://ariel.unimi.it/).
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni rispetto a quanto pianificato precedentemente alla pandemia.
L'esame orale si svolgerà utilizzando la piattaforma Microsoft Teams previa la consegna di una relazione scritta relativa alle esercitazioni svolte nel laboratorio.
Programma
UNITA' DIDATTICA: "Analisi della variabilità spaziale in agricoltura":
L'insegnamento si svolge nel Primo Semestre. È composto di 4 CFU, ripartiti in 2 CFU (16 ore) di lezioni frontali, e in 2 CFU (16 ore) di dimostrazioni pratiche ed esercitazioni con software dedicato.
Le lezioni presentano gli strumenti dell'analisi statistica e geostatistica necessari alla descrizione e alla modellazione della variabilità spaziale delle grandezze di interesse agronomico (parametri fisici e idrologici del suolo, parametri colturali, ecc.), e la loro applicazione nell'ambito dell'agricoltura di precisione per l'elaborazione delle mappe di prescrizione per l'irrigazione e la concimazione.
In particolare, sono trattate le seguenti tematiche (2 CFU):
· analisi statistica e geostatistica di un campione di dati spazialmente distribuiti
· proprietà di stazionarietà di una grandezza con variabilità spaziale
· modellazione della variabilità spaziale mediante variogramma
· interpolazione di dati spazialmente distribuiti per la produzione di mappe tematiche e di mappe di prescrizione
· presentazione di alcuni casi di studio
I concetti teorici sono consolidati mediante dimostrazioni ed esercitazioni con GIS e software dedicati per la rappresentazione, l'analisi e la modellizzazione dei dati spaziali.
Il programma è lo stesso per studenti frequentanti e non frequentanti
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
L'insegnamento si svolge nel Secondo Semestre. È composto di 4 CFU. 3 CFU costituiti da 24 ore di lezioni frontali compresi seminari e dimostrazioni pratiche con software dedicato e 1 CFU costituito da 16 ore di attività di laboratorio informatico.
Le lezioni prevedono di introdurre nozioni e concetti del telerilevamento per applicazioni agricole volte alla valutazione dello stato delle colture e all'identificazione della variabilità intracampo e intra azienda.
In particolare, saranno trattate le seguenti tematiche:
· Principi fisici e leggi fondamentali del telerilevamento,
· Risposta spettrale della vegetazione e dei suoli,
· Sistemi di acquisizione e caratteristiche delle immagini digitali,
· Visualizzazione, interpretazione ed esplorazione statistica di immagini digitali multispettrali,
· Concetti e calcolo di indici di vegetazione,
· Approcci per la creazione di mappe tematiche,
· Applicazioni in ambito agricolo e presentazione di alcuni casi di studio.
Il laboratorio sarà indirizzato alla presentazione di strumenti open source per scaricare, processare ed interpretare dati satellitari ottici multispettrali.
In particolare, saranno trattate le seguenti tematiche:
· Ricerca e download di dati satellitari "Sentinel-2",
· Strumenti di base per la gestione di dati satellitari ed operazioni per il calcolo di indici vegetazione,
· Interpretazione di dati satellitari multispettrali e multitemporali,
· Realizzazione di un caso di studio volto all'utilizzo di dati satellitari per produrre mappe tematiche a supporto di pratiche di agricoltura di precisione.
Il programma è lo stesso per studenti frequentanti e non frequentanti.
L'insegnamento si svolge nel Primo Semestre. È composto di 4 CFU, ripartiti in 2 CFU (16 ore) di lezioni frontali, e in 2 CFU (16 ore) di dimostrazioni pratiche ed esercitazioni con software dedicato.
Le lezioni presentano gli strumenti dell'analisi statistica e geostatistica necessari alla descrizione e alla modellazione della variabilità spaziale delle grandezze di interesse agronomico (parametri fisici e idrologici del suolo, parametri colturali, ecc.), e la loro applicazione nell'ambito dell'agricoltura di precisione per l'elaborazione delle mappe di prescrizione per l'irrigazione e la concimazione.
