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Vol 4 - Numéro 1

Archéologies numériques


Articles parus

Archéologie, forêt et Lidar : une recherche qui a du relief ! Introduction

La technique du LiDAR (Light Detection and Ranging) permet une restitution très fine de la topographie à partir d’un scanner laser embarqué dans un avion. Depuis quelques années, cette technologie rend visible des vestiges archéologiques sur des kilomètres carrés de zones forestières jusqu’alors muettes vues du ciel. Les sites archéologiques sont reconstitués avec leur environnement (routes, parcelles, structures agraires etc.) à des échelles difficilement analysables jusqu’alors. Ce numéro spécial nous offre l’occasion d’un tour d’horizon des approches françaises en matière d’exploitation archéologique du LiDAR sans prétendre, loin de là, à l’exhaustivité, tant les travaux sont foisonnants, en France comme à l’étranger. Mais l’éventail des articles ici réunis reflète la diversité des recherches actuelles, quant aux échelles de travail (site, massifs forestiers, région…), aux procédés d’acquisition LiDAR (avion, drone), aux terrains d’enquête (de l’Aisne à l’Allier, de la Vendée aux Vosges et jusqu’au Mexique) ou aux périodes et fourchettes chronologiques abordées (du temps long de l’histoire agraire au temps court de la bataille de Verdun). Ce sont aussi d’assez nombreux points de méthodes qui sont abordés au fil des articles, concernant le traitement des données LiDAR, l’interprétation manuelle ou semi-automatique des reliefs, les protocoles de vérification sur le terrain, la confrontation avec les données environnementales, etc. Autant d’éclairages qui, nous l’espérons, viendront témoigner de cette recherche pleine de relief (à tous les sens du terme…) et nourrir la réflexion sur les apports du LiDAR à l’enquête archéologique en forêt, sur les approches à développer pour bien l’exploiter, en travaillant la donnée numérique, mais aussi et toujours l’information historique et la réalité du terrain.


Le LiDAR : un outil pour l’étude archéologique des usages anciens des sols

Les vestiges de paysages passés nous sont parvenus et leur étude peut nous renseigner sur l’occupation ancienne des territoires. Le LiDAR, couplé aux sources de données traditionnelles, aux SIG et à la modélisation, ouvre de nouvelles perspectives pour mieux connaître les paysages passés et leurs transformations. Ces données montrent notamment la fréquence des vestiges parcellaires dans les forêts actuelles en France, occupant jusqu’à plusieurs centaines de kilomètres carrés d’un seul tenant. Ces vestiges matérialisent des espaces autrefois dédiés à des activités agro-sylvo-pastorales. 17 zones (environ 2200 km2), comportant des vestiges parcellaires attribués à l’Antiquité, ont été étudiées dans le cadre du programme ERC Rurland consacré aux dynamiques spatiales et historiques des territoires ruraux entre le bassin de la Seine et le limes de Germanie, de la Tène finale à l’Antiquité tardive. La moitié de ces zones, essentiellement sous forêt, intègre du LiDAR. Documentées par des données archéologiques, elles ont été mises en perspective avec des caractéristiques environnementales : pentes, textures de sol, capacités de réserve en eau du sol, degrés de fertilité ou productivité sylvicole, limites à usage agricole, et autres informations topographiques, géologiques et pédologiques. En outre, une étude détaillée des morphologies parcellaires a été opérée sur six zones pour mieux comprendre comment les parcellaires s’intègrent dans leur environnement. L’examen à différentes échelles de systèmes parcellaires a permis d’identifier quelques facteurs qui semblent favorables ou défavorables à un usage agro-pastoral passé. Une capacité de réserve en eau du sol insuffisante et une fertilité naturelle faible pourraient être des facteurs limitant cet usage dans l’Antiquité ; la présence de pentes a peut-être favorisé la déprise ancienne d’un usage agro-pastoral, après la période romaine.


