Archives de catégorie : Compte-rendu

L’Analyse des données LiDAR pour la prospection archéologique dans la forêt du Val Suzon (21)

Le dernier goûter de la géomatique a eu lieu le mardi 25 avril 2016, à 15 :00, réunissant les membres de la plateforme GéoBFC (Elise, Ludovic, Arthur et Lucile) et plusieurs curieux : Amélie, Emmanuel, Franck et Jean-Pierre.

Le goûter s’est déroulé autour des douceurs ramenées pour l’occasion et d’un café : cake au nutella et biscuits.

Lors du Goûter de la Géomatique, Rémi Landois (UMR 6298 ARTéHIS) a présenté  son travail:

L’Analyse des données LiDAR pour la prospection archéologique dans la forêt du Val Suzon (21).

R. Landois

Dans le cadre de la labellisation « Forêt d’Exception » du massif du Val Suzon, une thèse intitulée « Éco-dynamiques d’un espace forestier et des activités humaines : la forêt du Val Suzon sur le temps long. » a débuté en septembre 2015. Elle porte sur un massif forestier d’environ 3000 hectares situé à quelques kilomètres de Dijon, et s’intéresse notamment à la question des impacts et des héritages des activités humaines sur ce territoire. Ce travail de recherche mobilise plusieurs sources telles que les archives textuelles ou encore les données LiDAR*  acquises en 2013 pour l’Office National des Forêts.

En effet, la technologie LiDAR est utilisée pour la prospection archéologique depuis plusieurs années, comme par exemple pour la forêt de la Haye près de Nancy ou la forêt de Chailluz près de Besançon. L’utilisation de différentes méthodes de traitement et de visualisation de ces données permet d’identifier des anomalies (micro-) topographiques, qui peuvent correspondre, pour certaines d’entre elles, à des structures archéologiques. On peut ainsi obtenir un relevé précis de ces vestiges sur une vaste zone, apportant un regard nouveau sur ces territoires forestiers.

Illustration_Gouter_GéomatiqueExtrait du LiDAR du Val Suzon, parcellaire gallo-romain sous forêt (traitement : Local Relief Model) – RL 2016

On a pu détecter dans la forêt de Val Suzon, un important parcellaire gallo-romain préservé par la végétation, qui s’étend sur les plateaux calcaires. L’analyse des données LiDAR a également permis de retrouver un village médiéval abandonné durant le XIème siècle, dont le nom perdurait toujours dans la toponymie actuelle. Cet outil ne permet pas seulement d’identifier des sites d’occupation anciens, puisqu’il permet également de révéler des traces plus discrètes d’activités humaines. On trouve par exemple une multitude de places à charbon ou charbonnières dans le Val Suzon. Plus exceptionnelles, des traces laissées par le passage répété d’animaux ont été décelées sur le plateau surplombant la commune de Messigny. Ces structures qui possèdent une élévation ne dépassant pas la dizaine de centimètres, sont quasiment indétectables sur le terrain et pourraient dater de l’époque moderne.

Ces nouvelles découvertes reflètent le potentiel remarquable du LiDAR pour la prospection sous forêt, et permettront d’engager de nouvelles réflexions sur l’histoire du Val Suzon. De nombreuses perspectives quant à l’exploitation de ces données restent donc à explorer.

*« Light detection and ranging »

Par ailleurs, Ludovic Granjon (USR 3516 MSH Dijon) nous a fait une Démonstration des possibilités d’atlas dans QGIS, laquelle fera l’objet d’un article sur ce carnet Hypothèses.

 

Compte-rendu Goûter de la Géomatique du 29 février 2016

Le dernier goûter de la géomatique a eu lieu le mardi 29 mars 2016, à 10 :00, réunissant les membres de la plateforme GéoBFC (Laure, Elise, Ludovic, Jonhattan, Arthur et Lucile) et plusieurs curieux : Damien, Pierre et Zoran.

Le goûter s’est déroulé autour des nombreuses douceurs du jour et d’un café ; au programme : gâteau au citron, viennoiseries, biscuits, chocolats et tarte aux poires !

L’actualité scientifique a été évoquée (PL). Ayant assisté à ce colloque nous évoquerons dans ce compte-rendu, les choses qui ont attiré notre attention (ce CR n’est pas exhaustif!).

