La ricerca si propone d’indagare sul concetto di “congruità” riferito alle trasformazioni di specifici contesti urbani, e di definire quindi un metodo “non arbitrario” per la valutazione di opere esistenti o in progetto, al fine di riconoscerne il carattere di congruità o, al contrario, d’incongruità. Interventi d’inserimento e di trasformazione, alla scala del comparto urbanistico o anche alla scala edilizia, possono presentarsi come congrui o incongrui rispetto all’identità del luogo di appartenenza (organismo a scala urbana o territoriale). Congrua risulta l’opera che non si pone in (conclamato) contrasto rispetto ai caratteri identitari del contesto. Le definizioni d’incongruità e di opera incongrua, divengono il metro di giudizio del rapporto tra un intervento ed il suo contesto, e si applicano mediante una valutazione che sia metodologicamente fondata e verificata. La valutazione di congruità-incongruità può riferirsi a opere esistenti già realizzate, oppure a progetti di nuove opere; in questo secondo approccio il metodo di valutazione si configura come linea-guida per l’orientamento del progetto stesso in termini di congruità rispetto al contesto. In una fase iniziale la ricerca ha fissato i principi di base, con la definizione di ciò che deve intendersi per congruità e per profilo di congruità. La specifica di congruità, non potendosi basare su una consolidata letteratura (il concetto nei termini descritti è stato introdotto dalla legge 16/2002 della Regione Emilia-Romagna; la Regione stessa riconosce che il concetto è in fase di precisazione tramite sperimentazioni, studi e interventi pilota), muove dallo studio dei concetti di luogo, caratteri del luogo, identità del luogo, contesto urbano, trasformazione dell’ambiente costruito, tutela del patrimonio edilizio, sviluppo tipologico, e superfetazione incongrua. Questi concetti, pur mutuati da ambiti di ricerca affini, costituiscono i presupposti per la definizione di congruità delle trasformazioni di contesti urbani, rispetto all’identità del luogo, tramite la tutela e valorizzazione dei suoi caratteri tipologici costitutivi. Successivamente, la ricerca ha affrontato l’analisi di taluni casi-tipo di opere incongrue. A tale scopo sono stati scelti quattro casi-tipo d’interventi per rimozione di opere ritenute incongrue, indagando la metodologia di valutazione di congruità in essi applicata. Inoltre è stata sperimentata l’applicazione del metodo di valutazione per “categorie di alterazioni” tramite lo studio del centro storico di Reggio Emilia, assunto come contesto urbano campione. Lo studio analitico è sviluppato attraverso l’indagine del rapporto tra edifici e caratteri del contesto, individuando e classificando gli edifici ritenuti incongrui. Qui sono emersi i limiti del metodo di individuazione delle incongruità per categorie di alterazioni; di fatto le alterazioni definite a priori rispetto al contesto, determinano un giudizio arbitrario, in quanto disancorato dai caratteri del luogo. La definizione di ciò che è congruo o incongruo deve invece riferirsi a uno specifico contesto, e le alterazioni dei caratteri che rappresentano l’identità del luogo non possono definirsi a priori generalizzandone i concetti. Completando la ricerca nella direzione del risultato proposto, si è precisato il metodo di valutazione basato sulla coincidenza dei concetti di congruità e di pertinenza di fase, in rapporto allo sviluppo tipologico del contesto. La conoscenza del contesto nei suoi caratteri tipologici, è già metodo di valutazione: nella misura in cui sia possibile effettuare un confronto fra contesto ed opera da valutare. La valutazione non si pone come vincolo all’introduzione di nuove forme che possano rappresentare un’evoluzione dell’esistente, aggiornando il processo di sviluppo tipologico in relazione alle mutazioni del quadro esigenzialeprestazionale, ma piuttosto come barriera alle trasformazioni acritiche nei confronti del contesto, che si sovrappongano o ne cancellino inconsapevolmente i segni peculiari e identitari. In ultima analisi, ai fini dell’applicabilità dei concetti esposti, la ricerca indaga sulla convergenza tra metodo proposto e possibili procedure applicative; in questo senso chiarisce come sia auspicabile definire la congruità in relazione a procedure valutative aperte. Lo strumento urbanistico, inteso come sistema di piani alle diverse scale, è l’ambito idoneo a recepire la lettura della stratificazione dei segni indentitari rilevabili in un contesto; lettura che si attua tramite processi decisionali partecipati, al fine di estendere alla collettività la definizione d’identità culturale del luogo. La valutazione specifica di opere o progetti richiede quindi una procedura aperta, similmente alla procedura di valutazione in vigore presso le soprintendenze, basandosi sul concetto di responsabilità del progettista e del valutatore, in riferimento alla responsabilità della collettività, espressa invece nello strumento urbanistico. Infatti la valutazione di tipo oggettivo, basata sul riferimento a regolamenti o schemi precostituiti, confligge con il senso della valutazione metodologicamente fondata che, al contrario, è assunto teorico basilare della ricerca.