In particolare, sono trattate le seguenti tematiche (2 CFU):
· analisi statistica e geostatistica di un campione di dati spazialmente distribuiti
· proprietà di stazionarietà di una grandezza con variabilità spaziale
· modellazione della variabilità spaziale mediante variogramma
· interpolazione di dati spazialmente distribuiti per la produzione di mappe tematiche e di mappe di prescrizione
· presentazione di alcuni casi di studio
I concetti teorici sono consolidati mediante dimostrazioni ed esercitazioni con GIS e software dedicati per la rappresentazione, l'analisi e la modellizzazione dei dati spaziali.
Il programma è lo stesso per studenti frequentanti e non frequentanti
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
L'insegnamento si svolge nel Secondo Semestre. È composto di 4 CFU. 3 CFU costituiti da 24 ore di lezioni frontali compresi seminari e dimostrazioni pratiche con software dedicato e 1 CFU costituito da 16 ore di attività di laboratorio informatico.
Le lezioni prevedono di introdurre nozioni e concetti del telerilevamento per applicazioni agricole volte alla valutazione dello stato delle colture e all'identificazione della variabilità intracampo e intra azienda.
In particolare, saranno trattate le seguenti tematiche:
· Principi fisici e leggi fondamentali del telerilevamento,
· Risposta spettrale della vegetazione e dei suoli,
· Sistemi di acquisizione e caratteristiche delle immagini digitali,
· Visualizzazione, interpretazione ed esplorazione statistica di immagini digitali multispettrali,
· Concetti e calcolo di indici di vegetazione,
· Approcci per la creazione di mappe tematiche,
· Applicazioni in ambito agricolo e presentazione di alcuni casi di studio.
Il laboratorio sarà indirizzato alla presentazione di strumenti open source per scaricare, processare ed interpretare dati satellitari ottici multispettrali.
In particolare, saranno trattate le seguenti tematiche:
· Ricerca e download di dati satellitari "Sentinel-2",
· Strumenti di base per la gestione di dati satellitari ed operazioni per il calcolo di indici vegetazione,
· Interpretazione di dati satellitari multispettrali e multitemporali,
· Realizzazione di un caso di studio volto all'utilizzo di dati satellitari per produrre mappe tematiche a supporto di pratiche di agricoltura di precisione.
Il programma è lo stesso per studenti frequentanti e non frequentanti.
Prerequisiti
Non sono richieste conoscenze preliminari sia per studenti frequentanti che non frequentanti
Metodi didattici
UNITA' DIDATTICA: "Analisi della variabilità spaziale in agricoltura":
L'insegnamento prevede lezioni frontali e dimostrazioni pratiche ed esercitazioni con software dedicato (in aula informatica). Inoltre, sono presentati alcuni casi di studio nell'ambito dell'agricoltura di precisione
Il materiale didattico (slide e testi di riferimento) per l'apprendimento degli argomenti illustrati a lezione, i manuali per l'uso dei software e lo svolgimento delle esercitazioni sono caricati sulla piattaforma Ariel (https://ariel.unimi.it/)
La frequenza è fortemente consigliata.
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
L'insegnamento prevede lezioni frontali, seminari, dimostrazioni pratiche e la presentazione di casi di studio nell'ambito dell'agricoltura di precisione.
L' attività di laboratorio informatico è volto all'utilizzo di software per l'analisi di dati telerilevati (SNAP, QGis, R) e all'utilizzo di dati telerilevati in applicazioni di agricoltura di precisione, tale caso di studio sarà oggetto della relazione da presentare all'esame.
Il materiale didattico (slide e testi di riferimento) per l'apprendimento degli argomenti illustrati a lezione, i manuali per l'uso dei software e lo svolgimento delle esercitazioni sono disponibili sulla piattaforma Ariel (https://ariel.unimi.it/).