Retours sur le colloque Temps, Art et Cartographie. La sémiologie dans tous les sens

Ce colloque s’est tenu à Strasbourg du 16 au 18 mars 2016. Après quelques mots d’ouverture par les organisateurs et par les membres du Comité Français de Cartographie (CFC), le colloque a  débuté sur une introduction de C. Cauvin, titrée « Sémiotique en cartographie au XXIème siècle ? »

Dans sa présentation elle s’est interrogée sur la place, le rôle, la nécessité et la destinée de la sémiotique au XXIème siècle, face aux changements que connaît la cartographie. Rappelant la vocation de la carte comme moyen de communication fondé sur la représentation de signes, elle a souligné la mobilisation essentielle du sens visuel. Mais, face aux mutations des médias et des supports (numérique, le multimédia, etc.), la sémiotique est bouleversée, ce qui conduit à une « révolution » des savoir- et des façons de faire, mais également des usages de la carte. Les cartes deviennent manipulables, interactives, dynamiques et même multisensorielles. En outre, aujourd’hui, les cartes sont partout et utilisées par tous. Toutes ces révolutions bouleversent le langage cartographique et amènent à repenser la sémiotique. Un des autres points développés par C. Cauvin est de questionner le rôle et la place de l’utilisateur de la carte, qui devient aussi producteur; actif et non plus passif. Cette intervention de C. Cauvin a amené la salle à s’interroger sur la sémiotique face aux nouveaux usages et aux nouvelles possibilités qui s’offrent à la cartographie.

Des présentations ont questionné la place des autres sens que la vue dans le langage cartographique et sémiotique. L’intervention de R. Kern a permis d’évoquer la question du handicap face à la carte (ici la malvoyance et la cécité) et donc l’utilisation d’autres sens que la vision pour la lecture et la réalisation des cartes, notamment le toucher.

La cartographie sensible a aussi été évoquée par plusieurs communicants. L. Bacon a présenté son travail sur les mouvements migratoires dans les Balkans. Loin de la vision agrégée des cartes représentant les phénomènes de migration, elle s’est intéressée aux parcours individuels de migrants et à leurs perceptions de l’espace qu’ils ont parcourus en révélant notamment les contraintes rencontrées. Son travail rejoint un certain nombre d’expériences comme le dispositif « cartographies traverses ».

LB_mediapartLucie Bacon, Extrait de “Variations sur l’épisode migratoire de Kreuz” (mediapart)

Sur ce point, nous pouvons aussi citer les travaux d’Elise Olmedo sur la carte sensible à travers la réalisation de cartes avec et par des femmes marocaines sur leur espace vécu, parcouru et perçu.

EO_cartes_sensiblesElise Olmedo : carte sensible, plus d’info ici

L’intervention de L. Jégou a permis d’interroger le rôle de l’esthétique dans la capacité d’une carte à transmettre un message. Il a axé son propos sur l’équilibre à garder entre esthétique et sémiotique dans la réalisation cartographique.  Il a rappelé qu’une carte est un moyen de communication qui se doit d’être rapide, efficace, objectif et simple, mais tout en étant juste et précis pour exprimer toute la complexité de ce qu’il représente.  Il a souligné l’aspect hybride de la cartographie, entre Sciences et Arts. Son intervention a soulevé un certain nombre de questions quant à l’esthétique de la carte face aux révolutions technologiques et aux nouveaux supports qui s’offrent à elle.

Les nouvelles possibilités de cartographies qu’offrent le Numérique, le Web etc. ont fait l’objet de plusieurs présentations. B. Mericskay a présenté le cas du « Géoweb« . Le web permet une cartographie qu’il qualifie de « distribuée », avec l’accès à de nombreux fonds cartographiques, à des données spatialisées partagées, interopérables et à la géovisualisation. La carte n’est plus statique, elle est dynamique et/ou interactive : la relation entre le producteur, le lecteur et la carte se transforme.  On interagit avec la carte et avec les données qu’elle représente. Pourtant, il souligne qu’un des défis actuels est de développer et d’inventer une nouvelle sémiotique graphique plus adaptée : un vrai défi conceptuel, méthodologique et technique.

Ce colloque nous a amené à nous interroger sur le rôle et la conception de la carte, comme objet statique et à l’heure d’aujourd’hui, comme objet dynamique et interactif. Les codes de la cartographie et de la sémiotique s’en trouvent bouleversés et demandent à être réinventés : les producteurs de cartes doivent se les réapproprier et les adapter aux besoins de la cartographie actuelle.