Typologie d’après LiDAR des structures agraires et parcellaires fossilisées sous couvert forestier en Lorraine

Fréquemment mises en évidence par les télédétections LiDAR aéroportées, les structures agraires et parcellaires sont conservées en forêt sous forme de micro-relief, sur des surfaces considérables. La variété des formes sous lesquelles elles se présentent n’est pas sans soulever des questions sur leur origine et leur fonction. Avec la multiplication des levés LiDAR depuis les années 2000, la nécessité de mettre en place des référentiels d’interprétation est assez vite apparue. Nous proposons ici de présenter la typologie des vestiges agraires et parcellaires conservés dans des forêts en Lorraine, à partir de l’étude de quatre missions LiDAR ayant porté sur environ 300 km². Une approche de ces vestiges en trois étapes a été élaborée : 1) identification des formes élémentaires, notamment telles qu’elles apparaissent sur les visualisations LiDAR ; 2) étude de la morphogenèse des vestiges, à partir des observations au sol et de quelques sondages ayant permis de mieux appréhender leur structure et leur taphonomie ; 3) analyse morphologique des organisations parcellaires qui contribue à l’interprétation de certaines de ces structures. Cette analyse morphologique et fonctionnelle est complétée par une approche chronologique.


Apports et limites des relevés Lidar dans l’étude des paysages anciens. Retour d’expérience sur la fouille du « Grésil » (Seine-Maritime, France)

Les relevés Lidar se multiplient ces dernières années, révélant partout des paysages anciens fossilisés dans la topographie. Il s’agit véritablement d’une révolution de la recherche archéologique, au même titre que le développement de la prospection aérienne dans les années 1970 ou de l’archéologie préventive une vingtaine d’années plus tard. La fièvre du LidarLiDAR a envahi le monde des archéologues, dont la principale problématique est de savoir comment dater les structures d ’habitat et les limites parcellaires anciennes, puisqu’il est rare de retrouver du mobilier archéologique lors de prospections forestières. Les diverses approches méthodologiques entreprises récemment tendent à apporter des solutions à ce problème, mais en l’absence de fouille étendue sous forêt, peut-on être sûr de l’ancienneté des structures agraires observées ? L’analyse du relevé LidarLiDAR de la forêt du Rouvray en Normandie révèle plusieurs réseaux parcellaires fossiles. Après les avoir analysés, une fouille de 12 000 m² a été menée au coeur de la forêt sur la ferme gallo-romaine du « Grésil », pour comprendre les anomalies topographiques identifiées sur le LidarLiDAR. Cela a révélé des cas de figure variés. Certaines anomalies correspondaient à des structures archéologiques, d’autres étaient des anomalies géologiques, voire des structures fantasmées. Dans le cas du « Grésil », l’ensemble des fossés délimitant les espaces en dehors du coeur de l’habitat n’ont été perçus qu’à la fouille, le relevé LidarLiDAR ne permettant pas de les identifier. Bien que cette technique constitue une formidable source d’information, il est donc nécessaire de ne prendre en compte que les structures dont l’origine anthropique est sans ambiguïté, et de ne pas oublier que d’autres limites parcellaires peuvent n’avoir laissé aucune trace dans la topographie actuelle. Les rares espaces vierges d’anomalies ne doivent donc pas être considérés comme des forêts immuables sans approches complémentaires (palynologie…).


Aménagements agraires préhispaniques dans un milieu volcanique : Analyses des données LiDAR du Malpaís de Zacapu, Mexique