Ferrara è tra le città con le quali Piero Bottoni (1903-1973) ha istaurato un rapporto proficuo e duraturo che gli permise di elaborare molti progetti e che fu costante lungo quasi tutta la parabola professionale dell’autore milanese. Giunto nella città estense nei primi anni Trenta, vi lavorò nei tre decenni successivi elaborando progetti che spaziavano dalla scala dell’arredamento d’interni fino a quella urbana; i diciannove progetti studiati, tutti situati all’interno del centro storico della città, hanno come tema comune la relazione tra nuova architettura e città esistente. Osservando un ampio spettro di interventi che abbracciava la progettazione sull'esistente come quella del nuovo, Bottoni propone una visione dell'architettura senza suddivisioni disciplinari intendendo il restauro e la costruzione del nuovo come parti di un processo progettuale unitario. Sullo sfondo di questa vicenda, la cultura ferrarese tra le due guerre e nel Dopoguerra si caratterizza per il continuo tentativo di rendere attuale la propria storia rinascimentale effettuando operazioni di riscoperta che con continuità, a discapito dei cambiamenti politici, contraddistinguono le esperienze culturali condotte nel corso del Novecento. Con la contemporanea presenza durante gli anni Cinquanta e Sessanta di Bottoni, Zevi, Pane, Michelucci, Piccinato, Samonà, Bassani e Ragghianti, tutti impegnati nella costruzione dell’immagine storiografica della Ferrara rinascimentale, i caratteri di questa stagione culturale si fondono con i temi centrali del dibattito architettonico italiano e con quello per la salvaguardia dei centri storici. L’analisi dell’opera ferrarese di Piero Bottoni è così l’occasione per mostrare da un lato un carattere peculiare della sua architettura e, dall’altro, di studiare un contesto cultuale provinciale al fine di mostrare i punti di contatto tra le personalità presenti a Ferrara in quegli anni, di osservarne le reciproche influenze e di distinguere gli scambi avvenuti tra i principali centri della cultura architettonica italiana e un ambito geografico solo apparentemente secondario. / Ferrara counts among the cities with which Piero Bottoni (1903-1973) has created a rich link, which allowed him to elaborate many projects and that has a constant presence all along the professional circuit of the author. Residing at the Este town in the first Thirties, he worked there during three successive decades developing projects that spread between the scale of internal forniture to urban projects; the nineteen projects examined, all placed in the city’s historic centre, have as a common subject the relationship among the new architecture and the existing city. Studying a large spectre of interventions that embraces projects based upon the existent buildings as well as new projects, Bottoni proposes a vision of architecture without disciplinary sub divisions, approaching restoration and new building as parts of a unitary projecting process. Upon this background, Ferrara’s culture between the two wars and after the war is characterized by the permanent attempt to give actuality to its own renaissance history, notwithstanding the political changes. With the contemporary presence during the Fifties and Sixties of Bottoni, Zevi, Pane, Michelucci, Piccinato e Samonà, Bassani a Ragghianti, all participating to the construction of the historiographic image of the Renaissance Ferrara, the characteristics of this cultural context melt into the central subjects of the Italian architectonical debate and the debate for the defence of historical centres. The analytical study of Bottoni’s Ferrarese works becomes thus the occasion to outline, on one side, the peculiar character of his architecture and, on the other side, to study a provincial cultural context with a view to show such points of contact among the personalities present at Ferrara in those years, to observe their reciprocal influence and to distinguish the exchanges occurred among the outstanding centres of Italian architectonic culture and a geographical environment only secondary in appearance.