Des évènements ont eu lieu dans le cadre et en marge du colloque.

Ces évènements et le colloque s’inscrivaient également dans le cadre de l’année Internationale de la Carte organisée en 2015-2016 et dont nous avons parlé le mois dernier.

  • Le café-carto (16-03- 2016) sur le thème : Langage universel de la carte : la sémiologie au service de la communication
  • L’exposition Cartologies (réalisée par et avec l’InSituLAB, du 14-03 au 23-03-2016)
  • La projection-rencontre autour du film Vidéocartographies (Till Roeskens,  17-03-2016) – Vous pouvez d’ailleurs visionner ce très beau « documentaire/film » ici.
  • L’exposition Le Dessus des cartes anciennes (1600-1800). Trésors de la Faculté de géographie et d’aménagement (Faculté de géographie et d’aménagement, 10-03 au 07-04-2016), infos ici.
  • L’exposition Théâtres du monde : découvertes cartographiques à la BNU (Salle d’Exposition – Bibliothèque Nationale Universitaire – Strasbourg, 29-02- au 24-03-2016), infos ici.

Par la suite Zoran Čučković (UMR 6249 Chrono-Environnement) nous a présenté un aspect de son travail, intitulé réseaux topographiques – un nouveau paradigme du SIG. Cette présentation fera l’objet d’un  article plus détaillé.

Enfin, nous avons abordé ensemble la possibilité de créer des PDF dynamiques sous QGIS à l’aide de l’application Scribus, qui fera aussi l’objet d’un article spécifique sur le carnet Hypothèses des Goûters.

 

 

 

Compte-rendu Goûter de la Géomatique du 29 février 2016

Comme annoncé, un goûter de la géomatique a eu lieu le lundi 29 février 2016, à 10 :00, réunissant les membres de la plateforme GéoBFC (Laure, Elise, Ludovic, Jonhattan et Lucile) et plusieurs curieux : Damien, Fabrice, Rémi, Seydou et Zoran.
Le goûter s’est déroulé autour des quelques douceurs du jour et d’un café ; au programme : gâteau au chocolat et carrot-cake !
Des points d’actualités ont été évoqués :

La géomatique à l’heure des MOOC

Dans la continuité des MOOC (‘Massive Open Online Course’) présentés en 2014, d’autres abordent actuellement de près ou de loin la géomatique
Sur COURSERA : Eléments de géomatique, Ecole Polytechnique de Lausanne, commencé le 19 février 2016.
=> Bonne nouvelle, une seconde session de ce Mooc s’ouvre et aura lieu entre le 18 avril et le 3 juillet 2016! Vous pouvez vous inscrire ici.
Sur FUN : les statistiques en force (bien utiles en complément) !

L’Année Internationale de la Cartographie et de la géovisualisation

Dans un second temps, nous avons évoqué L’Année Internationale de la Cartographie et de la géovisualisation, décrétée par l’ONU.
Cette année  Internationale de la Cartographie et de la géovisualisation a pour but de célébrer les cartes et leurs rôle dans le monde. C’est l’opportunité pour de multiples institutions d’organiser des manifestations, des conférences, des expositions,  etc. pour promouvoir les cartes.

IMY_logo_300x100Logo de l’Année internationale de la Carte (http://mapyear.org/)

Des comités par pays ont été réunis pour organiser l’année Internationale de la Cartographie (http://mapyear.org/nations-signed-up/ )
Un ouvrage accessible à tous (libre et gratuit) est accessible : Le Monde des cartes
Plusieurs évènements ont lieu  :

Pour suivre les évènements et les manifestations : http://mapyear.org/events/

Par la suite Jonhattan Vidal nous a présenté un aspect de son travail sur les Antilles Françaises.

Défense côtière des Antilles françaises (1635-1850), cartographie ancienne et prospection pédestre (Jonhattan Vidal).

