Implementazione della mappatura digitale e dell'acquisizione di dati nei corsi di geologia sul campo
Le tecniche di mappatura digitale sono un campo emergente che negli ultimi anni ha ricevuto una grande attenzione da parte degli uffici di ingegneria e governativi e degli istituti di ricerca. Questo perché gli strumenti di mappatura digitale sono diventati versatili, economici e consentono una rapida acquisizione, condivisione e archiviazione dei dati. Il nostro progetto mira a introdurre le tecniche di mappatura digitale nei corsi di Scienze della Terra e a preparare gli studenti con nuove competenze per le loro carriere professionali e i loro progetti di ricerca.
Parole chiave
Descrizione del corso
Descrizione del progetto
Quando gli studenti di geoscienze frequentano i corsi di geologia ingegneristica, idrogeologia, geologia strutturale o altri corsi sul campo dei programmi BSc e MSc, sia gli studenti che i docenti associano il corso sul campo all'apprendimento o all'insegnamento di abilità pratiche e strumenti rilevanti per l'acquisizione e l'interpretazione dei geodati. Le serate sono spesso dedicate alla compilazione e alla condivisione dei dati ottenuti, all'elaborazione dei dati e alle discussioni di gruppo, oltre a importanti momenti di socializzazione. L'acquisizione dei dati è per lo più "tradizionale", ovvero con carta e penna, bussola geologica meccanica e carte stampate portate sul campo. Le tecniche tradizionali sono importanti. Tuttavia, possono richiedere molto tempo, la condivisione e la gestione dei dati possono essere difficili e/o ritardate e gli standard di mappatura possono variare notevolmente tra gli studenti. La mappatura digitale che utilizza tablet da campo con connettività Internet, GNSS, accelerometri e altri sensori di movimento e sistemi di acquisizione digitale dei dati sul campo, come droni dotati di telecamera per la fotogrammetria aerea o laser scanner (ad esempio, per la mappatura in ambienti sotterranei), sta emergendo, è già molto popolare e si prevede che diventerà sempre più importante nella scienza e nell'industria. Molti geoscienziati e professionisti applicano già strumenti digitali di mappatura sul campo e di acquisizione dei dati per interpretare gli ambienti geologici. L'uso di tali strumenti si sta affermando perché gli insiemi di dati acquisiti consentono nuove analisi e una documentazione completa, ad esempio nei progetti di ingegneria. Presso l'ETH, ad esempio, l'USYS utilizza la mappatura digitale per i corsi degli studenti per realizzare esperimenti sul campo basati sul crowd sampling (GISsmox), oppure l'OMLETH supporta l'apprendimento mobile all'aperto. La mappatura digitale nelle Scienze della Terra richiede una gamma più ampia di strumenti e programmi per l'acquisizione di dati sul campo, poiché i geodati richiesti hanno dimensioni spaziali diverse e sono accessibili o lontani dall'osservatore. Oltre al supporto GNSS, i tablet da campo devono acquisire dati di orientamento e supportare il disegno digitale georeferenziato sul campo. Mentre le basi teoriche delle tecniche di telerilevamento sono presenti nel nostro corso di laurea in Indagini geologiche (651-4065-00L), manca l'esperienza pratica, compresa l'infrastruttura di database. Nell'odierno ambiente di lavoro connesso, "campo" non significa più connettività o accesso ai dati limitati o capacità di elaborazione dei dati limitate. Al contrario, i geologi pratici hanno bisogno di accedere ai database sul campo e traggono grandi vantaggi dall'acquisizione di dati in formato digitale fin dall'inizio. Tuttavia, devono sapere come configurare e far funzionare i sistemi di acquisizione dati digitali sul campo per le loro esigenze specifiche e comprenderne i limiti.
Con il supporto di un focus project di Innovedum, iniziato nel maggio 2017, abbiamo implementato tecniche di mappatura digitale e di acquisizione dati in un corso di geologia ingegneristica sul campo. Per il focus project abbiamo scelto l'esistente corso di geologia ingegneristica sul campo II "Rock" (651-4066-00L) per testare e valutare le tecniche di mappatura digitale. Il corso sul campo "Rock" è obbligatorio nel programma di Master in Geologia dell'Ingegneria, ma può essere seguito anche da studenti con un minore in Geologia.
Il corso si svolge ogni semestre primaverile nell'arco di 2-5 giorni e ha come obiettivo l'insegnamento di metodi sul campo per la caratterizzazione e la classificazione di rocce e masse rocciose. Oltre a diverse tecniche per ottenere dati sul campo, esercizi di mappatura strutturale e test sul campo, il corso insegna come analizzare e correlare i dati acquisiti e come integrare le osservazioni geologiche, geomorfologiche e idrologiche in modelli geomeccanici. Mentre la maggior parte delle analisi sono già state effettuate utilizzando soluzioni software specifiche, i dati sul campo sono stati ottenuti con cartoncino, carta, matita e bussola meccanica. Il corso è stato quindi un ambiente ideale per testare la mappatura digitale.
L'obiettivo principale del nostro progetto è quello di implementare le tecniche di mappatura digitale sul campo (mappatura con tablet da campo, acquisizione di geodati con droni) nei corsi di Scienze della Terra e nei progetti di studenti laureati e diplomati. Il nostro obiettivo è insegnare ai nostri studenti come pianificare una campagna di mappatura digitale e come applicare e comprendere le capacità e i limiti degli strumenti di mappatura digitale e di acquisizione dei dati con un'esperienza diretta. Gli studenti apprenderanno anche nuove e importanti competenze nella gestione dei dati per le applicazioni sul campo. In sintesi, l'introduzione della cartografia digitale ci aiuta a 1. aggiornare i corsi al campo emergente della cartografia digitale, con nuove applicazioni per i laureati in Scienze della Terra, 2. attirare nuovi interessi in corsi sul campo ben consolidati e di successo, 3. fornire agli studenti nuove e necessarie competenze e, in questo modo, 4. prepararli per le loro carriere professionali e i loro progetti di ricerca. Allo stesso tempo, riduciamo o eliminiamo in modo sostanziale le dispense stampate e la carta per la mappatura e rendiamo le informazioni di base disponibili e interattive sui tablet degli studenti.
Le esperienze ottenute con la cartografia geologica digitale sono state discusse e valutate negli ultimi tre anni e sono molto positive per studenti e docenti. Le tecniche di mappatura digitale saranno implementate in altri corsi sul campo del Dipartimento di Scienze della Terra. La nostra visione è che i futuri corsi sul campo di Scienze della Terra, dal livello BSc al livello MSc, faranno un uso sistematico della cartografia digitale e degli strumenti di acquisizione dei dati. Per promuovere la strategia di mappatura digitale del Dipartimento, sono stati introdotti due nuovi corsi a blocchi per gli studenti dal BSc al dottorato, "Applicazione di piccoli droni per l'acquisizione di dati geologici" nel 2018 e "Introduzione alla mappatura digitale" nel 2020.
