Cartographie géologique numérique

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 spatialement qui peuvent être utilisées et mises à jour lors de travaux sur le terrain .

La cartographie géologique est un processus d'interprétation impliquant plusieurs types d'informations, allant des données analytiques aux observations personnelles, toutes synthétisées et enregistrées par le géologue . Les observations géologiques ont traditionnellement été enregistrées sur papier, que ce soit sur des fiches standardisées, dans un carnet ou sur une carte .

Au 21e siècle, la technologie informatique et les logiciels deviennent portables et suffisamment puissants pour prendre en charge certaines des tâches les plus banales qu'un géologue doit effectuer sur le terrain , comme se localiser précisément avec un appareil GPS , afficher plusieurs images ( cartes , images satellites , photographies aériennes , etc.), tracer des symboles de direction et de pendage et coder en couleur différentes caractéristiques physiques d'une lithologie ou d'un type de contact (par exemple, une discordance ) entre les strates rocheuses . De plus, les ordinateurs peuvent désormais effectuer certaines tâches qui étaient difficiles à accomplir sur le terrain, par exemple la reconnaissance de l'écriture manuscrite ou de la voix 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 permet de savoir si elle 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 a également une incidence sur le moment où l'analyse des données a lieu dans le processus de cartographie, mais n'a pas beaucoup d'effet sur le processus lui-même.

• Les données saisies par un géologue peuvent contenir moins d’erreurs que les données transcrites par un commis à la saisie de données .
• La saisie de données par les géologues sur le terrain peut prendre moins de temps au total que la saisie ultérieure de données au bureau, réduisant ainsi 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 dotée de fonctions de système d'information géographique ( SIG ). Les entités peuvent être automatiquement codées par couleur et symbolisées en fonction de critères définis.
• Plusieurs cartes et images ( cartes géophysiques , images satellites , orthophotos , etc.) peuvent être facilement transportées et affichées à l'écran.
• Les géologues peuvent télécharger les fichiers de données des autres pour le travail sur le terrain du lendemain à titre de 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 des contours de structure à la volée et une visualisation 3D.
• Les systèmes peuvent être connectés sans fil à d'autres équipements de terrain numériques (tels que des caméras numériques et des réseaux de capteurs)

• Les ordinateurs et les articles connexes (piles supplémentaires, stylets, 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 au moyen d’images qui peuvent ne pas être communiquées par les mêmes données dans un format analysé .
• Les géologues peuvent être enclins à raccourcir les descriptions textuelles car elles sont difficiles à saisir (que ce soit par écriture manuscrite ou par reconnaissance vocale ), ce qui entraîne une perte de données.
• Il n'existe pas de cartes de terrain originales, ni de notes papier à archiver . Le papier est un support plus stable que le format numérique.

Certaines universités et certains enseignants du secondaire intègrent la cartographie géologique numérique dans leurs cours. Par exemple, le projet GeoPad [1] décrit la combinaison de la technologie, de l'enseignement de la géologie de terrain et de la cartographie géologique dans des programmes tels que le camp de géologie de l'université d'État de Bowling Green . [2] À l'université d'Urbino (Italie), les techniques de cartographie numérique de terrain sont intégrées aux 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 du collège et du lycée. [5] Archivé le 25 juin 2009 sur la Wayback Machine 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 des réunions internationales sur la saisie numérique des données de terrain (DFDC), les principaux services géologiques (par exemple, le British Geological Survey et le Geological Survey of Canada ) discutent de la manière d'exploiter et de développer cette technologie.[7] De nombreux autres services géologiques et entreprises privées conçoivent également des systèmes permettant de réaliser une cartographie géologique scientifique et appliquée , par exemple, des sources géothermiques et des sites miniers.

Le coût initial du calcul géologique numérique et des équipements associés peut être important. De plus, les équipements et les logiciels doivent être remplacés de temps à autre en raison de dommages, de pertes ou d'obsolescence. Les produits qui circulent 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 extrêmement coûteux.

Certaines caractéristiques des équipements de cartographie numérique sont communes à la fois à la cartographie de reconnaissance et à la cartographie complète « traditionnelle ». La capture de données de reconnaissance ou de levé moins gourmandes en données sur le terrain peut être réalisée à l’aide de bases de données et de programmes SIG moins robustes et d’un matériel doté d’un écran plus petit.

• 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 intrusions
• Étanche
• L'écran est facile à lire en plein soleil et par temps gris
• Les cartes mémoire statiques amovibles peuvent être utilisées pour sauvegarder les données
• La mémoire embarquée est récupérable
• Correction différentielle en temps réel et post-traitement pour les localisations GPS
• Batterie portable avec au moins 9 heures d'autonomie en utilisation quasi constante
• Peut changer les piles sur le terrain
• Les batteries ne doivent pas avoir de « mémoire », comme c’est le cas avec les batteries NiCd
• Rechargeable par des sources d'énergie non conventionnelles (générateurs, solaire, etc.)
• Liaison sans fil en temps réel au GPS ou GPS intégré
• Liaison sans fil en temps réel de l'ordinateur à l'appareil photo et à d'autres périphériques
• Port (s) USB

Ce n'est que récemment (en 2000) que des matériels et des logiciels sont devenus disponibles, capables de satisfaire la plupart des critères nécessaires à la capture numérique de données cartographiques « traditionnelles ».

• Écran d'environ 130 mm × 180 mm (5 po × 7 po) : compact mais suffisamment grand pour voir les éléments de la carte. En 2009, une partie de la cartographie traditionnelle est réalisée sur des 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.

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 dès le départ. Le géologue peut choisir soit de modifier son style de cartographie en fonction du logiciel disponible, soit de modifier le logiciel en fonction de son style de cartographie, ce qui peut nécessiter une programmation approfondie. En 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 ou d'étendre fortement ArcGIS d'ESRI à la place. Lors de réunions sur la capture de données numériques sur le terrain, comme lors de la 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.