Jonhattan travaille depuis une dizaine d’années dans les Antilles Françaises dans le cadre d’un programme soutenu par les services régionaux de Guadeloupe et de Martinique. Il recense les différents forts et batteries militaires  servant à la défense des îles de la Guadeloupe, des Saintes et de la Martinique, édifiés entre le XVIIème et le XIXème siècle pour faire face aux attaques régulières de la flotte britannique et des pirates croisant dans les caraïbes. Son travail se base sur des documents d’archives et des cartes anciennes qui l’aident à circonscrire les zones de localisation potentielles de ces constructions militaires. A partir du dépouillement de cette cartographie historique, Jonhattan effectue des prospections pédestres pour retrouver et géolocaliser  les vestiges de ces constructions militaires (GPS). Il relève les plans des édifices et réalise un examen archéologique des structures (matériaux, morphologie, typologie, évolution du bâti). Il étudie également les bouches à feux qui équipaient ces fortifications et dont subsistent des exemplaires plus ou moins fragmentaires. L’étude typologique et archivistique de ces artefacts permet d’en dater l’usage et d’en déterminer les provenances. Ce travail a permis le recensement de plus d’une centaine de vestiges de constructions militaires et d’environ 200 matériels d’artillerie.

Image10Secteur est de la commune de Sainte-Anne, extrait de la carte générale de la Guadeloupe levée par les Ingénieurs Géographes du Roy entre 1764 et 1769, Service Historique de la Défense (7B 123). JV 2007.

Jonhattan a intégré ses données dans un SIG, ce qui lui permet d’effectuer la cartographie des forts et batteries militaires. Les objectifs du SIG seraient pour Jonhattan d’effectuer un certain nombre d’analyses spatiales pour comprendre :
  • l’organisation de la défense côtière sur les différentes îles des Antilles, notamment par l’implantation des constructions militaires qu’il a recensées, et en comparaison avec les systèmes théoriques exposés dans les documents d’archives,
  • la détermination de zones à fort potentiel d’archéologie sous-marine, où des épaves de navires pourraient être mises au jour, notamment par l’analyse spatiale de la portée de tirs des matériels d’artillerie depuis les vestiges des batteries côtières.

Image1 Vue depuis la batterie de la Baie du Marigot, Les Saintes, Terre-de-Haut. JV 2009

Sur ce dernier point, Jonhattan a évoqué la méthodologie qu’il envisageait mettre en œuvre. Pour délimiter des zones maritimes où se trouvent potentiellement des épaves de navires, il se base sur sa connaissance des portées de tir des bouches à feux, acquise à travers son travail archivistique et bibliographique. En effet, les portées de tir dépendent du type de canon utilisé (calibre, format, etc.) et de l’évolution par période de la technologie militaire en terme matériel et balistique. A partir de ces constats, Jonhattan envisage d’effectuer plusieurs analyses spatiales basées sur les distances de ces portées de tir, notamment le calcul de zones-tampons (buffers) autour des forts et bastions ayant livré ces dispositifs d’artillerie. Les dispositifs de défense sont essentiellement tournés vers la mer, et de fait, Jonhattan a évoqué son souhait d’adapter sa méthode pour prendre en compte la contrainte de limite côtière dans son étude SIG. Une discussion s’est ouverte sur ce point entre les différents participants du goûter de la géomatique sur la possibilité d’exploiter les paramètres des calculs de visibilité (distance, limite), la limite côtière, l’orientation et/ou les angles de tir dans son analyse.
Par la suite, Jonhattan a évoqué son souhait d’exploiter de nouvelles données comme les acquisitions LIDAR terrestre et bathymétrique du Litto3D conduite de manière conjointe par l’IGN et le SHOM sur l’ensemble du littoral national et qui couvrent de ce fait toute la côte des îles caraïbes françaises, de même que la BD RGE ALTI® -IGN-2016) au pas de 5 m.

Un système d’information géo-historique pour l’étude des interactions entre le système de transport et les dynamiques de population

Une vieille question de recherche

Christophe Mimeur, THEMA, Dijon –

Résumé de la présentation lors du goûter du 12 Mars 2015

La question du lien entre réseau et territoire alimente la littérature scientifique depuis l’apparition même de ces deux termes. Pour autant, cette thèse part du constat d’un « vertigineux rétrécissement spatio-temporel » (BAVOUX, 2005). Jusqu’au début du XIXème siècle, on constate l’ « immense piétinement des Hommes » (BAVOUX, 2005), même si la traction hippomobile se développe avec le relais des postes royales. Pour autant, les nombreux arrêts nécessaires au changement des chevaux ne permet pas d’accroître de manière significative la vitesse moyenne des déplacements.

