Φασματική και αρμονική ανάλυση

Πληροφορίες Μαθήματος
ΤίτλοςΦασματική και αρμονική ανάλυση / Spectra and harmonic analysis
Κωδικός03YG014
ΣχολήΠολυτεχνική
ΤμήμαΑγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών
Κύκλος / Επίπεδο1ος / Προπτυχιακό
Περίοδος ΔιδασκαλίαςΧειμερινή/Εαρινή
Υπεύθυνος/ηΓεώργιος Βέργος
ΚοινόΌχι
ΚατάστασηΕνεργό
Course ID600025726

Πρόγραμμα Σπουδών: ΠΠΣ Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών (2025-σήμερα)

Εγγεγραμμένοι φοιτητές: 59
ΚατεύθυνσηΤύπος ΠαρακολούθησηςΕξάμηνοΈτοςECTS
Βασικός κύκλος σπουδώνΥποχρεωτικό Κορμού325

Πληροφορίες Τάξης
ΤίτλοςΦασματική και αρμονική ανάλυση
Ακαδημαϊκό Έτος2025 – 2026
Περίοδος ΤάξηςΧειμερινή
Διδάσκοντες μέλη ΔΕΠ
Ώρες Εβδομαδιαία3
Class ID
600267786
Τύπος Μαθήματος
Γενικού Υποβάθρου
Τύπος Μαθήματος 2016-2020
  • Υποβάθρου
Τύπος Μαθήματος 2011-2015
Γενικού Υποβάθρου
Τρόπος Παράδοσης
  • Πρόσωπο με πρόσωπο
Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Erasmus
Το μάθημα προσφέρεται και σε φοιτητές προγραμμάτων ανταλλαγής.
Γλώσσα Διδασκαλίας
  • Ελληνικά (Διδασκαλία, Εξέταση)
Προαπαιτήσεις
Γενικές Προαπαιτήσεις
Το μάθημα δεν έχει ειδικές προαπαιτήσεις για την παρακολούθησή του. Παρόλα αυτά, συνίσταται καλή γνώση μαθηματικών (01YG005) και στατιστικής (02YG010).
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Εισαγωγή στις έννοιες της φασματικής ανάλυσης συνεχών και διακριτών σημάτων και στα αναπτύγματα σε σειρές Fourier. Σύνδεση των δεδομένων της επιστήμης του Αγρονόμου και Τοπογράφου Μηχανικού με τις φασματικές μεθόδους και παραδείγματα των εφαρμογών τους. Ανάπτυξη αλγορίθμων στο Matlab για τον υπολογισμό μετασχηματισμών Fourier, την ανάλυση σημάτων στον χώρο των συχνοτήτων και την εφαρμογή συναρτήσεων φίλτρων. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να: • Αντιλαμβάνεται σε ικανοποιητικό επίπεδο τις σειρές Fourier και τους μετασχηματισμούς Fourier • Αναλύει τη χρησιμότητητά τους σε θέματα σχετικά με την επιστήμη του Τοπογράφου Μηχανικού • Αναπτύσσει μεθοδολογίες επεξεργασίας σήματος στο χώρο των συχνοτήτων • Εκτιμά και συμπεραίνει για σήματα από τη φασματική τους ανάλυση και την ενέργειά τους • Χρησιμοποιεί φασματικές μεθόδους στην ανάλυση σημάτων • Υπολογίζει σειρές και μετασχηματισμούς Fourier και δομεί κώδικα για αυτό
Γενικές Ικανότητες
  • Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη
  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Λήψη αποφάσεων
  • Αυτόνομη εργασία
  • Ομαδική εργασία
  • Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
Περιεχόμενο Μαθήματος
Σειρές Fourier σε διάστημα, τετράεδρο, κύκλο και σφαίρα. Ευθύς και αντίστροφος μετασχηματισμός Fourier σε μία και περισσότερες διαστάσεις. Βασικές έννοιες, ιδιότητες και θεωρήματα της ανάλυσης Fourier. Σήματα ισχύος και σήματα ενέργειας, γραμμικά συστήματα και φίλτρα. Διακριτοί μετασχηματισμοί Fourier και αριθμητικοί υπολογισμοί τους. Άλλοι μετασχηματισμοί (Hankel, Hartley) και εισαγωγή στα wavelets. Εφαρμογές της ανάλυσης Fourier στη γεωπληροφορική. Συναρτήσεις πολλών μεταβλητών. 'Eννοια και φυσική σημασία της μερικής παραγώγου. Παραγώγιση διανυσμάτων. Mέγιστα και ελάχιστα. Aνάπτυγμα Taylor συναρτήσεων πολλών μεταβλητών. Mέγιστα και ελάχιστα συναρτήσεων πολλών μεταβλητών. Πολλαπλά ολοκληρώματα. Στοιχεία θεωρίας γραμμών και επιφανειών. Kλίση, απόκλιση και περιστροφή, φυσική τους σημασία και εφαρμογές. Aναφορά στα επικαμπύλια και επιφανειακά ολοκληρώματα. Θεωρήματα Green, Gauss και Stokes.