La multiplication récente de couvertures LiDAR en Mésoamérique (Mexique et Guatemala) révèle peu à peu l’ampleur jusqu’ici sous-estimée de l’aménagement des espaces à l’époque préhispanique. Les sites d’habitat connus s’avèrent intégrés dans des paysages intensément modifiés, avant tout pour être cultivés, soulignant une fois de plus l’importance de l’agriculture dans ces sociétés sans animal de trait ni bétail. Inscrit dans cette mouvance, cette contribution présente le cas probant du LiDAR du Malpaís de Zacapu (90 km²), dans l’Ouest mexicain, en s’intéressant plus spécialement aux aménagements agraires. L’étude combine terrain et imagerie numérique (LiDAR, imagerie satellite) pour aborder l’aménagement anthropique de ce milieu volcanique caractérisé par des coulées de lave chaotiques où la couverture pédologique est plus ou moins développée. Elle convoque les méthodes de l’archéogéographie et de la géopédologie appliquée pour mettre à jour la cartographie des vestiges archéologiques et des sols de la zone. Les nombreuses structures découvertes bouleversent notre vision de la chronologie d’occupation locale. Parallèlement, l’étude met en lumière des aménagements agraires adaptés aux spécificités des formes du terrain et aux types de sols. Elle met finalement en exergue des choix culturels pour la sélection des espaces cultivés qui évoluent en fonction des époques.


Un itinéraire antique entre Corre (Haute-Saône) et Escles (Vosges) confirmé par le LiDAR : vers la reconnaissance de voies de portage entre la Saône et la Moselle

Les couvertures LiDAR sous forêt permettent d’identifier des habitats ruraux mais également des voies de circulation, locales ou de plus grand parcours. Depuis 1989, l’association Escles-Archéologie organise des prospections et répertorie les voies antiques de la Vôge, région forestière et rurale située au sud-ouest du département des Vosges. L’une d’elles attire particulièrement lattention car ses substructions la rendent facilement repérable au sol. On la considère comme une voie de portage entre la Saône et la Moselle, l’agglomération gallo-romaine d’Escles pouvant être une étape à mi-chemin entre les deux rivières. En 2016, l’étude d’un relevé LiDAR a permis de révéler une bande de terre de 40 mètres de large, bordée par des fossés rectilignes, qui emprunte le même tracé que la voie au nord de la Saône. Cette bande de terre fait partie d’un axe général rectiligne de 27 kilomètres de Corre à Escles avec un azimut de 30° E. Au franchissement des vallées, alors que la voie pavée s’écarte pour trouver des pentes adoucies, la bande de terrain conserve son orientation rectiligne jusqu’à la rupture de pente en bordure du plateau, puis franchit l’obstacle grâce à des rampes très pentues et reprend sur l’autre rive la même largeur et la même direction. Les relevés effectués sur la section Corre-Escles permettent aujourd’hui de connaître assez précisément l’orientation et le tracé de ces deux cheminements contigus et de confirmer l’existence d’une voie de portage rectiligne importante destinée probablement aux piétons, aux cavaliers et aux bêtes de somme. La voie pavée, quant à elle, devait être utilisée pour transporter des charges lourdes avec des charriots. Cette étude, qui révèle la complexité topographique et chronologique des liaisons routières entre la Saône et la Moselle, appelle de nouvelles campagnes de prospections, de fouilles et de relevés LiDAR pour préciser les phasages et les tracés, en particulier pour la section Escles-Portieux qui est peu documentée jusqu’à présent.


Cartographie semi-automatisée et classification des réseaux de tranchées et boyaux du champ de bataille de Verdun à partir du LiDAR aéroporté

