Studenci Wydziału Geologii Uniwersytetu Warszawskiego regularnie uczestniczą w terenowych zajęciach praktycznych, które umożliwiają im zastosowanie wiedzy teoretycznej w rzeczywistych warunkach. Jednym z takich projektów jest kurs z Geologii Stosowanej i Ochrony Środowiska, odbywający się od wielu lat w Chełmie (woj. lubelskie). W trakcie kursu uczestnicy zdobywają umiejętności z zakresu hydrogeologii, geologii inżynierskiej oraz ochrony środowiska, wykonując między innymi mapy hydroizohips. Mapy te służą do przedstawienia ukształtowania zwierciadła wód podziemnych – jednej z kluczowych informacji dla gospodarowania zasobami wodnymi.
Od 2019 roku do realizacji tego projektu wykorzystywana jest aplikacja Survey123 z platformy ArcGIS, co ewidentnie uprościło proces zbierania i analizy danych. Jak aplikacja zmieniła tradycyjny proces tworzenia map? Przyjrzyjmy się szczegółom.
Tradycyjne podejście a nowoczesne technologie
Jedną z podstawowych czynności podczas sporządzania map jest zlokalizowanie studni i wykonanie podstawowych pomiarów przy pomocy świstawki hydrogeologicznej i taśmy mierniczej. W przeszłości studenci nanosili lokalizacje studni na papierowe mapy topograficzne, a wyniki pomiarów zapisywali w notatnikach terenowych. Po zakończeniu prac terenowych punkty z map zespołowych przenoszono na wspólną mapę zbiorczą, co było czynnością czasochłonną i podatną na błędy. W przypadku dużych grup studentów organizacja pracy wymagała ścisłego harmonogramu.
Dzięki Survey123 studenci mogą lokalizować punkty pomiarowe oraz wypełniać ankiety bezpośrednio w terenie za pomocą smartfonów. Aplikacja automatycznie zbiera dane geolokalizacyjne, co pozwala na szybką integrację wyników w spójną bazę danych, którą łatwo można przekształcić w mapę zbiorczą. Etap manualnego przenoszenia danych został całkowicie wyeliminowany.
Geoankieta „STUDNIA”: struktura i działanie
W ramach Survey123 zaprojektowano dedykowaną ankietę na potrzebę badań terenowych. Ankieta ta działa na każdym smartfonie z dostępem do internetu, a jej użytkowanie jest intuicyjne i nie wymaga logowania do platformy ArcGIS Online. Każdy punkt pomiarowy (studnia) jest lokalizowany za pomocą GPS, a dane wprowadzane są do ankiety w czasie rzeczywistym.
Kluczowe cechy ankiety:
- Dynamiczna zawartość: Ankieta dostosowuje pytania w zależności od udzielanych odpowiedzi, np. pomija pytania o parametry chemiczne wód, jeśli nie wykonuje się takich badań w terenie (Ryc. 1).
- Walidacja danych: System uniemożliwia wpisanie niepoprawnych wartości (np. wysokość cembrowiny musi mieścić się w przedziale 0-2 metry).
- Wsparcie wizualne: Przykłady i podpowiedzi pomagają w poprawnym wypełnianiu ankiety.
- Geolokalizacja: Dane lokalizacyjne są pozyskiwane automatycznie lub ustalane ręcznie na mapie ortofotograficznej. Użycie GPS w smartfonach pozwala precyzyjnie określić położenie każdej studni. Na otwartym terenie dokładność lokalizacji mieści się zwykle w zakresie 0,5-5 metrów.
Dzięki tej strukturze ankieta jest prosta w użyciu i umożliwia gromadzenie danych z dokładnością wystarczającą do opracowań hydrogeologicznych w skali 1:25 000.
Wyniki i analiza badań terenowych
Od czasu wdrożenia ankiety w 2019 roku zebrano ponad 770 odpowiedzi. Wyniki badań terenowych zostały wygenerowane z wykorzystaniem gotowych narzędzi raportowania dostępnych w interfejsie geoankiety Survey123, co pozwala na ich łatwą prezentację i wizualizację (Ryc. 2). Analiza tych danych pozwoliła ustalić wiele interesujących faktów:
- Typy studni: Większość badanych to studnie kopane (96%), często czynne i używane w gospodarstwach domowych (54,6%).