Λέξεις Κλειδιά
σήματα και φασματικές μέθοδοι, ανάλυση Fourier, συνέλιξη, FFT, wavelets, γραμμικά συστήματα, φίλτρα
Τύποι Εκπαιδευτικού Υλικού
  • Σημειώσεις
  • Διαφάνειες
  • Πολυμεσικό υλικό
  • Διαδραστικές ασκήσεις
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
Χρήση Τ.Π.Ε.
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
Περιγραφή
Οι Τ.Π.Ε. χρησιμοποιούνται στη διδασκαλία του μαθήματος (διαδικτυακό υλικό, βίντεο, παρουσιάσεις, κλπ), στις εργαστηριακές ασκήσεις και στην επικοινωνία των διδασκόντων με τους φοιτητές/τριες.
Οργάνωση Μαθήματος
ΔραστηριότητεςΦόρτος ΕργασίαςECTSΑτομικάΟμαδικάErasmus
Διαλέξεις39
Εργαστηριακή Άσκηση20
Μελέτη και ανάλυση βιβλίων και άρθρων20
Εκπόνηση μελέτης (project)23
Συγγραφή εργασίας / εργασιών20
Εξετάσεις3
Σύνολο125
Αξιολόγηση Φοιτητών
Περιγραφή
Παρακολούθηση διαλέξεων, εργαστηριακές ασκήσεις στο TopoLab, ατομικό τεύχος ασκήσεων, θέμα εξαμήνου στο Matlab. Οι φοιτητές/τριες αξιολογούνται από: 80% Γραπτές εξετάσεις με ερωτήσεις θεωρίας και επίλυση προβλημάτων 20% Ατομική εργασία εξαμήνου με ασκήσεις και τελικό θέμα στο Matlab
Μέθοδοι Αξιολόγησης Φοιτητών
  • Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
  • Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Εκτεταμένης Απάντησης (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
  • Γραπτή Εργασία (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
  • Προφορική Εξέταση (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
Βιβλιογραφία
Βιβλιογραφία μαθήματος (Εύδοξος)
1. Λιάβας, Α., & Καρυστινός, Γ.(2024). Σήματα και Συστήματα [Προπτυχιακό εγχειρίδιο]. Κάλλιπος, Ανοικτές Ακαδημαϊκές Εκδόσεις. http://dx.doi.org/10.57713/kallipos-1051 2. Ανάλυση Fourier, Μurray R. Spiegel. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 2517 3. Διδακτικές σημειώσεις σε έντυπη και ηλεκτρονική μορφή, Α. Δερμάνης, Η.Ν. Τζιαβός
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
Ξενόγλωσση Davis J.C. (1973): Statistics and Data Analysis in Geology. John Wiley & Sons. Dermanis A. and L. Biagi (2002): Telerilevamento. Casa Editrice Ambrosiana. Milano. Hsu H.P. (1984): Applied Fourier Analysis. Harcourτ Brace College Outline Series. Ingle V.K and J.G. Proakis (2000): Digital Signal Processing Using MATLAB. Brooks/Cole, BookWare Companion Series. Kamen E.W. and B.S. Heck (2000): Fundamentals of Signals and Systems Using the WEB and MATLAB. Pentice Hall. Oppenheim A.V. and R.W. Schafer (1989): Discrete-Time Signal Processing. Pentice Hall. Sideris M.G. (1984): Computation of Gravimetric Terrain Corrections Using Fast Fourier Transform. M.Sc. Thesis, UCSE Report #20007, University of Calgary. Spiegel M.R. (1978): Ανάλυση Fourier (μτφ. Σ.