En revanche, l’invention du chemin de fer dans la décennie 1830 provoque la « révolution de la vitesse » (STUDENY, 1995). En l’espace de 20 ans, les vitesses moyennes sont multipliées par 6, et à cette époque, la « grande vitesse » est bien celle de la locomotive à vapeur. Cet effet multiplicateur est largement supérieur aux évolutions que l’on connaît au XXème siècle, puisque les vitesses moyennes n’ont été multipliées que par 3 depuis le début du XXème siècle, alors même que la grande vitesse aujourd’hui est largement connotée par les vitesses folles du TGV. Ce premier aperçu fait émerger la relativité de la notion de « grande vitesse ».

De ce fait, la question de recherche est celle de l’étude des interactions entre le système de transport et les dynamiques de population. Elle agite les communautés scientifiques et institutionnelles depuis l’apparition des premiers chemins de fer. Constatant l’évolution des vitesses sur le réseau ferroviaire depuis 1860, ce travail pose l’hypothèse que la longue durée puisse faire émerger de nouvelles interactions. Les dynamiques de population sont quant à elles envisagées sous le prisme de l’évolution démographique des communes françaises, « la taille démographique est un excellent résumé de très nombreuses propriétés fonctionnelles » (PUMAIN, 1997).

Du SIG-H à la base de données relationnelle

Ce travail s’inscrit dans le champ des Spatial Humanities ou GeoHumanities, deux termes cohabitant ces derniers temps. C’est d’abord sous l’angle du système d’information géo-historique que sont opérées les processus de collecte de données. Deux bases de données, démographiques et ferroviaires cohabitent donc, avec une structuration composite, adaptée de la méthode data stamping (VRANA, 1989), où chaque objet est défini par une date de début et une date de fin. La localisation est donc à la fois spatiale et temporelle. Les sources de données sont rassemblées dans le tableau ci-dessous.

Couches d’informations Base vectorielle Sources de digitalisation
Cartes Textes
Démographie IGN GeoFla Communes d’hier, communes d’aujourd’hui
Réseau ferroviaire IGN Route 500 SNCF, 1944 Histoire chronologique des chemins de fer. Trains oubliés, les petits trains de Jadis

Ce travail donne une place centrale à la notion d’accessibilité, comme indicateur d’analyse d’un réseau de transport. Elle est aussi celle qui permet de prendre en compte l’accélération des vitesses sur le réseau ferroviaire depuis sa création. Le calcul d’un temps de parcours passe par la transformation des données en un graphe, le long duquel des algorithmes de plus court chemin pourront être adaptés. Pour cela, il faut définir l’impédance de chaque tronçon ferroviaire, comme temps de parcours nécessaire à le parcourir.

 La qualification de ce graphe comme dynamique est valable pour 3 raisons :

  • Un tronçon ferroviaire n’existe pas à sur l’ensemble de la fenêtre temporelle ;
  • Le temps nécessaire pour le franchir est variable dans le temps ;
  • L’existence d’une gare comme point d’entrée du réseau est variable dans le temps.

En cela, les outils SIG traditionnels ne sont plus pertinents, compte tenu de la prise en compte du temps d’un côté, et de la masse de données de l’autre. C’est pour cela que l’on a recours au serveur de gestion de bases de donnes PostgreSQL, couplé à son extension spatiale PostGIS et au module permettant de parcourir un réseau pgRouting.

Dès lors, une matrice de gare à gare est obtenue sur la fenêtre temporelle 1860-1930, de 11 000 gares à 11 000 gares, représentant une table d’environ 50 Go.

Des parcours bimodaux

L’évolution du réseau montre que toutes les communes ne sont pas pourvues de gares. Or, l’objectif est bien d’obtenir une matrice de commune à commune. Il faut donc prendre en compte un temps de parcours de la commune jusqu’à la gare la plus proche, en amont et en aval du trajet ferroviaire. On se retrouve avec un chemin en 3 segments :

 C.mimeur_article

 Pour autant, la lâcheté du réseau en 1860 nécessite d’opérer un arbitrage entre un temps de parcours par le réseau ferroviaire qui nécessite parfois de très grands détours, et un seul temps de parcours pédestre, plus direct et moins chronophage. La confrontation à une simple matrice pédestre est alors nécessaire.

Ces requêtes basées sur le principe des bases de données relationnelles sont néanmoins chronophages en calcul et représentent 50 minutes pour la seule région Bourgogne. Une estimation France Entière établit environ 8 jours de calcul nécessaire.