This work is focused on the study of saltwater intrusion in coastal aquifers, and in particular on the realization of conceptual schemes to evaluate the risk associated with it. Saltwater intrusion depends on different natural and anthropic factors, both presenting a strong aleatory behaviour, that should be considered for an optimal management of the territory and water resources. Given the uncertainty of problem parameters, the risk associated with salinization needs to be cast in a probabilistic framework. On the basis of a widely adopted sharp interface formulation, key hydrogeological problem parameters are modeled as random variables, and global sensitivity analysis is used to determine their influence on the position of saltwater interface. The analyses presented in this work rely on an efficient model reduction technique, based on Polynomial Chaos Expansion, able to combine the best description of the model without great computational burden. When the assumptions of classical analytical models are not respected, and this occurs several times in the applications to real cases of study, as in the area analyzed in the present work, one can adopt data-driven techniques, based on the analysis of the data characterizing the system under study. It follows that a model can be defined on the basis of connections between the system state variables, with only a limited number of assumptions about the "physical" behaviour of the system.

La ricerca è volta a presentare un nuovo approccio integrato, a supporto di operatori e progettisti, per la gestione dell’intero processo progettuale di interventi di riqualificazione energetica e architettonica del patrimonio edilizio recente, mediante l’impiego di soluzioni tecnologiche innovative di involucro edilizio. Lo studio richiede necessariamente l’acquisizione di un repertorio selezionato di sistemi costruttivi di involucro, come base di partenza per l’elaborazione di soluzioni progettuali di recupero delle scuole appartenenti al secondo dopoguerra, in conglomerato cementizio armato, prevalentemente prefabbricate. Il progetto individua procedimenti costruttivi ecocompatibili per la progettazione di componenti prefabbricati di involucro “attivo”, adattabile ed efficiente, da assemblare a secco, nel rispetto dei requisiti prestazionali richiesti dalle attuali normative. La ricerca è finalizzata alla gestione dell’intero processo, supportato da sistemi di rilevazione geometrica, collegati a software di programmazione parametrica per la modellazione di superfici adattabili alla morfologia dei fabbricati oggetto di intervento. Tali strumenti informatizzati CAD-CAM sono connessi a macchine a controllo numerico CNC per la produzione industrializzata degli elementi costruttivi “su misura”. A titolo esemplificativo dell’approccio innovativo proposto, si formulano due possibili soluzioni di involucro in linea con i paradigmi della ricerca, nel rispetto dei principi di sostenibilità, intesa come modularità, rapidità di posa, reversibilità, recupero e riciclo di materiali. In particolare, le soluzioni innovative sono accomunate dall’applicazione di una tecnica basata sull’assemblaggio di elementi prefabbricati, dall’adozione di una trama esagonale per la tassellazione della nuova superficie di facciata, e dall’utilizzo del medesimo materiale termico isolante, plastico e inorganico, riciclato ed ecosostenibile, a basso impatto ambientale (AAM - Alkali Activated Materials). Le soluzioni progettuali proposte, sviluppate presso le due sedi coinvolte nella cotutela (Università di Bologna, Université Paris-Est) sono affrontate secondo un protocollo scientifico che prevede: progettazione del sistema costruttivo, analisi meccanica e termica, sperimentazione costruttiva, verifica delle tecniche di messa in opera e dei requisiti prestazionali. / The research is aimed at presenting a new integrated approach to aid operators and designers to manage the design process as a whole in refurbishment interventions of recent existing building stock, through the use of innovative technological envelope solutions. The study requires the acquisition of a selection of typological and constructive envelope solutions, as a starting point for the development of design solutions to be used for architectural renovation of schools built after the Second World War, in reinforced concrete and mostly prefabricated. The project identifies sustainable construction processes for the design of “active”, adaptive, efficient and dry assembled envelope components, in accordance with the performance requirements prescribed by current regulations. The purpose of the research is to manage the whole design process with the support of geometrical survey, connected to parametric programming software for modelling surfaces which can be adapted to the morphology of existing buildings. These computerized CAD-CAM tools are connected to CNC machines for “customized” industrialized production. To illustrate this innovative approach, two envelope solutions are proposed, according to the research paradigms and the principles of sustainability, meant as modularity, speed of setup, reversibility, recycling and reuse of materials with low environmental impact. In particular, the innovative solutions have in common the application