La frequenza è fortemente consigliata
L'insegnamento prevede lezioni frontali e dimostrazioni pratiche ed esercitazioni con software dedicato (in aula informatica). Inoltre, sono presentati alcuni casi di studio nell'ambito dell'agricoltura di precisione
Il materiale didattico (slide e testi di riferimento) per l'apprendimento degli argomenti illustrati a lezione, i manuali per l'uso dei software e lo svolgimento delle esercitazioni sono caricati sulla piattaforma Ariel (https://ariel.unimi.it/)
La frequenza è fortemente consigliata.
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
L'insegnamento prevede lezioni frontali, seminari, dimostrazioni pratiche e la presentazione di casi di studio nell'ambito dell'agricoltura di precisione.
L' attività di laboratorio informatico è volto all'utilizzo di software per l'analisi di dati telerilevati (SNAP, QGis, R) e all'utilizzo di dati telerilevati in applicazioni di agricoltura di precisione, tale caso di studio sarà oggetto della relazione da presentare all'esame.
Il materiale didattico (slide e testi di riferimento) per l'apprendimento degli argomenti illustrati a lezione, i manuali per l'uso dei software e lo svolgimento delle esercitazioni sono disponibili sulla piattaforma Ariel (https://ariel.unimi.it/).
La frequenza è fortemente consigliata
Materiale di riferimento
UNITA' DIDATTICA: "Analisi della variabilità spaziale in agricoltura":
- Diapositive delle lezioni del Corso
- Per ciascuno dei seguenti testi, sono indicati gli argomenti del corso illustrati e le relative pagg:
Webster&Oliver, "Geostatistics for Environmental Scientists", Wiley
Oliver, "Geostatistical applications for Precision Agriculture", Springer
Marsily, "Quantitative Hydrogeology", Academic Press Inc
Isaaks&Srivastava, "An Introduction to Applied Geostatistics", Oxford University Press
- Manuali per l'uso di QGIS e R, in particolare dei software GSTAT e GeoR (pacchetti di R)
- Manuale delle dimostrazioni pratiche e delle esercitazioni svolte in aula con QGIS e GSTAT e GeoR
Il materiale è lo stesso per studenti frequentanti e non frequentanti
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
Per la parte dell'insegnamento relativa al telerilevamento:
· Diapositive delle lezioni del Corso
· Libri suggeriti:
o Agricoltura Di Precisione - Casa R., 2016, Edagricole
o Principi e metodi di telerilevamento - Brivio P.A., Lechi G., Zilioli E., Ed. Città Studi, 2006
o Elementi di geomatica. - Gomarasca Mario A. Editore: ASITA, 2004
o ASRAR G., (1989). Theory and applications of optical remote sensing - Ed:John Wiley & Sons New York, 1989 XIV, 734 pp.
o RICHARDS, J.A., (1993): Remote Sensing Digital Image Analysis. An Introduction, 2nd Ed., Berlin, Springer-Verlag.
o Lillesand T. & Kiefer R. (2000): Remote sensing and image interpretation - 4. ed
o LIANG S. (2004). Quantitative Remote Sensing of Land Surfaces, John Wiley & Sons, 534 p.
o Jensen J. R. (2006). Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective, Prentice Hall, 608 p.
Per la parte relativa all'attività di laboratorio informatico:
· Tutorial e template per la relazione tecnica.
· Manuali per l'utilizzo di R:
o https://rcompanion.org/rcompanion/,
o https://geocompr.robinlovelace.net/,
o https://www.r-bloggers.com/,
o http://ww2.coastal.edu/kingw/statistics/R-tutorials/,
o http://zoonek2.free.fr/UNIX/48_R/02.html,
o https://www.dummies.com/programming/r/.
· Manuali per l'utilizzo di QGIS:
o https://www.qgistutorials.com/en/,
o https://docs.qgis.org/testing/en/docs/training_manual/.
