Comment des chercheurs de l’Université Queen’s ont créé un outil de visualisation 3D pour étudier des échantillons géologiques

September 9, 2016

Découvrez l’environnement d’apprentissage virtuel mis sur pied par Georgia Fotopoulos (Ph. D.) et ses étudiants en génie géologique de l’Université Queen’s en collaboration avec Esri Canada. Cet environnement aide les étudiants à comprendre les relations entre des échantillons de roche et leur environnement géologique.

Le groupe Milieu scolaire et recherche d’Esri Canada soutient l’innovation et la recherche dans les universités canadiennes en collaborant à divers projets avec des facultés et des étudiants de plusieurs disciplines. Parmi les collaborations récentes, un projet financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) a permis de réunir les efforts du groupe Milieu scolaire et recherche sous la direction de Brent Hall (Ph. D.) à ceux de Georgia Fotopoulos (Ph. D.) et de ses étudiants du département des sciences géologiques et du génie géologique de l’Université Queen’s. L’objectif du projet était de mettre au point un environnement d’apprentissage virtuel permettant de placer des échantillons géologiques dans leur contexte géologique et géographique, afin d’aider les étudiants à visualiser la relation entre des échantillons d’échelle moyenne et leur environnement à grande échelle.

Les échantillons géologiques (p. ex., des roches) et les affleurements rocheux désignent des éléments dans une plage de tailles qui permet à l’homme de les observer sans l’aide d’instruments. L’aspect tangible des échantillons, qu’il s’agisse d’échantillons physiques ou de modèles numériques 3D, contribue à réduire le degré d’abstraction inhérent aux cartes géologiques en donnant un aspect réaliste à la matière. Dans un environnement virtuel, les modèles 3D des échantillons peuvent être associés directement à des points sur une carte, ce qui permet aux utilisateurs de visualiser des représentations concrètes tirées d’observations réelles et de données du terrain, tout en profitant des avantages de l’interprétation cartographique traditionnelle. L’environnement virtuel donne également la possibilité d’établir des liens entre les échantillons et le contexte géologique global d’où proviennent ces échantillons, en nous renseignant par exemple sur la lithologie des roches présentes, sur l’orientation des failles ou encore sur la morphologie des fossiles qui s’y trouvent.

Les étudiants diplômés Rebecca Hudson et Alex Harvey dans le laboratoire de calcul haute performance du département des sciences géologiques et du génie géologique de l’Université Queen’s.

Deux étudiants, Alex Harvey et Rebecca Hudson, ont travaillé sur ce projet sous la direction de Mme Fotopoulos et du personnel d’Esri Canada. Alex est étudiant à la maîtrise en génie géologique. Rebecca a récemment terminé un baccalauréat ès sciences appliquées en génie géologique et elle commence une maîtrise cet automne. Ensemble, ils ont créé une base de données d’échantillons 3D en utilisant un numériseur de table laser à courte distance. Alex a également créé deux gadgets logiciels personnalisés à l’aide de Web AppBuilder for ArcGIS (édition des développeurs). Alex a pu profiter de deux visites dans les bureaux d’Esri Canada à Toronto pour consulter le personnel et obtenir de l’aide pour écrire le code.

Les gadgets logiciels ont été conçus pour visualiser des échantillons 3D reliés directement à leur emplacement géographique d’origine et pour consulter simultanément un ensemble hétérogène de cartes géophysiques régionales comme des levés magnétiques ou gravimétriques. L’application web permet aux étudiants de mieux comprendre les modèles géologiques conceptuels utilisés pour expliquer les origines et le comportement des masses rocheuses. Elle offre également à tout le monde la possibilité de visualiser ces échantillons et les observations connexes, alors que les méthodes de stockage utilisées avant rendaient de telles données inaccessibles.

Capture d’écran tirée de l’outil 3D Viewer and Blending développé à l’Université Queen’s. Sur la gauche, une carte des entités géologiques de la région de Kingston, en Ontario. Sur la droite, un aperçu d’un échantillon de roche numérisé provenant de cette région tiré du gadget logiciel View3D (un visualiseur 3D).

Afin de démontrer de quelle façon le contexte géographique peut enrichir substantiellement la communication d’information, Rebecca a travaillé avec Mme Fotopoulos pour créer une carte récit sur la vie du capitaine Alan Innes-Taylor, une figure importante de l’exploration de l’Arctique et de l’Antarctique. En 1935, le capitaine Innes-Taylor a fait don au Miller Museum of Geology de l’Université Queen’s des échantillons qu’il avait recueillis durant les expéditions de l’amiral Byrd en Antarctique au début du XXe siècle. Quelques-uns de ces échantillons ont été numérisés dans le cadre du projet d’environnement d’apprentissage virtuel. Les prochaines étapes du projet consistent à poursuivre l’enrichissement de la base de données virtuelle et à pousser davantage l’intégration avec les plateformes en ligne d’Esri et le stockage dans le nuage.

Connaissez-vous d’autres environnements d’apprentissage virtuels qui combinent des cartes et d’autres données afin d’aider les étudiants à comprendre des concepts abstraits? Faites-nous part de votre expérience!

géologie, SIG pour le milieu scolaire, ressources pour l’enseignement supérieur, SIG web

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