of a technique based on the assembly of prefabricated components, the adoption of hexagonal patterns for the tessellation of the new surface of the façade, and the use of the same plastic and inorganic, recycled and sustainable, thermal insulation material (AAM-Alkali Activated Materials). The design solutions proposed are developed at the two sites involved in the joint supervision of PhD thesis (University of Bologna, University of Paris-East). They are tackled according to the same scientific protocol: design of building system, mechanical and thermal analysis, constructive experimentation, test of installation techniques and performance requirements. / Le projet de doctorat vise à présenter une nouvelle approche intégrée en support des opérateurs dans la gestion du processus de conception d’interventions de rénovation énergétique et architecturale du patrimoine bâti récent, grâce à l’emploie de solutions technologiques d’enveloppe innovantes. La recherche se fonde sur la collection d’un répertoire sélectionné des solutions architecturales et constructives d’enveloppe, nécessaire pour constituer une base valide sur laquelle étudier des solutions technologiques novatrices pour la réhabilitation énergétique des écoles dans l’après-guerre, en béton armé, généralement préfabriquées. Le projet identifie des processus constructifs écodurables pour la conception des composants de façade “active”, adaptable et efficace, à assembler à sec, en conformité avec les exigences de performance requises par la réglementation actuelle. La recherche est finalisée à la gestion de l’ensemble du processus, soutenu par des systèmes de relevé géométrique, connectés aux logiciels de programmation paramétrique pour la modélisation des surfaces capables de s’adapter aux différentes morphologies du patrimoine existant. Ces outils informatisés CAOFAO sont reliés aux machines à contrôle numérique CNC pour la fabrication des éléments de façade “sur mesure”. À démonstration de l’approche innovante proposée, deux possibles solutions d’enveloppe sont présentées, dans la ligne droit des principes de durabilité, comprise comme modularité, rapidité de mise en oeuvre, réversibilité, récupération et réutilise des matériaux. En particulier, les solutions innovantes sont réunies par l’application d’une technique basée sur l’assemblage d’éléments préfabriqués, l’adoption d’un pavage hexagonal pour le dessin de la nouvelle surface d’enveloppe, et l’utilisation du même matériau isolant thermique, plastique et inorganique, recyclé, écodurable, à faible impact environnemental (AAM - Alkali Activated Materials). Les solutions proposées, développées dans les sièges de cotutelle (Université de Bologne, Université Paris-Est) sont envisagées selon un protocole scientifique qui prévoit: conception du système constructif, analyse mécanique et thermique, expérimentation constructive, validation des techniques de mise en oeuvre et des performances.

This thesis presents a new Artificial Neural Network (ANN) able to predict at once the main parameters representative of the wave-structure interaction processes, i.e. the wave overtopping discharge, the wave transmission coefficient and the wave reflection coefficient. The new ANN has been specifically developed in order to provide managers and scientists with a tool that can be efficiently used for design purposes. The development of this ANN started with the preparation of a new extended and homogeneous database that collects all the available tests reporting at least one of the three parameters, for a total amount of 16’165 data. The variety of structure types and wave attack conditions in the database includes smooth, rock and armour unit slopes, berm breakwaters, vertical walls, low crested structures, oblique wave attacks. Some of the existing ANNs were compared and improved, leading to the selection of a final ANN, whose architecture was optimized through an in-depth sensitivity analysis to the training parameters of the ANN. Each of the selected 15 input parameters represents a physical aspect of the wave-structure interaction process, describing the wave attack (wave steepness and obliquity, breaking and shoaling factors), the structure geometry (submergence, straight or non-straight slope, with or without berm or toe, presence or not of a crown wall), or the structure type (smooth or covered by an armour layer, with permeable or impermeable core). The advanced ANN here proposed provides accurate predictions for all the three parameters, and demonstrates to overcome the limits imposed by the traditional formulae and approach adopted so far by some of the existing ANNs. The possibility to adopt just one model to obtain a handy and accurate evaluation of the overall performance of a coastal or harbor structure represents the most important and exportable result of the work. / Questa tesi presenta una nuova Rete Neurale Artificiale (RNA) per la predizione dei principali parametri rappresentativi del processo di interazione onda-struttura: la portata di tracimazione ondosa e i coefficienti di trasmissione e riflessione ondosa. Il primo passo ha consistito nella raccolta e organizzazione dei dati disponibili in letteratura. Complessivamente, sono stati assemblati 16'165 dati in unico database omogeneo, includendo