Κ. Περσίδης). Schaum’s Outline Series, McGraw Hill, New York, ΕΣΠΙ, Αθήνα. Stephenson G. (1974): Μαθηματικαί Μέθοδοι (μτφ. Θ. Κακούλλου και Β. Καλομοίρη). Τεύχος 2, Αθήνα. Tolstov G.P. (1976): Fourier Series (translated from the Russian by R.A. Silverman). Dover publications, Inc., New York. Tziavos I.N. (1992): Numerical Considerations of FFT Methods in Gravity Field Modeling. Wiss. Arb. d. Fachr. Vermwesen, Univ. Hannover, Nr. 188, Hannover. Ελληνική Δερμάνης Α. (1999): Διαστημική Γεωδαισία και Γεωδυναμική – GPS. Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη. Δερμάνης Α. και Η.Ν. Τζιαβός (2007): Σήματα και φασματικές μέθοδοι στη Γεωπληροφορική. Διδακτικές σημειώσεις, Θεσσαλονίκη. Κατσάμπαλος Κ. (1987): Εφαρμογές Μαθηματικών σε Προβλήματα Αγρονόμου Τοπογράφου Μηχανικού. Διδακτικές σημειώσεις, Θεσσαλονίκη. Κατσάμπαλος Κ. και Η.Ν. Τζιαβός (1992): Φυσική Γεωδαισία. Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη. Μερτίκας Σ. (1999): Τηλεπισκόπηση και Ψηφιακή Ανάλυση Εικόνας. Εκδόσεις ΙΩΝ, Αθήνα. Μπίτης Γ.Α. (1973): Ασκήσεις Ανωτέρων Μαθηματικών. Θεσσαλονίκη. Πανάς Σ.Μ. (1992): Επεξεργασία Αναλογικών Σημάτων. University Press Studio, Θεσσαλονίκη. Πήτας Ι. (1996): Ψηφιακή επεξεργασία εικόνας. ΑΠΘ. Ρετζεπέρης Π.Ι. (1980): Εισαγωγή στην Ανάλυση Fourier με Εφαρμογές στη Φυσική. Θεσσαλονίκη. Τζιαβός H.N. (1997): Στοχαστικές Μέθοδοι στις Γεωεπιστήμες – Συστήματα εισόδου/εξόδου. Σημειώσεις για το μεταπτυχιακό πρόγραμμα σπουδών του ΤΑΤΜ/ΑΠΘ. Τζιαβός H.N. (1999): Αριθμητική ανάλυση – Διακριτός και ταχύς μετασχηματισμός Fourier σε μία και δύο διαστάσεις. Σημειώσεις για το μεταπτυχιακό πρόγραμμα σπουδών του ΤΑΤΜ/ΑΠΘ. Χρήσιμοι δικτυακοί τόποι http://www.mathworks.com/ (Επίσημη ιστοσελίδα Matlab) http://www.mathtools.net/ (Οδηγοί, προγράμματα, εργαλειοθήκες και οδηγίες για το πρόγραμμα Matlab) http://www.cs.ubc.ca/~murphyk/Bayes/software.html http://www.falstad.com/fourier/ http://www.sosmath.com/fourier/fourier1/fourier1.html http://en.wikibooks.org/wiki/Signals_and_Systems/Fourier_Series http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Electrical-Engineering-and-Computer-Science/6-003Fall-2003/LectureNotes/ http://dualist.stanford.edu/~ee265/handout.html http://www.jhu.edu/~signals/lecture1/frames.html http://www.mathworks.com http://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_transform http://www.fftw.org/
Τελευταία Επικαιροποίηση
20-05-2025