 L’analyse comme processus final mais fondamental

A l’issue de l’ensemble de ces traitements, l’objectif est bien d’analyser les liens entre ces indices d’accessibilité et les évolutions démographiques. Si l’on pointe souvent les lourdes étapes de collecte et de traitement dans le domaine des GeoHumanities, l’objectif est bien de dépasser ce stade pour apporter des réponses thématiques au lien entre réseau et territoire.

Différents dispositifs émergent :

  • Traitements économétriques
  • Traitements multivariées

Références :

Bavoux, Jean-Jacques, Francis Beaucire, Laurent Chapelon, and Pierre Zembri. 2005. Géographie Des Transports. Paris: A. Colin.

Pumain, Denise. 1997. “Pour Une Théorie Évolutive Des Villes.” Espace Géographique 26 (2): 119–34.

Studeny, Christophe. 1995. L’invention de La Vitesse: France, XVIIIe-XXe Siècle. Paris: Gallimard.

Vrana, Ric. 1989. “Historical Data as an Explicit Component of Land Information Systems.” International Journal of Geographical Information Systems 3 (1): 33–49.

Compte-rendu : goûter de la géomatique du 3 avril 2014

15h : début de la séance spéciale sur le LiDaR (Light Detection and Ranging) ou le système laser aéroporté

Pour ce goûter d’avril étaient présents Laure, Ludovic, Maxime, Delphine, Luc, Emmanuel, Justin, Jean-Luc et Thomas.

La séance commence par un retour sur la présentation de Justin qui présente ses nouvelles modélisations du climat dijonnais. Il mentionne également un article paru sur Cybergéo qui complète le compte-rendu de son intervention.

L’apport des technologies LIDAR pour la recherche en archéologie

Cette intervention sur le LIDAR se fait à deux voix : Laure par une présentation proposée aux physiciens du GDR onde et Emmanuel de retour de la convention européenne sur le LIDAR sous couvert forestier (TRAIL).

L’archéologue peut obtenir des informations archéologiques de deux façons : par des prospections ou par la détection des « anomalies ». Le milieu forestier, à la terre peu travaillée, conserve très bien ces anomalies : tertres (pierriers), excavations, tertres fouillés, fours à chaux, pierres dressées (habitats), longs linéaires (parcellaire agricole, habitats)…. La forêt reste cependant très difficile à prospecter aussi bien de manière terrestre que par photographie aérienne.

L’utilisation du LIDAR en archéologie a commencé au début des années 2000 chez les Anglo-saxons, les Allemands et les Autrichiens. Il permet d’obtenir une couverture du relief sur de grandes zones, à très haute résolution (de l’ordre du décimètre) quand les prospections archéologiques se limitent à de petits espaces. La forêt fait partie de ces zones couvertes : la technologie apporte donc une innovation technique importante.

Le LIDAR émet des impulsions infrarouge qui permettent d’enregistrer la distance entre un obstacle/objet au sol et le scanneur embarqué en vol. Dès que le faisceau rencontre un obstacle, un écho est retourné.

Principe du système laser aéroporté LIDAR (Light Détection and Ranging) (d'après Ž. Kokalj et K. Oštir dans Rodier X., Barge O., Saligny L., Nuninger L. and Bertoncello F., Information Spatiale et Archéologie  Paris : Errance., 2011)
Principe du système laser aéroporté LIDAR (Light Détection and Ranging)
D’après Ž. Kokalj et K. Oštir dans Rodier X., Barge O., Saligny L., Nuninger L. and Bertoncello F., Information Spatiale et Archéologie Paris : Errance, 2011

On obtient ainsi un nuage de point en 3D, géoréférencé grâce aux stations de base GPS.

Nuage de points bruts du secteur "temple de Janus" (localisé à droite). On remarque la présence des fils électriques, voire d'oiseaux que le post-traitement permet d’effacer ; (Source : Acquisition Lidar Autun 2013)
Nuage de points bruts du secteur « temple de Janus » (localisé à droite). On remarque la présence des fils électriques, voire d’oiseaux que le post-traitement permet d’effacer.
Source : Acquisition Lidar Autun 2013

Quelques éléments techniques du cahier des charges

Laure et Ludovic rappellent l’importance de la rédaction d’un cahier des charges adapté à sa problématique (densité de points au mètre carré, précision des échos…). La plateforme technologique et géomatique Bourgogne-Franche Comté a participé à l’acquisition de plusieurs campagnes de données LIDAR afin d’utiliser ces données pour la recherche : pour le groupement d’intérêt public (GIP) du futur parc national dans le Châtillonnais, pour la ville d’Autun et la côte viticole au sud de Dijon.

