Cartographie géologique numérique - Digital geologic mapping

Capture d'écran d'une carte de structure générée par un logiciel de cartographie géologique pour un réservoir de gaz et de pétrole de 8500 pieds de profondeur dans le champ Erath, paroisse de Vermilion , Erath, Louisiane . L'espace de gauche à droite, près du haut de la carte de contour, indique une ligne de défaut . Cette ligne de faille se situe entre les lignes de contour bleu / vert et les lignes de contour violet / rouge / jaune. La fine ligne de contour circulaire rouge au milieu de la carte indique le haut du réservoir de pétrole. Comme le gaz flotte au-dessus du pétrole, la fine ligne de contour rouge marque la zone de contact gaz / huile.

La cartographie géologique numérique est le processus par lequel les caractéristiques géologiques sont observées, analysées et enregistrées sur le terrain et affichées en temps réel sur un ordinateur ou un assistant numérique personnel (PDA). La fonction principale de cette technologie émergente est de produire des cartes géologiques référencées dans l'espace qui peuvent être utilisées et mises à jour tout en effectuant des travaux sur le terrain .

Cartographie géologique traditionnelle

La cartographie géologique est un processus d'interprétation impliquant plusieurs types d'informations, des données analytiques à l'observation personnelle, toutes synthétisées et enregistrées par le géologue . Les observations géologiques sont traditionnellement enregistrées sur papier, que ce soit sur des fiches standardisées , dans un cahier ou sur une carte .

Cartographie à l'ère numérique

Au 21e siècle, la technologie informatique et les logiciels deviennent suffisamment portables et puissants pour assumer certaines des tâches les plus banales qu'un géologue doit effectuer sur le terrain , comme se localiser précisément avec une unité GPS , afficher plusieurs images ( cartes , images satellites , photographie aérienne , etc.), tracer des symboles de direction et de pendage , et coder en couleur différentes caractéristiques physiques d'un type de lithologie ou de contact (par exemple, discordance ) entre les strates rocheuses . De plus, les ordinateurs peuvent désormais effectuer certaines tâches difficiles à accomplir sur le terrain, par exemple, l' écriture manuscrite ou la reconnaissance vocale et l' annotation de photographies sur place.

La cartographie numérique a des effets positifs et négatifs sur le processus de cartographie; seule une évaluation de son impact sur un projet de cartographie géologique dans son ensemble montre s'il apporte un bénéfice net. Avec l'utilisation d'ordinateurs sur le terrain, l'enregistrement des observations et la gestion des données de base changent radicalement. L'utilisation de la cartographie numérique affecte également le moment où l'analyse des données se produit dans le processus de cartographie, mais n'affecte pas beaucoup le processus lui-même.

Avantages

• Les données saisies par un géologue peuvent comporter moins d'erreurs que les données transcrites par un commis à la saisie de données .
• La saisie des données par les géologues sur le terrain peut prendre moins de temps au total que la saisie ultérieure des données au bureau, ce qui réduit potentiellement le temps global nécessaire pour terminer un projet.
• L'étendue spatiale des objets du monde réel et leurs attributs peuvent être saisis directement dans une base de données avec une capacité de système d'information géographique ( SIG ). Les caractéristiques peuvent être automatiquement codées par couleur et symbolisées en fonction de critères définis.
• De multiples cartes et images ( cartes géophysiques , images satellites , orthophotographies , etc.) peuvent facilement être transportées et affichées à l'écran.
• Les géologues peuvent télécharger les fichiers de données de chacun pour le travail sur le terrain du lendemain comme référence.
• L'analyse des données peut commencer immédiatement après le retour du terrain, puisque la base de données a déjà été remplie.
• Les données peuvent être limitées par des dictionnaires et des menus déroulants pour garantir que les données sont enregistrées systématiquement et que les données obligatoires ne sont pas oubliées
• Des outils et des fonctionnalités permettant d'économiser du travail peuvent être fournis sur le terrain, par exemple les contours de la structure à la volée et la visualisation 3D
• Les systèmes peuvent être connectés sans fil à d'autres équipements de terrain numériques (tels que des appareils photo numériques et des réseaux de capteurs)

Désavantages

• Les ordinateurs et les articles connexes (piles supplémentaires, stylet, appareils photo, etc.) doivent être transportés sur le terrain .
• La saisie des données de terrain dans l'ordinateur peut prendre plus de temps que l'écriture physique sur papier, ce qui peut entraîner des programmes de terrain plus longs.
• Les données saisies par plusieurs géologues peuvent contenir plus d'incohérences que les données saisies par une seule personne, ce qui rend la base de données plus difficile à interroger .
• Les descriptions écrites transmettent au lecteur des informations détaillées à travers des images qui peuvent ne pas être communiquées par les mêmes données dans un format analysé .
• Les géologues peuvent être enclins à raccourcir les descriptions de texte parce qu'ils sont difficiles à saisir (soit par l' écriture ou la reconnaissance vocale ), ce qui entraîne une perte de données.
• Il n'y a pas de cartes de terrain originales ni de notes sur papier à archiver . Le papier est un support plus stable que le format numérique.