· Manuali per l'utilizzo di SNAP:
o https://step.esa.int/main/doc/tutorials/,
o https://step.esa.int/main/doc/tutorials/snap-tutorials/.
Il materiale è lo stesso per studenti frequentanti e non frequentanti
- Diapositive delle lezioni del Corso
- Per ciascuno dei seguenti testi, sono indicati gli argomenti del corso illustrati e le relative pagg:
Webster&Oliver, "Geostatistics for Environmental Scientists", Wiley
Oliver, "Geostatistical applications for Precision Agriculture", Springer
Marsily, "Quantitative Hydrogeology", Academic Press Inc
Isaaks&Srivastava, "An Introduction to Applied Geostatistics", Oxford University Press
- Manuali per l'uso di QGIS e R, in particolare dei software GSTAT e GeoR (pacchetti di R)
- Manuale delle dimostrazioni pratiche e delle esercitazioni svolte in aula con QGIS e GSTAT e GeoR
Il materiale è lo stesso per studenti frequentanti e non frequentanti
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
Per la parte dell'insegnamento relativa al telerilevamento:
· Diapositive delle lezioni del Corso
· Libri suggeriti:
o Agricoltura Di Precisione - Casa R., 2016, Edagricole
o Principi e metodi di telerilevamento - Brivio P.A., Lechi G., Zilioli E., Ed. Città Studi, 2006
o Elementi di geomatica. - Gomarasca Mario A. Editore: ASITA, 2004
o ASRAR G., (1989). Theory and applications of optical remote sensing - Ed:John Wiley & Sons New York, 1989 XIV, 734 pp.
o RICHARDS, J.A., (1993): Remote Sensing Digital Image Analysis. An Introduction, 2nd Ed., Berlin, Springer-Verlag.
o Lillesand T. & Kiefer R. (2000): Remote sensing and image interpretation - 4. ed
o LIANG S. (2004). Quantitative Remote Sensing of Land Surfaces, John Wiley & Sons, 534 p.
o Jensen J. R. (2006). Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective, Prentice Hall, 608 p.
Per la parte relativa all'attività di laboratorio informatico:
· Tutorial e template per la relazione tecnica.
· Manuali per l'utilizzo di R:
o https://rcompanion.org/rcompanion/,
o https://geocompr.robinlovelace.net/,
o https://www.r-bloggers.com/,
o http://ww2.coastal.edu/kingw/statistics/R-tutorials/,
o http://zoonek2.free.fr/UNIX/48_R/02.html,
o https://www.dummies.com/programming/r/.
· Manuali per l'utilizzo di QGIS:
o https://www.qgistutorials.com/en/,
o https://docs.qgis.org/testing/en/docs/training_manual/.
· Manuali per l'utilizzo di SNAP:
o https://step.esa.int/main/doc/tutorials/,
o https://step.esa.int/main/doc/tutorials/snap-tutorials/.
Il materiale è lo stesso per studenti frequentanti e non frequentanti
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Il voto finale (in trentesimi) è la media dei voti ottenuti per le prove di ciascuna Unità Didattica.
UNITA' DIDATTICA: "Analisi della variabilità spaziale in agricoltura":
L'esame è composto da una relazione scritta in forma di report tecnico/scientifico e da una prova orale. La relazione è relativa alle esercitazioni svolte in aula usando QGIS ed i software GSTAT e GeoR per l'analisi geostatistica di un campione e l'interpolazione delle misure del campione
Il candidato dovrà presentare la relazione scritta, prima della prova orale. La presentazione della relazione è condizione necessaria per poter accedere alla prova orale.
La relazione sarà valutata in base alla chiarezza e completezza dell'esposizione delle metodologie applicate e dei risultati ottenuti. In particolare sarà valutata la capacità del candidato di interpretare i risultati ottenuti.