Zones des acquisitions et projets du GEOBFC de la MSH. Source : Google
Zones des acquisitions et projets du GEOBFC de la MSH.
Source : Google

L’acquisition, réalisée par un prestataire extérieur, s’effectue par hélicoptère, par avion et le sera bientôt par drone pour les petites surfaces. Compte-tenu du caractère venté de la Bourgogne, l’acquisition s’est effectuée par avion. La période durant laquelle l’acquisition est possible est très courte. L’absence de feuilles aux arbres demande d’effectuer les vols en hiver, mais hors des jours de pluie, brouillard, neige (la technologie permettant de traverser la neige existe mais est beaucoup plus chère) et de fortes rafales de vent.

Traitements effectués après l’acquisition

La classification des points selon leur hauteur et les traitements effectués permet d’obtenir plusieurs livrables : modèle numérique de surface (sol et hors-sol), modèle numérique de terrain (sol), modèle numérique de canopée (végétation)…

Exemple de modèle numérique de surface
Exemple de modèle numérique de surface.
Source : LIDAR Autun 2013

La classification est d’abord automatisée. Elle demande ensuite à être semi-manuelle pour être adaptée aux thématiques (détecter de petites structures qui seraient lissées et donc disparaitraient avec des classifications mal adaptées).

Emmanuel travaille à l’automatisation de ces critères et de ces indices de détection des structures archéologiques.

 

Une pause s’en suit entre les deux présentations avec petits financiers, grosses tuiles aux amandes, tarte sablée au chocolat… Merci aux pâtissiers !

Quel indice utiliser pour chaque anomalie archéologique ?

Pour reconnaître les anomalies sur les données issues du LIDAR, une méthodologie spécifique a été mise en place.

Sur le secteur du Châtillonnais, bien connu grâce aux relevés GPS, une typologie des structures archéologiques a été créée selon des critères de formes. A partir de cette typologie effectuée sur le terrain, on cherche à retrouver des structures identiques dans les données LIDAR. Plusieurs indices participent à la classification de ces anomalies.

L’ombrage (hillshade en anglais) est un indice de visualisation qui permet d’observer les variations topographiques à partir d’une source lumineuse virtuelle selon un azimut (angle formé depuis le Nord géographique) et selon un angle vertical (angle formé entre l’horizon et la source lumineuse). Les structures linéaires parallèles à l’azimut choisi ne seront pas visibles sur l’indice. Il est donc nécessaire d’utiliser plusieurs azimuts pour voir l’ensemble des structures. Pour s’affranchir de cet effet et limiter la manipulation de nombreux fichiers, une Analyse en Composantes Principales (ACP) peut être effectuée sur un jeu d’ombrages. L’ACP permet de réduire le nombre de données et intègre l’ensemble des informations relevées sur les différents ombrages.

Analyse en composantes principales sur huit ombrages mettant en évidence un tertre fouillé (au centre) et des tertres
Analyse en composantes principales sur huit ombrages mettant en évidence un tertre fouillé (au centre) et des tertres

Le Sky View Factor (SVF) est un indice de visualisation qui mesure la portion de ciel visible en un point donné sur une demi-sphère (Kokalj et al., 2011). L’algorithme calcule l’angle vertical d’élévation par rapport à l’horizon pour n directions spécifique au rayon. Sur un point haut, la proportion de ciel visible sera grande, alors que dans un milieu en excavation, la portion de ciel visible sera réduite.

L’indice d’ouverture topographique se décompose en deux indices : l’ouverture positive et l’ouverture négative. L’indice d’ouverture est un indice de visualisation qui exprime le degré de dominance ou de fermeture d’un espace sur une surface irrégulière (Doneus, 2013). L’ouverture positive correspond à la moyenne des angles zénithaux pour plusieurs azimuts. L’ouverture négative correspond à la moyenne des angles nadir (point le plus bas). L’indice est calculé suivant un rayon défini par l’opérateur. Alors que le SVF se limite au calcul sur une demi-sphère (limite = horizon), l’indice d’ouverture est calculé sur des angles plus importants lui permettant de s’affranchir de la topographie (distinction des structures sur des zones fortement en pente).