Utilisations pédagogiques et scientifiques

Certaines universités et enseignants du secondaire intègrent la cartographie géologique numérique dans le travail en classe. Par exemple, le projet GeoPad [1] décrit la combinaison de la technologie, de l’enseignement de la géologie sur le terrain et de la cartographie géologique dans des programmes tels que le camp de géologie de la Bowling Green State University . [2] À l'Université d'Urbino (Italie) : Università di Urbino , les techniques de cartographie numérique de terrain sont intégrées dans les cours de sciences de la Terre et de l'environnement depuis 2006 [3] [4] . Le programme MapTeach est conçu pour fournir une cartographie numérique pratique aux élèves des collèges et lycées. [5] Le projet SPLINT [6] au Royaume-Uni utilise le système de cartographie de terrain BGS dans le cadre de son programme d'enseignement

La technologie de cartographie numérique peut être appliquée à la cartographie géologique traditionnelle, à la cartographie de reconnaissance et à l' arpentage des caractéristiques géologiques. Lors de réunions internationales de saisie de données numériques sur le terrain (DFDC), les principaux levés géologiques (p. Ex., British Geological Survey et Geological Survey of Canada ) discutent de la manière d'exploiter et de développer la technologie. [7] De nombreuses autres études géologiques et entreprises privées conçoivent également des systèmes pour effectuer une cartographie géologique scientifique et appliquée , par exemple, des sources géothermiques et des sites miniers.

Équipement

Le coût initial du calcul géologique numérique et de l'équipement de soutien peut être important. De plus, l'équipement et les logiciels doivent être remplacés occasionnellement en raison de dommages, de pertes et d'obsolescence. Les produits circulant sur le marché sont rapidement abandonnés à mesure que la technologie et les intérêts des consommateurs évoluent. Un produit qui fonctionne bien pour la cartographie numérique peut ne pas être disponible à l'achat l'année suivante; cependant, tester plusieurs marques et générations d'équipements et de logiciels est d'un coût prohibitif.

Caractéristiques essentielles communes

Certaines caractéristiques de l'équipement de cartographie numérique sont communes à la fois à la cartographie d'arpentage ou de reconnaissance et à la cartographie complète «traditionnelle». La capture de données cartographiques de reconnaissance ou d'enquête moins gourmandes en données sur le terrain peut être réalisée par des bases de données et des programmes SIG moins robustes, ainsi que par du matériel avec une taille d'écran plus petite.

• Les appareils et les logiciels sont intuitifs à apprendre et faciles à utiliser
• Robuste , tel que généralement défini par les normes militaires ( MIL-STD-810 ) et les indices de protection contre les entrées
• Étanche
• L'écran est facile à lire en plein soleil et les jours de ciel gris
• Des cartes mémoire statiques amovibles peuvent être utilisées pour sauvegarder des données
• La mémoire à bord est récupérable
• Correction différentielle en temps réel et post-traitement pour les emplacements GPS
• Batterie portable avec au moins 9 heures d'autonomie à une utilisation presque constante
• Peut changer les piles sur le terrain
• Les batteries ne doivent pas avoir de « mémoire », comme avec NiCd
• Rechargeable par des sources d'énergie non conventionnelles (générateurs, solaire, etc.)
• Lien sans fil en temps réel vers le GPS ou le GPS intégré
• Liaison sans fil en temps réel d'un ordinateur à un appareil photo et à d'autres périphériques
• Port (s) USB

Caractéristiques essentielles pour capturer les observations géologiques traditionnelles

Le matériel et les logiciels ne sont devenus disponibles que récemment (en 2000) et peuvent satisfaire la plupart des critères nécessaires pour capturer numériquement les données cartographiques «traditionnelles».

• Écran d'environ 5 "x 7" - compact mais suffisamment grand pour voir les caractéristiques de la carte. En 2009, une cartographie traditionnelle est réalisée sur PDA .
• Léger - idéalement moins de 3 livres.
• Transcription en texte numérique à partir de l'écriture manuscrite et de la reconnaissance vocale.
• Peut stocker des paragraphes de données (champs de texte).
• Peut stocker une base de données relationnelle complexe avec des listes déroulantes.
• Le système d'exploitation et le matériel sont compatibles avec un programme SIG robuste .
• Au moins 512 Mo de mémoire.

La technologie

Histoire

Logiciel

Étant donné que chaque projet de cartographie géologique couvre une zone avec des lithologies et des complexités uniques , et que chaque géologue a un style de cartographie unique, aucun logiciel n'est parfait pour la cartographie géologique numérique prête à l'emploi. Le géologue peut choisir de modifier son style de cartographie en fonction du logiciel disponible ou de modifier le logiciel en fonction de son style de cartographie, ce qui peut nécessiter une programmation approfondie. Depuis 2009, les logiciels de cartographie géologique disponibles nécessitent un certain degré de personnalisation pour un projet de cartographie géologique donné. Certains géologues / programmeurs de cartographie numérique ont choisi de personnaliser fortement ou d'étendre ArcGIS d'ESRI à la place. Lors de réunions de saisie de données numériques sur le terrain, comme au British Geological Survey en 2002 [17], certaines organisations ont accepté de partager leurs expériences de développement, et certains systèmes logiciels sont désormais disponibles en téléchargement gratuit.

Les références

Liens externes

• Cartographie géologique numérique de la Bowling Green State University
• Programme de cartographie géologique numérique à la Division des levés géologiques et géophysiques de l' Alaska (DGGS)
• Actes de l'atelier sur les techniques de cartographie numérique
• Le système de cartographie géoscientifique intégrée (SIGMA) [18] au sein de l'équipe d'observation et de surveillance de la Terre et des planètes] [19] du British Geological Survey
• [20] - Cartographie géologique numérique à l'Université de géologie du Kansas
• Projet Geopad - Technologie de l'information pour l'enseignement et la recherche scientifiques sur le terrain

Richardson Geological Consulting

• Cartographie SIG - Informations cartographiques SIG pour l'exploration minérale