una vasta tipologia di opere, fra cui: strutture lisce e impermeabili, strutture permeabili in massi naturali o rivestite di unità artificiali in cemento, opere con e senza nucleo impermeabile, muri a parete verticale, strutture dalla geometria articolata da berme e/o protezioni al piede, strutture a cresta bassa, condizioni di attacco ondoso obliquo. L’assetto finale della RNA è stato definito mediante il confronto e il miglioramento di alcune delle reti esistenti, e in seguito a un’approfondita analisi di sensitività ai diversi parametri di calibrazione del modello. Ciascuno dei 15 parametri di ingresso della rete è finalizzato alla rappresentazione di un diverso aspetto dell’unico fenomeno dell’interazione onda-struttura, descrivendo la tipologia di attacco ondoso (ripidità e obliquità delle onde, indici di frangimento e di shoaling), la sezione geometrica (sommergenza, caratteristiche del paramento a mare, quali presenza o assenza di berme e protezioni al piede, presenza o meno di muro di coronamento) e il tipo di struttura (liscia, o rivestita di una mantellata di massi artificiali o naturali, con o senza nucleo impermeabile). La RNA produce stime accurate dei 3 parametri e supera i limiti imposti dalle formule tradizionali presenti in letteratura e dalle RNA esistenti, usualmente ottimizzate per la predizione di uno solo dei parametri. La possibilità di utilizzare un unico modello che fornisca una stima accurata e rapida della risposta idraulica di una struttura di difesa costiera o portuale alla sollecitazione ondosa rappresenta il risultato più importante ed esportabile di tale lavoro.

La tesi ha come oggetto il rinnovamento urbano che fu realizzato a Faenza per opera del suo signore Carlo II Manfredi tra il 1468 e il 1477, d’accordo con il fratello, il vescovo Federico. La prima opera realizzata da Carlo fu il portico a due livelli che dotò di una nuova facciata il suo palazzo di residenza, di origini medievali. Questa architettura sarebbe stata il preludio di un riordino generale della piazza principale della città, probabilmente allo scopo di ricreare un foro all’antica, come prescritto dai trattati di Vitruvio e di Alberti. L’aspetto originale del loggiato rinascimentale, desumibile da documentazione archivistica e iconografica, permette di attribuirlo con una certa probabilità a Giuliano da Maiano. Oltre alla piazza, Carlo riformò profondamente il tessuto urbano, demolendo molti portici lignei di origine medievale, rettificando le principali strade, completando la cerchia muraria. Federico Manfredi nel 1474 diede inizio alla fabbrica della Cattedrale, ricostruita dalle fondamenta su progetto dello stesso Giuliano da Maiano. L’architettura della chiesa ha uno stile largamente debitore all’architettura sacra di Brunelleschi, ma con significative differenze (come la navata definita da un’alternanza tra pilastri e colonne, o la copertura composta da volte a vela). L’abside della cattedrale, estranea al progetto maianesco, fu realizzata nel 1491-92 e mostra alcuni dettagli riconducibili alla coeva architettura di Bramante. A Faenza si realizza in un periodo di tempo brevissimo una profonda trasformazione del volto della città: loggiato, riforma della piazza, riordino delle strade, una nuova cattedrale, tutto contribuisce a dare lustro ai Manfredi e a fare di Faenza una città moderna e in cui si mettono in pratica, forse per la prima volta nell’Italia settentrionale, i dettami di Vitruvio e di Alberti. / The present thesis aims the study of the urban renewal that was carried out in Faenza thanks to the work of the Lord of the city, Carlo II Manfredi (1468-1477), together with his brother, Bishop Federico. The first work accomplished by Carlo was the two-level portico that gave a new façade to the palace of medieval origin where he lived. This architecture was to herald a general reorganization of the main piazza in the city, probably in order to recreate an antique forum, as prescribed by the treatises of Vitruvius and Alberti. The original appearance of the Renaissance loggia, which can be inferred from archival and iconographic documents, makes it possible to attribute it almost certainly to Giuliano da Maiano. In addition to the square, Carlo drastically reformed the urban fabric, demolishing many wooden porticos of medieval origin, straightening out the main streets and completing the city walls. In 1474 Federico Manfredi ordered the construction of the Cathedral, rebuilt from its foundations on a project also by Giuliano da Maiano. The architectural style of the church owes much to Brunelleschi’s church architecture, but with significant differences (such as the nave defined by an alternation between pillars and columns, or the sail vault ceiling). The apse of the cathedral, not part of Maiano’s project, was built in 1491-92 and shows some details traceable to the architecture of Bramante, his contemporary. Over a very short period of time in Faenza, a strong transformation of the face of the city occurred: loggia, rearrangement of the piazza, reorganization of roads, a new cathedral, all contributed to bring prestige to the Manfredi family and to make Faenza a modern city where, perhaps for the first time in northern Italy, the dictates of Vitruvius and Alberti were put into practice.