- Głębokość wody: Najczęściej poziom wody znajduje się na głębokości 2-5 m od krawędzi obudowy, co odpowiada średniej rzędnej zwierciadła wód podziemnych wynoszącej 188,8 m n.p.m.
- Jakość wód: Badania parametrów chemicznych, takich jak pH i przewodność elektrolityczna właściwa, wykazały zgodność z typowymi wartościami dla obszaru badań.
- Cechy konstrukcyjne studni: Przeważały studnie o wysokościach cembrowin od 64 do 76 cm.
Uzupełnieniem zebranych danych są zdjęcia (Ryc. 3) oraz uzupełnione komentarze studentów, często zawierające ciekawe obserwacje terenowe, jak np. „Studnia zadaszona, gospodarze piją wodę bez przegotowania” czy humorystyczne anegdoty w stylu „Bardzo miły pan poczęstował nas mrożoną kawą”, „Podobno nieużywana, ale nie wierzymy podejrzanej gospodyni”.
Opracowanie mapy
Po zakończeniu prac terenowych dane z geoankiety są eksportowane do programu ArcGIS Pro. Oprócz punktów wprowadzonych do ankiety przez studentów, na mapie umieszczane są również dane otrzymane za zgodą władz kopalni kredy i wodociągów miejskich w Chełmie. W oprogramowaniu powstaje cyfrowa mapa zbiorcza na podkładzie topograficznym, która po wydrukowaniu jest podstawą do ręcznego opracowania przez studentów przebiegu hydroizohips, czyli rzędnych zwierciadła wód podziemnych. Taki sposób pracy umożliwia uwzględnienie złożoności hydrogeologicznej obszaru, w tym wpływ antropogeniczny, np. obszar leja depresji związany z odwodnieniem kopalni kredy. Przebieg hydroizohips wykreślany jest ręcznie, co pozwala studentom lepiej zrozumieć całokształt warunków hydrogeologicznych badanego terenu i jednocześnie zdobyć praktyczne umiejętności kartograficzne. Opracowanie papierowej wersji mapy na podstawie aktualnych danych jest zwieńczeniem każdego kursu terenowego (Ryc. 4).
Zalety nowoczesnych technologii
Wprowadzenie aplikacji Survey123 do kursów terenowych zrewolucjonizowało proces zbierania danych. Automatyzacja wielu etapów pozwoliła studentom skupić się na interpretacji wyników i pogłębieniu swojej wiedzy, zamiast na ręcznym przepisywaniu wartości z notatnika. Elektroniczne mapy zbiorcze są graficznie spójne, czytelne i znacznie szybciej przygotowywane niż ich papierowe odpowiedniki. Dzięki połączeniu tradycyjnych metod pracy z nowoczesnymi technologiami studenci zyskują nie tylko praktyczne umiejętności geologiczne, ale także kompetencje cyfrowe kluczowe we współczesnej nauce i pracy zawodowej. Warto również zwrócić uwagę na tworzoną bazę danych przestrzennych i czasowych, która stanowi cenny zasób na przyszłość. Wieloletnie ciągi obserwacji umożliwią analizę trendów i zmian w zachowaniu zwierciadła wody, zarówno na obszarach zmienionych przez rozwój leja depresji, jak i na terenach naturalnych. Dodatkowo baza danych ułatwia inwentaryzację studni kopanych, które, w związku z rozwijającą się siecią wodociągową, są systematycznie likwidowane, znikając na zawsze z krajobrazu wiejskiego. Dzięki precyzyjnej lokalizacji studni oraz dokumentacji fotograficznej, gromadzenie takich danych staje się łatwiejsze, co znacząco wspiera przyszłe prace hydrogeologiczne. Realizowany kurs to doskonały przykład, jak technologie cyfrowe mogą wspierać edukację i badania naukowe, jednocześnie przynosząc korzyści lokalnej społeczności i podmiotom gospodarczym, które korzystają z opracowanych map wód podziemnych. W ten sposób nauka spotyka się z praktyką, tworząc wartość zarówno dla studentów, jak i profesjonalistów z branży geologicznej.