Les géologues de l’Université de Washington avaient entrepris de créer des expériences de terrain informatisées bien avant que la pandémie de COVID-19 ne frappe. Juliet Crider, professeure agrégée de sciences de la Terre et de l’espace à l’UW, a d’abord envoyé un ancien étudiant diplômé et un drone pour photographier un site géologique emblématique de Pennsylvanie et piloter une nouvelle approche de la géologie de terrain.
Son équipe a maintenant terminé une visite virtuelle sur le terrain de ce site, l’anticlinal Whaleback, où des décennies d’extraction de charbon ont exposé des plis vieux de 300 millions d’années dans le substratum rocheux. Une version pilote de l’outil Web a été utilisée pendant la pandémie, et une version qui permet aux gens de porter des casques de réalité virtuelle pour explorer le site géologique qui vient d’être lancé. Une classe de terrain de l’UW a utilisé les deux outils dans un cours d’été de premier cycle qui, pour la première fois, a mélangé des visites sur le terrain virtuelles et en personne.
L’UW Géologie de terrain virtuelle le projet a de nombreux objectifs : rendre les expériences de terrain en géologie accessibles à un plus grand nombre de personnes ; documenter les sites géologiques susceptibles d’être menacés par l’érosion ou le développement ; offrir des expériences virtuelles de « course à vide » qui complètent les cours sur le terrain et aident les nouveaux étudiants à s’acclimater au domaine ; et de permettre aux collaborateurs scientifiques de visiter virtuellement un site de terrain et de l’explorer ensemble.
Max Needle, doctorant à l’UW en sciences de la Terre et de l’espace, a utilisé sa formation en géologie pour aider à développer les expériences de terrain virtuelles. Il est l’auteur principal d’un article publié dans Communication géoscientifique qui présente les deux premiers sites : le site Whaleback et un site fictif appelé « Fold Islands ».
« Les expériences virtuelles permettent d’accéder à plus de personnes, elles nous permettent de visiter des sites totalement inaccessibles, et nous pensons que tout le monde peut bénéficier d’une nouvelle façon d’interagir avec les outils de géologie de terrain », a déclaré Needle.
L’été dernier, au lieu du cours de terrain traditionnel de six semaines sur la géologie UW au Montana, le département a organisé une version hybride dirigée par Crider et Cailey Condit, professeur adjoint UW de sciences de la Terre et de l’espace. Il a combiné l’enseignement en classe et les expériences numériques avec des excursions d’une journée sur les nombreux sites géologiques à distance de conduite du campus de Seattle.
« À l’avenir, ces visites virtuelles sur le terrain vont probablement jouer un rôle clé pour rendre les géosciences plus accessibles et plus équitables », a déclaré Condit. « Ils offrent à tous les étudiants la possibilité de commencer à expérimenter le travail de terrain à distance et de découvrir à quel point le contexte de terrain géologique est vital pour les géosciences. »
La pandémie a modifié la trajectoire du projet. Lorsque COVID a annulé les sorties sur le terrain, l’équipe a mis la programmation de réalité virtuelle en pause et s’est concentrée sur la création d’une version Web qui serait accessible le plus rapidement au plus grand nombre. Depuis le lancement du site, il a été consulté plus de 1 700 fois par les étudiants de premier cycle de l’UW et, après avoir été partagé avec la communauté des enseignants en géologie, dans le monde entier. L’équipe a récemment terminé la version VR.
Même si les gens peuvent désormais voyager et se rassembler, l’équipe pense que les expériences virtuelles pourraient faire partie d’une « nouvelle normalité » pour la recherche et l’enseignement en géologie.