A partire dalla discussione della relazione, la prova orale comprende domande relative a tutti gli argomenti del programma, per verificare il livello di comprensione degli argomenti oggetto dell'esercitazione e la capacità di applicare le conoscenze acquisite.
Il voto è in trentesimi e valuta insieme la relazione e la prova orale
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
L'esame è composto da una relazione scritta sull'attività di laboratorio in forma di report tecnico/scientifico ed una prova orale.
La relazione riguarderà le attività svolte durante i laboratori informatici in cui verranno processati ad analizzeranno dati satellitari ottici multispettrali per applicazioni di monitoraggio dei sistemi agricoli. Il candidato dovrà consegnare la relazione prima della prova orale. La presentazione della stessa è condizione necessaria per accedere alla prova orale. Questa sarà valutata in base a i) completezza di forma e contenuto rispetto alle consegne date e ii) capacità di analisi dei dati.
La prova orale comprenderà, oltre alla discussione della relazione, domande relative a tutti gli argomenti del programma.
Il voto è in trentesimi e valuta insieme la relazione e la prova orale
UNITA' DIDATTICA: "Analisi della variabilità spaziale in agricoltura":
L'esame è composto da una relazione scritta in forma di report tecnico/scientifico e da una prova orale. La relazione è relativa alle esercitazioni svolte in aula usando QGIS ed i software GSTAT e GeoR per l'analisi geostatistica di un campione e l'interpolazione delle misure del campione
Il candidato dovrà presentare la relazione scritta, prima della prova orale. La presentazione della relazione è condizione necessaria per poter accedere alla prova orale.
La relazione sarà valutata in base alla chiarezza e completezza dell'esposizione delle metodologie applicate e dei risultati ottenuti. In particolare sarà valutata la capacità del candidato di interpretare i risultati ottenuti.
A partire dalla discussione della relazione, la prova orale comprende domande relative a tutti gli argomenti del programma, per verificare il livello di comprensione degli argomenti oggetto dell'esercitazione e la capacità di applicare le conoscenze acquisite.
Il voto è in trentesimi e valuta insieme la relazione e la prova orale
UNITA' DIDATTICA: "Telerilevamento per l'agricoltura":
L'esame è composto da una relazione scritta sull'attività di laboratorio in forma di report tecnico/scientifico ed una prova orale.
La relazione riguarderà le attività svolte durante i laboratori informatici in cui verranno processati ad analizzeranno dati satellitari ottici multispettrali per applicazioni di monitoraggio dei sistemi agricoli. Il candidato dovrà consegnare la relazione prima della prova orale. La presentazione della stessa è condizione necessaria per accedere alla prova orale. Questa sarà valutata in base a i) completezza di forma e contenuto rispetto alle consegne date e ii) capacità di analisi dei dati.
La prova orale comprenderà, oltre alla discussione della relazione, domande relative a tutti gli argomenti del programma.
Il voto è in trentesimi e valuta insieme la relazione e la prova orale
Moduli o unità didattiche
Analisi della variabilità spaziale in agricoltura
AGR/08 - IDRAULICA AGRARIA E SISTEMAZIONI IDRAULICO-FORESTALI
ICAR/06 - TOPOGRAFIA E CARTOGRAFIA
ICAR/06 - TOPOGRAFIA E CARTOGRAFIA
Lezioni: 32 ore
Docente:
Ortuani Bianca
Telerilevamento per l'agricoltura
AGR/08 - IDRAULICA AGRARIA E SISTEMAZIONI IDRAULICO-FORESTALI
ICAR/06 - TOPOGRAFIA E CARTOGRAFIA
ICAR/06 - TOPOGRAFIA E CARTOGRAFIA
Esercitazioni in aula informatica: 16 ore
Lezioni: 24 ore
Lezioni: 24 ore
Docenti:
Boschetti Mirco, Nutini Francesco
Docente/i
Ricevimento:
Ricevimento su appuntamento (inviare la richiesta mediante posta elettronica)
DiSAA