Il telerilevamento rappresenta un efficace strumento per il monitoraggio dell’ambiente e del territorio, grazie alla disponibilità di sensori che riprendono con cadenza temporale fissa porzioni della superficie terrestre. Le immagini multi/iperspettrali acquisite sono in grado di fornire informazioni per differenti campi di applicazione. In questo studio è stato affrontato il tema del consumo di suolo che rappresenta un’importante sfida per una corretta gestione del territorio, poiché direttamente connesso con i fenomeni del runoff urbano, della frammentazione ecosistemica e con la sottrazione di importanti territori agricoli. Ancora non esiste una definizione unica, ed anche una metodologia di misura, del consumo di suolo; in questo studio è stato definito come tale quello che provoca impermeabilizzazione del terreno. L’area scelta è quella della Provincia di Bologna che si estende per 3.702 km2 ed è caratterizzata a nord dalla Pianura Padana e a sud dalla catena appenninica; secondo i dati forniti dall’ISTAT, nel periodo 2001-2011 è stata la quarta provincia in Italia con più consumo di suolo. Tramite classificazione pixel-based è stata fatta una mappatura del fenomeno per cinque immagini Landsat. Anche se a media risoluzione, e quindi non in grado di mappare tutti i dettagli, esse sono particolarmente idonee per aree estese come quella scelta ed inoltre garantiscono una più ampia copertura temporale. Il periodo considerato va dal 1987 al 2013 e, tramite procedure di change detection applicate alle mappe prodotte, si è cercato di quantificare il fenomeno, confrontarlo con i dati esistenti e analizzare la sua distribuzione spaziale. / Remote sensing is an effective tool for environmental monitoring, due to sensors that regularly acquire large areas of Earth's surface. Multi/hyperspectral images are able to provide information about different topics. This study focuses on soil sealing: this subject is highly relevant, given its impact on phenomena such as urban runoff, habitat fragmentation and agricultural land take. A unique definition about soil sealing, and a unique method for its measure, does not still exist; the study proposed in this thesis deals with everything that involves soil removing. The area of study is the Province of Bologna that covers 3,702 km2 and is characterized by the Po Valley on the north and the Apennines chain on the south. According to data provided by ISTAT for Italian Provinces, Bologna had the fourth higher soil sealing value between 2001 and 2011. In order to map the phenomenon, five Landsat images have been classified with a pixel-based technique. Even if they have a medium spatial resolution, and thus they are not able to map small objects, they are suitable for large areas; furthermore they provide the opportunity for longer time series. The analyzed period goes from 1987 to 2013 and, through change detection procedures applied to the produced maps, this study has tried to quantify the phenomenon, also comparing it with existing data, in order to understand its spatial distribution.

I sistemi di riferimento geodetici, ed i frame che li materializzano, costituiscono struttura di base che permette di confrontare coerentemente le rappresentazioni geometriche del territorio acquisite con rilievi diversi. Nell’ultimo secolo si è vista una continua evoluzione nella definizione dei frame geodetici, dovuta principalmente alle nuove esigenze, e possibilità, introdotte dalle tecniche di geodesia spaziale. È cambiata la scala alla quale si affronta il problema, sono cambiate le precisioni delle misure e delle accuratezze richieste, sono cambiati gli approcci e le definizioni. L’esigenza di un sistema di riferimento valido su scala globale ha imposto la definizione di frame dinamici, che seguano le evoluzioni della crosta terrestre nel suo complesso, introducendo così la necessità di una coordinata temporale oltre alle classiche coordinate geometriche. Proprio la natura dinamica della Terra implica delle variazioni nel tempo delle coordinate, espresse nel riferimento globale, troppo elevate per essere gestite nelle applicazioni cartografiche a scala continentale/nazionale, per cui si è resa necessaria la definizione di altri sistemi di riferimento, vincolati alle placche tettoniche. Di fondamentale importanza sono diventati quindi i parametri di conversione delle coordinate che premettono il passaggio da sistemi globali a regionali, e viceversa. Nel percorso di questa tesi ci si è occupati del monitoraggio dei frame di riferimento dinamici, in particolare di quello nazionale realizzato dalla Rete Dinamica Nazionale. È stato affrontato il problema delle velocità residue che caratterizzano il territorio italiano nel sistema di riferimento europeo, definendo un nuovo sistema ad hoc per il territorio nazionale. È stata indagata la tecnica di calcolo Precise Point Positioning, sia dal punto di vista geodetico e dell’inquadramento delle coordinate nel sistema globale, sia dal punto di vista del rilievo tecnico. Infine, ci si è occupati delle reti geodetiche diffuse sul territorio di Regione Emilia-Romagna, e della funzione che queste ancora devono avere nell’era dei GNSS. / The geodetic reference systems, and the related frames, constitute the basic structure that allows to compare geometric representations of the earth acquired by different surveys. The last century has seen a continuous evolution in the definition of geodetic frames, mainly due to new needs, and possibilities, introduced by the space geodesy techniques. Are changed the scale of the problem, the precision of the measurements and the required