En 2013, une mission LiDAR aéroportée menée sur le champ de bataille de Verdun a permis de mettre en évidence les reliefs induits par la Grande Guerre. Dissimulés par un vaste couvert forestier de 10 000 ha, ces reliefs appelés polémoformes, en référence aux travaux de J.-P. Amat (1987, 2001, 2015), appartiennent au patrimoine de la dramatique bataille de 1916 et constituent une réserve archéologique de premier ordre pour les générations futures. Malgré leur densité, les vestiges doivent être inventoriés de manière exhaustive dans le cadre du label national « forêt d’exception du champ de bataille de Verdun ». Cependant, à l’’échelle du massif tout entier, ce travail n’est envisageable que si une méthode de cartographie automatisée est développée. Cet article détaille la démarche méthodologique mise en oeuvre, à l’échelle des réseaux de tranchées et boyaux uniquement. La méthodologie utilisée est triple : (1) Elle consiste à extraire les formes du modèle numérique de terrain au moyen d’un algorithme semi-automatique ; (2) Le tracé des formes est étudié à l’aide d’’un indice de sinuosité ; (3) L’interprétation des cartes d’inventaire réalisées est effectuée sur le terrain et complétée par des documents historiques récoltés dans des centres d’archives. La carte obtenue révèle près de 420 km de tranchées et boyaux. Leurs formes variées sont dues aux différentes manières d’aménager le front. Alors qu’une grande partie du réseau initial a disparu au cours du siècle dernier par érosion, le croisement des données LiDAR avec les documents d’archives permet d’estimer l’importance de cette perte et de localiser les secteurs affectés. Au-delà de la nature reproductible de la méthode, susceptible de faciliter la recherche sur d’autres champs de bataille, cette approche fournit des outils opérationnels pour la gestion et la conservation du patrimoine culturel de la forêt de Verdun. De ce fait, les corpus iconographiques et cartographiques produits seront directement utilisés dans le prochain plan d’aménagement forestier, afin d’optimiser la sauvegarde des polémoformes et des vestiges associés.


La forêt domaniale de Tronçais (Allier) : de l’acquisition LiDAR à l’approche archéologique de terrain

La forêt domaniale de Tronçais est une des plus belles chênaies d’Europe, couvrant 11 600 hectares au centre de la France, dans l’Allier. Connus depuis longtemps pour abriter des vestiges, notamment gallo-romains, ce massif forestier et ses alentours ont bénéficié d’une acquisition LidarLiDAR en 2016. De très nombreux reliefs anthropiques ont alors été observés, qui complètent assez largement notre vision des occupations anciennes dans ce secteur. Un programme de prospection diachronique a été mis en place en 2017-2019, afin de vérifier sur le terrain ces indices, de mieux caractériser les structures et de les dater. Dans cet article, sont détaillées les procédures de ces interventions au sol, combinant prospection à vue, récolte de mobilier en surface et utilisation d’un détecteur de métaux. C’est aussi l’occasion de dresser un premier bilan des apports et limites de l’exploitation archéologique des données LidarLiDAR dans cette zone forestière. Ainsi, peut-on distinguer les traces que l’on voit beaucoup mieux grâce au laser scanneur aéroporté (constructions, enclos, tertres, zones d’extraction, mares, charbonnières), celles qui sont entièrement apparues (réseaux parcellaires), mais aussi celles que l’on ne voit toujours pas (occupations préhistoriques, structures en matériaux périssables) et qui échappent encore largement à notre connaissance.


Exploitation des données LiDAR dans une approche géoarchéologique diachronique et multi-sources : l’exemple du plateau de Messigny sur le territoire du Val Suzon (Côte-d’Or).

Depuis 2015, la réserve naturelle régionale du Val Suzon (Côte-d’Or) fait l’objet de recherches archéologiques s’appuyant notamment sur l’analyse de données LiDAR acquises en 2013. Grâce à ces données, de nombreuses traces d’activités humaines préservées sous la forêt ont pu être identifiées et étudiées. Les structures archéologiques, se caractérisant par une grande diversité d’âges, d’origines et de natures, permettent ainsi d’appréhender l’évolution de ce territoire sur le temps long. Outre le LiDAR, diverses sources sont exploitées, comme les archives textuelles et les plans anciens. Ces documents apportent des informations complémentaires à celles issues du LiDAR et renseignent par exemple sur l’exploitation des ressources naturelles du Val Suzon ou encore sur la transformation du paysage au cours du temps. Cette approche diachronique et multi-sources est ici illustrée à travers l’étude de quelques structures repérées sur le plateau de Messigny. Du tumulus de l’âge du Bronze aux tranchées de la guerre de 1870, cette zone d’environ 200 hectares présente un large panel de structures archéologiques témoignant de l’histoire complexe de ce territoire aujourd’hui forestier. De plus, les conditions géomorphologiques de ce secteur ont permis la préservation exceptionnelle de traces laissées par le passage répété d’animaux. Il apparaît cependant que ces traces, comme d’autres micro-reliefs, sont uniquement visibles dans les zones où la forêt s’est maintenue depuis plusieurs siècles, et ce malgré les épisodes de défrichements qu’a connus la commune de Messigny. Enfin, les recherches menées sur le Val Suzon abordent des problématiques propres à l’archéologie forestière ainsi qu’à l’histoire des forêts et à l’écologie historique, notamment en s’intéressant à la question de l’impact et des héritages des dynamiques passées sur l’environnement actuel.