La carte des pentes permet de mettre en évidence les caractéristiques morphologiques de chaque structure.

Carte des pentes dans le Châtillonnais. Vert : plat ; jaune : faible pente ; rouge : forte pente. (source : LIDAR châtillonnais)
Carte des pentes dans le Châtillonnais.
Vert : plat ; jaune : faible pente ; rouge : forte pente.
Source : LIDAR Châtillonnais 2013

 

Laure Nuninger parle d’une approche « cubiste » (Nuninger et al. 2010) car l’utilisation de plusieurs images différentes est nécessaire pour visualiser / détecter toutes les informations et les anomalies de terrain.

Une discussion s’en suit sur la manière de détecter automatiquement la diversité des formes de chaque anomalie et sur la pertinence des indices. Elle se poursuit par la question de la détection des zones d’érosion sur la côte viticole avec le LIDAR, sujet abordé dans la thèse d’Emmanuel, et sur la détermination des facteurs qui contrôlent l’érosion.

Résultat de l’automatisation et comparaison avec le LIDAR

La méthode de reconnaissance semi-automatique des structures à partir de la carte des pentes et de l’ouverture topographique réalisée par Emmanuel a été testée sur une zone géographique du Châtillonnais et comparée avec les données GPS.

De manière générale, les relevés sur le LIDAR sont plus nombreux (50 à 60% en plus). Le GPS ne détecte pas les faibles inclinaisons du terrain ou les changements de types de structures. Pour les données issues du linéaire, 30% des données relevées sur le LIDAR différent des données GPS.

La rencontre TRAIL sur le LIDAR sous couvert forestier permet d’avoir un aperçu chiffré sur son apport qualitatif et quantitatif. Pour la présentation de Slovénie, bien qu’aucune nouvelle donnée n’ait était découverte, la qualité obtenue est meilleure par comparaison aux prospections sur le terrain. En Norvège, on recense 400% de structures en plus. En France, plus précisément en Lorraine (forêt de Haye), le LIDAR a permis de détecter 50% de plus de structures. Ces résultats dépendent donc de la topographie des zones couvertes et de l’état d’avancement des prospections antérieures.

Après le traitement des données LIDAR, un retour sur le terrain est souvent nécessaire pour valider la classification et la réalité des nouvelles structures détectées.

Perspectives du LIDAR en archéologie

La suite des recherches d’Emmanuel portera sur des tests d’autres zones géographiques et sur la quantification des paramètres morphologiques (longueur, hauteur, largeur…) de chaque anomalie.

L’évolution de la technique devrait bientôt discriminer la nature du signal rendu (sol, plante, bâti…).

 

Quelques ressources pour approfondir :

Articles sur le LIDAR du carnet des goûters de la géomatique

Un article de la presse locale sur les acquisitions de la MSH

Nuninger, L et all (2010). LiDAR : quel apport pour l’analyse des paysages ?

Nuninger, L. (dir). LIDOR. Acquisition, traitement et analyse d’images LiDAR. Pour la modélisation des paléo-reliefs de la plaine littorale du Languedoc oriental

Kokalj et al. (2011). Application of sky-view factor for the visualisation of historic landscape features in lidar-derived relief models

Doneus (2013). Openness as Visualization Technique for Interpretative. Mapping of Airborne Lidar Derived Digital Terrain Models

Le poster présenté lors du colloque est visible à la MSH, accompagné des autres posters réalisés sur le LIDAR par la GEOBFC. Il sera prochainement téléchargeable en ligne.

Merci à Emmanuel et Laure pour leur relecture attentive.

 

Formation continue et prochaine séance des goûters

Plusieurs offres de formation peuvent intéresser les géomaticiens et les archéologues. D’abord, une école d’été organisée par l’ENSG : « La photogrammétrie au service des archéologues et des architectes » à Forcalquier du 25 au 29 août 2014. Dernier délais pour l’inscription : 30 juin.

Ensuite, un MOOC sur le logiciel R proposée par la plate-forme FUN. Début des cours le 13 avril !

Enfin, en raison des multiples jours fériés du mois de mai, le prochain goûter de la géomatique aura lieu le jeudi 5 juin 2014 à 15h.

N’hésitez pas à consulter l’Agenda et à vous y abonner !