accuracies, and also the approaches and definitions. The requirement of a global reference system has imposed the definition of dynamic frames, which follow the evolution of the earth's crust as a whole, so the need for introducing a time coordinate in addition to usual geometric coordinates. The dynamic nature of the Earth involves variations in time of coordinates, when expressed in the global reference system, too quick to be handled in mapping applications on a continental / national scale. So it was necessary the definition of other reference systems, linked to the tectonic plates. Thus, fundamental are the transformation parameters needed to switch from regional systems to global systems, and vice versa. In this thesis the topic of the monitoring of dynamic reference frames has been addressed, in particular the Italian Rete Dinamica Nazionale. The matter of the high residual ETRS velocities that characterize the Italian peninsula has been addressed, and a new ad hoc reference system was defined. The calculation technique of Precise Point Positioning has been investigated, both from the geodetic point of view, addressing the strategies to align the coordinates in the global system, than from the point of view of technical surveys. Finally, the geodetic networks of the Emilia-Romagna Region were analyzed, evaluating their importance in the age of GNSS.

Nell’analisi del deflusso autostradale trovano ampia applicazione le metodologie HCM e molti paesi, tra cui l’Italia, fanno ad esse riferimento per la valutazione delle infrastrutture esistenti e di progetto. Le norme italiane, pur citando il manuale, non esplicitano chiaramente riferimenti o procedure. Le esperienze delle Concessionarie autostradali, inoltre, mostrano dubbi sulla rappresentatività dei risultati ottenuti applicando le procedure americane, evidenziando un divario tra gli output e la percezione del reale grado di congestione. Considerando alcuni tratti autostradali italiani, la ricerca si propone di verificare l’applicabilità di procedure per la calibrazione del Diagramma Fondamentale del traffico e per la valutazione della qualità del deflusso, testando la consistenza dei risultati con gli output delle metodologie HCM2010. Rispetto agli andamenti standard, i Diagrammi ottenuti mostrano una migliore capacità di interpretare i dati sperimentali, in considerazione delle condizioni specifiche delle sezioni, delle differenze nelle caratteristiche dei veicoli o nel comportamento e nelle regole di guida. In questi termini, i modelli calibrati stimano valori di flusso e densità critici inferiori a quelli HCM2010, ma prossimi a quelli suggeriti dall’analogo manuale tedesco HBS. L'analisi comparativa, a valle della quale sono approfondite e motivate le principali differenze tra il contesto italiano, quello americano e altre situazioni internazionali, mostra come il manuale statunitense tenda ad esprimere condizioni di circolazione migliori di quelle sintetizzate con i modelli calibrati. La ricerca evidenzia, quindi, la possibilità di una sottostima della congestione sulle sezioni in esame, suggerendo un cauto e attento utilizzo delle procedure standard. I risultati ottenuti rilevano, in generale, come il mancato utilizzo di modelli calibrati e l'uso alternativo di procedure che appaiono troppo generali e provenienti da contesti eterogenei possa condizionare e penalizzare la rappresentatività dei risultati, comportando un’incoerente rappresentazione dei livelli di congestione e invalidando i requisiti di adeguatezza e di rappresentatività nella valutazione della qualità del servizio. / HCM methodologies are widely used for analyzing freeways. Many countries, including Italy, refers to HCM for the assessment of existing or planned infrastructures. Although citing the manual, the Italian regulations don't make explicit references or procedures. Furthermore, the experiences of motorway operators show doubts about the representativeness of the results obtained by the American procedures, showing a gap between the output and the perception of the real level of congestion. Considering some Italian motorway sections, this research aims to analyze the applicability of a procedure for the calibration of the Fundamental Diagram of traffic flows and for the assessment of the quality of service, testing the consistency of the results with the output of HCM2010 methodologies. In comparison to standards, the calibrated Diagrams show a better match with data, due to the special conditions of the sections, the differences in vehicle characteristics or behavior and driving rules. In this way, the calibrated models estimate critical flow and density values lower than those of HCM2010, but close to the similar German manual HBS. The comparative analysis, after which the main differences between the Italian context, the American and other international situations are studied in deep and further motivated, shows as the US manual tends to give better traffic flow conditions (i.e. less congestion) than those synthesized using the calibrated models. The research remarks, therefore, the possibility of an underestimation of the congestion on the sections examined, suggesting a cautious and careful use of standard procedures. Failure to use calibrated procedures and models and the alternative use of procedures which seem too general and coming from heterogeneous contexts may affect and penalize the reliability of the results. This can result in an incoherent representation of congestion levels and may invalidate the requirements of adequacy and representativeness in the evaluation of service quality.