LiDAR aéroporté par drone : pour un focus micro-topographique à l’échelle d’un site archéologique boisé. Méthodologie et retour d’expérience.

Dans le panel des techniques non invasives, les LiDAR aéroportés par avions, hélicoptères voire satellites ont, depuis plusieurs décennies, prouvé leur utilité dans l’exploration de grands secteurs boisés, forestiers ou inaccessibles. La miniaturisation des capteurs a permis d’emporter des capteurs LiDAR performants sous des drones civils légers, multirotors ou à voilure fixe. Ces microdrones permettent de dépasser les limites et inconvénients propres à l’aviation traditionnelle. L’archéologie a bien sûr bénéficié de cette technologie qui s’avère complémentaire du relevé LiDAR par avion, de la photogrammétrie et du relevé par scanner terrestres… Les nuages de points, MNT ombrés et modèle 3D font apparaître des artéfacts microtographiques pas toujours identifiables sur le terrain, qui viennent nourrir le travail de recherche des archéologues et aider à implanter les fouilles. De nouvelles pistes de traitement numériques des MNT sont ébauchées.


Le massif forestier de Mervent-Vouvant (Vendée) de la Protohistoire à nos jours : premiers éléments d’une enquête archéologique et archéogéographique.

L’article rend compte des recherches conduites dans le cadre d’un Projet collectif de recherche sur le massif forestier de Mervent-Vouvant en Vendée depuis 2018 à la suite d’une acquisition LiDAR. Cette dernière a permis de renouveler et compléter substantiellement la carte archéologique de cette forêt et d’esquisser certaines pistes de travail. D’une recherche d’abord axée sur la problématique des habitats fortifiés de hauteur protohistoriques – en raison de la fouille de deux remparts du Hallstatt D3 à Mervent –, le projet a évolué vers une étude diachronique de l’ensemble du massif du fait de la masse de données attribuables aux autres périodes, en particulier médiévale et moderne. Les données LiDAR se révèlent être une source extrêmement riche d’informations, qu’il reste à analyser plus avant en croisant les apports de l’archéologie, de la géoarchéologie, de l’archéogéographie et de l’histoire.


Archéologie, forêt et Lidar : une recherche qui a du relief ! Conclusion

Les dix articles rassemblés dans ce numéro nous ont permis de brosser un panorama assez large de l’utilisation des technologies LiDAR pour l’étude des vestiges archéologiques sous couvert forestier ou végétal dense. Issues de contextes variés avec des études dont une bonne partie est inédite, les nombreuses données présentées dans ce numéro spécial jalonnent une large part de la France, des Pays de la Loire au Grand Est, des Hauts-de-France à l’Auvergne-Rhône-Alpes, avec un excursus au Mexique. Nous avons donc profité de l’occasion pour élaborer, à partir de ces contributions sur 19 zones différentes, un répertoire des reliefs anthropiques observés sur les images LiDAR, qui sont évoqués dans les 10 contributions. 59 types de reliefs, répartis en neuf domaines d’activité ont été déterminés. Document incomplet et encore très perfectible mais qui nous l’espérons sera utile pour avoir une vision d’ensemble des traces étudiées dans ce numéro spécial, et permettra d’amorcer la mise en oeuvre d’un référentiel plus exhaustif, au moins à l’échelle du territoire français.