« Une partie de l’amélioration de l’accès au terrain consiste à aider les gens à savoir à quoi s’attendre », a déclaré Crider. « Dans la mesure où nous pouvons aider les élèves à anticiper à la fois l’expérience en plein air et l’expérience scientifique, l’incertitude et peut-être l’anxiété sont réduites, et les gens peuvent se concentrer sur les objectifs d’apprentissage. »
Les expériences virtuelles permettent aux gens de visiter le site de terrain et d’utiliser des outils géologiques courants pour mesurer les angles dans les couches rocheuses ou l’orientation des fissures qui expliquent l’histoire d’un paysage. Bien qu’une option virtuelle profite à toute personne confrontée au déplacement et à l’accès à un site de terrain éloigné, elle permet également à tous les étudiants et chercheurs d’avoir une expérience de « test » et de revoir les techniques avant d’atteindre l’emplacement réel.
Dans l’expérience virtuelle basée sur le Web, les commandes au clavier permettent à l’utilisateur de parcourir le paysage. Les utilisateurs peuvent essayer divers outils pour mesurer les distances et les angles. La sélection de trois points crée un plan virtuel et affiche son orientation. Les données peuvent être téléchargées dans un tableur ou directement dans un logiciel de géologie populaire.
« Ce qui est unique dans cette expérience, c’est qu’elle est ouverte, ce qui permet aux instructeurs d’adapter les leçons et les objectifs », a déclaré Crider. « Les étudiants décident quoi mesurer et où mesurer, pour répondre aux questions – ce n’est pas prédéterminé. Prendre ces décisions est une chose importante à apprendre. »
L’expérience virtuelle donne également au scientifique des pouvoirs surhumains pour passer instantanément d’un endroit à un autre, zoomer et dézoomer pour explorer un site à différentes échelles.
« L’un des avantages intéressants du jeu est que vous pouvez voler. Il y a une petite icône de jetpack, puis vous montez dans les airs, et tout d’un coup, votre perspective change, et vous pouvez voyager rapidement d’un endroit à l’autre », Aiguille a dit.
Il donne également accès à des sites dont l’accès est limité ou risqué.
« A l’anticlinal Whaleback, une grande partie de la géométrie rocheuse incurvée intéressante est exposée à une hauteur de 30 pieds, où vous ne pouvez pas marcher sans risquer la mort », a déclaré Needle.
L’équipe a récemment présenté la version en réalité virtuelle du site de Pennsylvanie. Bien que la réalité virtuelle nécessite un casque spécial, le champ de vision est plus large et la réalité virtuelle offre un sens de l’échelle utile sur des sites tels que l’anticlinal Whaleback de 30 pieds de haut. Une fonction interactive permet à l’utilisateur de prendre un marteau de roche et d’ouvrir un modèle 3D d’une roche.
« En tant qu’auxiliaire d’enseignement, j’ai vu des étudiants confrontés à des défis sur le terrain qui vont au-delà de l’aspect académique », a déclaré Needle. « Ou peut-être que quelqu’un ne peut pas aller sur le terrain parce qu’il souffre d’asthme, ou qu’un site de terrain particulier n’est accessible qu’avec du matériel d’escalade spécialisé. Nous pensons que beaucoup de gens peuvent bénéficier de ces outils. »
Needle a organisé un cours de courte durée lors de la réunion annuelle de la Geological Society of America en octobre, montrant à d’autres géologues comment utiliser le logiciel UW pour créer d’autres visites virtuelles sur le terrain. C’était le troisième atelier de ce genre qu’il donnait, et le plus important jusqu’à présent. Tous les logiciels utilisés pour les expériences UW sont disponibles gratuitement.
Des projets sont en cours pour des sites en Pennsylvanie, au Vermont et en Californie. Needle espère qu’un jour le logiciel pourra être utilisé pour visiter le fond de l’océan ou la surface d’une autre planète.
« Je pense que c’est un prototype de la direction que pourrait prendre le domaine de la géologie à l’avenir », a déclaré Needle.
Plus d’information:
Mattathias D. Needle et al, Expériences de terrain virtuelles dans un environnement de jeu vidéo basé sur le Web : exemples ouverts de sites de terrain existants et fictifs, Communication géoscientifique (2022). DOI : 10.5194/gc-5-251-2022