Al giorno d’oggi, la tecnologia GNSS può essere uno strumento utile, non solo in ambito di navigazione, ma anche per applicazioni di posizionamento di precisione come il monitoraggio di strutture o del territorio. Questa tecnica permette un controllo in continuo, anche da remoto, e ha un costo relativamente basso sia per quanto riguarda le strumentazioni che per gli aspetti di materializzazione e mantenimento. Nell’ottica di utilizzare la tecnologia GNSS per applicazioni di monitoraggio, il problema, nella sua interezza, può essere suddiviso in due grandi ambiti: l’ambito tecnologico (strumentazioni e apparati da adottare per un problema di monitoraggio anche in tempo reale) e l’ambito scientifico legato al problema del trattamento del dato che può, o deve, essere separato a sua volta in due aree legate alla tipologia di monitoraggio che si intende compiere. Il monitoraggio di movimenti lenti per analisi di stabilità (volto principalmente allo studio dell’evoluzione del quadro deformativo nel lungo periodo) o il monitoraggio per possibili applicazioni nell’ambito dell’early warning (che richiedono la valutazione di un movimento in tempo reale). Per le sperimentazioni sia di natura tecnologica che di trattamento del dato sono stati individuati due siti su cui sono stati installate stazioni permanenti GNSS di classe geodetica. Il primo sito è collocato sul tetto della scuola di Ingegneria ed Architettura dell’Università di Bologna, il secondo sito è la sommità della Torre Garisenda di Bologna (oggetto di particolare rilevanza culturale). Sul tetto di Ingegneria è stata collocata anche una slitta micrometrica che ha consentito l’imposizione di movimenti calibrati nelle tre direzioni. Per ciascun aspetto sono stati compiuti numerosi test sperimentali volti ad individuare le tecniche migliori per il monitoraggio con GNSS a partire dalle problematiche di trasferimento dati e finendo con lo sviluppo di particolari algoritmi per migliorare le prestazioni del sistema in condizioni di monitoraggio statico. / Nowadays, GNSS technology can be a useful tool, not only for navigation and location aspects, but also for precise positioning applications, such as structures and environmental monitoring. This technique allows a continuous control, even remotely, and has a relatively low cost both regarding the instrumentation, the monumentation and the maintenance. In order to use the GNSS technology for monitoring applications, two main problems can be identified: (a) the technological one is represented by instrumentation and equipment that are used in order to provide data in real time. The scientific one (b) is related to the issue of data processing. It can be in turn separated in two fields, which are related to the type of monitoring. In detail, (b1) the monitoring of slow movements for stability analysis (aimed mainly at the study of the long time evolution of these phenomena) or (b2) the monitoring for possible applications in early warning systems. For this study two sites were considered. In each one, a GNSS geodetic class permanent station was installed. The first site is located on the roof of the School of Engineering and Architecture, University of Bologna, while the second one is on the top of the Garisenda Tower in Bologna. Moreover, in the first site, a micrometric sledge which allowed the imposition of calibrated movements in the three directions, has also been placed. For each aspect, several experimental tests have been carried out. They were aimed at identifying the best techniques for GNSS monitoring, starting from the data transfer problems and ending with the development of algorithms to improve system performance in static monitoring conditions.