IdCLM24

Lingua Insegnamento:

ITALIANO
Testi di riferimento:

I seguenti testi in inglese sono raccomandati:

• W. Lowrie, Fundamentals of Geophysics, Cambridge University Press. ISBN-13: 978-0-511-35447-2; ISBN-10: 0-511-35447-9.
• J. M. Reynolds, An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: 978-0-471-48535-3 (hardback); 978-0-471-48536-0 (paperback).

Per coloro che possono leggere l’italiano:
• G. Santarato, N. Abu Zeid e S. Bignardi, Lezioni di geofisica applicata, Libreriauniversitaria.it. ISBN-10: 8862926405; ISBN-13: 978-8862926409.

Le slide, i dataset utilizzati durante le esercitazioni, i tutorial software e il materiale didattico integrativo saranno resi disponibili tramite la piattaforma e-learning dell’Ateneo.
Obiettivi formativi:

Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
• spiegare i principi fisici alla base dei principali metodi geofisici non invasivi impiegati nel settore dei beni culturali;
• descrivere la strumentazione e le principali procedure di acquisizione, elaborazione e interpretazione dei dati geofisici;
• selezionare il metodo geofisico più appropriato in funzione dell’oggetto di indagine, della scala di osservazione e degli obiettivi diagnostici;
• acquisire e valutare criticamente dati geofisici raccolti sul campo;
• elaborare dati GPR, ERT e sismici mediante software open-source;
• interpretare i risultati in relazione alle proprietà fisiche del sottosuolo, delle strutture e dei manufatti investigati;
• produrre e comunicare rappresentazioni bidimensionali e tridimensionali dei risultati utilizzando una terminologia scientifica appropriata.
Prerequisiti:

Capacità di risolvere integrali in una dimensione, calcolare le derivate parziali di una funzione di più variabili e comprendere il significato di un’equazione differenziale. Le capacità di programmazione in MATLAB o Python non sono richieste, ma sono desiderabili.
Non sono richiesti prerequisiti formali oltre alle conoscenze di base del calcolo e della matematica introduttiva. Non è richiesta alcuna conoscenza geofisica pregressa.
Metodi didattici:

• lezioni frontali per l’introduzione dei concetti teorici;
• dimostrazioni guidate con dati simulati;
• visualizzazione ed elaborazione assistita di dati reali mediante software open-source;
• discussione di casi di studio relativi ai beni culturali;
• attività di acquisizione dati sul campo mediante ERT, GPR e metodi basati sulla propagazione delle onde elastiche;
• analisi autonoma di dataset selezionati.
Modalità di verifica dell'apprendimento:

L’esame consiste in un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di comprendere e collegare i concetti teorici, interpretare dati geofisici, motivare la scelta delle metodologie di indagine e utilizzare una terminologia scientifica appropriata. Il colloquio si concentra in modo approfondito su tre argomenti specifici. Tutti i dettagli relativi alla prova orale sono riportati nel documento Regolamento d’esame, reso disponibile dal docente.
La valutazione finale è espressa in trentesimi.

Gli studenti e le studentesse con disabilità, DSA o altri bisogni educativi speciali possono usufruire di un trattamento individualizzato in sede di esame, nel rispetto della normativa e di quanto previsto nella Carta dei Servizi di Ateneo, previa intesa con il docente della materia. Per richiedere le misure compensative e dispensative è necessario afferire al Servizio CON_TE_STO seguendo la procedura indicata nella Carta dei Servizi.
Si invitano gli studenti e le studentesse a prendere contatti con il docente durante lo svolgimento delle lezioni, o comunque con largo anticipo rispetto alla data dell’appello, per conoscere le modalità di esame e le misure che possono essere accordate. Per essere orientati e indirizzati ai diversi servizi offerti dall’Ateneo è possibile contattare il Docente Referente del Dipartimento.
Sostenibilità:
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile:

I metodi geofisici sono tecniche di indagine non invasive che permettono di caratterizzare il sottosuolo, le strutture e i manufatti riducendo la necessità di interventi distruttivi. Nel settore dei beni culturali contribuiscono alla conoscenza, alla conservazione, al restauro e alla gestione sostenibile del patrimonio, supportando la pianificazione degli interventi e la riduzione dei rischi per siti e strutture di valore storico.
Questo insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite (Agenda 2030), in particolare:
• SDG 4 – Istruzione di qualità
• SDG 9 – Imprese, innovazione e infrastrutture
• SDG 11 – Città e comunità sostenibili
Altre Informazioni:

Il docente riceve gli studenti su appuntamento.

Le slide, i dataset utilizzati durante le esercitazioni e il materiale didattico integrativo saranno resi disponibili durante lo svolgimento del corso tramite una delle piattaforme di e-learning dell’Ateneo.

Il software utilizzato durante il corso è open-source e liberamente disponibile online. È richiesto agli studenti di avere a disposizione un laptop personale.

Le attività di campo potranno subire variazioni in funzione delle condizioni meteorologiche e dell’accessibilità dei siti di indagine.

Il corso presenta i principi matematici e fisici, le metodologie, la strumentazione e le applicazioni dei principali metodi geofisici non invasivi impiegati nello studio, nella diagnostica e nella conservazione dei beni culturali.
Particolare attenzione è dedicata alla scelta del metodo più appropriato, all’acquisizione e all’elaborazione dei dati e alla rappresentazione bidimensionale e tridimensionale dei risultati mediante software open-source.

Argomenti:
(1) Introduzione: struttura, terminologia e flusso di lavoro di un’indagine geofisica applicata ai beni culturali
(2) Prerequisiti matematici
(3) Metodi elettromagnetici, con particolare riferimento al Ground Penetrating Radar (GPR)
(4) Metodi elettrici, con particolare riferimento alla Tomografia di Resistività Elettrica (ERT)
(5) Metodi sismici e tomografia a onde P
(6) Modellazione e visualizzazione bidimensionale e tridimensionale mediante software open-source
(7) Metodi gravimetrici
(8) Metodi magnetici
(9) Applicazioni dei metodi geofisici ai beni culturali

Il corso comprende i principi fisici, le procedure di acquisizione, l’elaborazione, l’interpretazione e la rappresentazione dei risultati dei principali metodi geofisici non invasivi applicati ai beni culturali.
Argomenti
1. Introduzione.
Struttura, terminologia e flusso di lavoro di un’indagine geofisica applicata ai beni culturali: definizione degli obiettivi diagnostici, progettazione della campagna di misura, acquisizione, controllo di qualità, elaborazione, inversione, interpretazione e rappresentazione dei risultati. Criteri per la scelta del metodo in funzione della scala di indagine, dei materiali e dei vincoli di conservazione.
2. Prerequisiti matematici.
Trasformata di Fourier, convoluzione e correlazione, campionamento dei segnali, rappresentazione di funzioni e spazi vettoriali, introduzione ai problemi diretti e inversi e principi di regolarizzazione.
3. Metodi elettromagnetici.
Principi di propagazione dei campi elettromagnetici, classificazione dei metodi ad alta e bassa frequenza, risoluzione spaziale e profondità di indagine. Ground Penetrating Radar (GPR): strumentazione, progettazione del rilievo, acquisizione, elaborazione, interpretazione e applicazioni alla localizzazione di strutture sepolte, cavità, discontinuità e manufatti.
4. Metodi elettrici.
Fondamenti della resistività elettrica dei materiali, configurazioni elettrodiche, acquisizione e inversione dei dati. Tomografia di Resistività Elettrica (ERT) e applicazioni alla caratterizzazione di strutture murarie, fondazioni, cavità e stratigrafie archeologiche.
5. Metodi sismici.
Propagazione delle onde elastiche, riflessione e rifrazione, tempi di percorrenza, attenuazione ed effetti delle proprietà meccaniche dei materiali. Sismica a rifrazione e riflessione, tomografia a onde P e metodi basati sulle onde superficiali, tra cui MASW e HVSR. Applicazioni alla caratterizzazione di strutture, elementi murari e sottosuolo archeologico.
6. Modellazione e visualizzazione bidimensionale e tridimensionale.
Creazione, elaborazione e visualizzazione di modelli digitali 2D e 3D mediante software open-source. Integrazione di dati geofisici, geometrici e documentali per la rappresentazione e l’interpretazione di strutture e siti di interesse culturale.
7. Metodi gravimetrici.
Principi della gravimetria, misure e correzioni gravimetriche, anomalie di gravità e microgravimetria. Applicazioni alla ricerca di cavità, vuoti e strutture sepolte.
8. Metodi magnetici.
Campo magnetico terrestre, proprietà magnetiche dei materiali, strumentazione, acquisizione, elaborazione e interpretazione delle anomalie magnetiche. Applicazioni alla prospezione archeologica e alla localizzazione di strutture e manufatti sepolti.
9. Applicazioni ai beni culturali.
Confronto tra i diversi metodi e analisi di casi di studio. Integrazione multiparametrica dei risultati, valutazione dei limiti e delle incertezze e comunicazione delle informazioni geofisiche a supporto della conservazione, del restauro e della gestione del patrimonio culturale.