La cartographie assistée par ordinateur

Par Anne-Lise Pestel

L’étude des sociétés anciennes passe par l’étude de l’espace qu’elles ont produit. La réalisation de cartes est donc indispensable en archéologie.

 

 

 L’intérêt de la cartographie et les problèmes qu’elle pose en archéologie

Une des premières tâches de l’archéologue est de situer ses découvertes dans l’espace. L’étude des sociétés anciennes passe par l’étude de l’espace qu’elles ont produit. La réalisation de cartes est donc indispensable en archéologie. Elle permet de travailler à différentes échelles : à l’échelle du site, à l’échelle régionale -lorsque par exemple l’on cherche à étudier le site en relation avec le milieu naturel, avec les lieux d’approvisionnement-, à l’échelle supra régionale -notamment lorsque l’on s’intéresse aux aires de diffusion-. La carte n’est donc pas uniquement une manière de présenter un site, des données particulières mais aussi un outil d’analyse. La réalisation de carte permet en effet de créer de nouvelles données, d’appréhender de nouveaux phénomènes. Les cartes de répartition ont ainsi permis d’appréhender des réseaux d’échanges.

En archéologie, la réalisation de cartes se heurte presque systématiquement au problème du caractère lacunaire des données à cartographier. En effet, les cartes ainsi réalisées représentent toujours un état de nos connaissances. Les données cartographiées sont celles auxquelles nous avons accès. Ainsi si l’on dresse des cartes de répartition d’objets ou de sites antiques, les vides qui apparaissent sur la carte peuvent s’expliquer de différentes manières. Ils peuvent correspondre à une répartition différente de ces sites ou de ces objets dans l’Antiquité. Il convient alors de chercher à expliquer ces différences de répartition en fonction de facteurs différentes : la nature du sol ou l’ensoleillement par exemple s’il s’agit d’établissements ruraux. Ils peuvent cependant aussi correspondre à une moins bonne conservation des vestiges archéologiques dans telle zone par rapport à telle autre zone, que ce soit la nature du sol ou son occupation actuelle qui soit en cause. Ces vides peuvent enfin correspondre à des zones non prospectées, non fouillées, sur lesquelles nous ne disposons donc d’aucune information. Il convient donc toujours de garder à l’esprit ce caractère nécessairement lacunaire des données cartographiées lorsque l’on interprète ces cartes archéologiques.

 

 Les différents types de cartes

L’on peut distinguer trois types de cartes :

  • Les cartes d’inventaires. Il s’agit de répertorier ce qui est présent en chaque point de l’espace représenté. On peut donc ranger dans cette catégorie les cartes topographiques, les cartes routières, les cartes géologiques, les cartes de la végétation, etc.
  • Les cartes d’analyse. Ces cartes lient la localisation d’une donnée et la représentation de la valeur de celle-ci. Cette valeur peut être qualitative, quantitative ou les deux. On peut ranger dans cette seconde catégorie les cartes en points, les cartes en symboles proportionnels, en symboles qualitatifs, les cartes de réseaux, les cartes de flux, les cartes en aires, etc. Les cartes de répartition utilisées en archéologie sont des cartes d’analyses.
  • Les cartes de synthèse. Ce sont des cartes superposant et mettant ainsi en relation différents thèmes. Il s’agit en réalité de la superposition de plusieurs cartes d’analyse.

 

 Les différents types de logiciels informatiques et les cartes qu’ils permettent de réaliser

Les logiciels de dessin vectoriel

Il s’agit de logiciels de dessin assisté par ordinateur qui offrent de nombreuses possibilités d’utilisation. La cartographie n’est qu’une de ces possibilités. En archéologie ils sont en effet également utilisés pour dessiner le profil de céramiques par exemple. Il existe deux types de logiciels de dessin. Ceux qui fonctionnent en mode raster et ceux qui fonctionnent en dessin vectoriel. Dans le système raster, la construction du dessin se fait point par point. Chaque point se voit attribuer des coordonnées et une couleur, ce sont les pixels ou cellules. Dans le système du dessin vectoriel, les éléments représentés se voient attribuer une équation du type :
y= ax3 + bx² + cx + d
où x et y représentent les coordonnées des points.

L’équation peut représenter un point, un tracé linéaire ou un polygone. Plusieurs informations y sont attachées : les coordonnées du point de départ et du point d’arrivée, l’épaisseur du tracé, la couleur du trait et la couleur de la surface englobée par la courbe. L’avantage de ce deuxième système sur le premier est qu’il demande beaucoup moins de mémoire. Le plus utilisé de ces logiciels est le logiciel Adobe Illustrator, mais il existe également des logiciels téléchargeables gratuitement comme par exemple le logiciel Inkscape.

Ces logiciels permettent de réaliser des cartes restant relativement simples et ne demandant pas une analyse poussée des données. Ils permettent surtout de réaliser des cartes d’inventaire ou des cartes de synthèse simples, de réaliser des schémas.
Dès lors que les données à cartographier sont nombreuses, il est préférable d’utiliser un logiciel de cartographie statistique ou un SIG (système d’information géographique). Les logiciels de dessin vectoriel reposent sur un système de calques (Cf. schéma ci-dessous à gauche et la fenêtre à droite : A et B sont deux calques qui pourraient correspondre dans notre exemple au fond de carte et au réseau hydrographique par exemple).

 

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Chacun de ces calques est une des couches de la carte finale. L’on peut ainsi faire la carte d’un site archéologique en représentant sur des calques différents le réseau hydrographique, les structures correspondant à une première époque d’occupation, celles correspondant à une deuxième époque d’occupation, le réseau routier actuel qui traverse le site, etc. L’intérêt de ces différents calques réside dans la possibilité d’en occulter, d’en sélectionner ou d’en verrouiller certains. Ils permettent de structurer plus facilement la carte. Chaque élément tracé est placé dans un calque et peut être nommé (C et D sont deux éléments placés dans le calque B).

Le premier de ces calques est en général le fond de carte initial à partir duquel l’on va travailler. Il peut s’agir par exemple d’une carte IGN scannée, d’une photographie aérienne ou encore de la carte de Cassini. Sur un deuxième calque l’on va ainsi pouvoir retracer les routes, sur un troisième les cours d’eau afin de créer son propre fond de carte. Pour importer un fond de carte existant ou une image dans un calque, il suffit de cliquer dans le menu Fichier sur Importer et de choisir le fichier à importer.

 

Les principaux outils d’Adobe Illustrator et leur utilisation :

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Les logiciels de cartographie, d’analyse thématique et statistique

Ces logiciels permettent de croiser des informations géographiques et des données statistiques. A la différence des premiers logiciels, ils permettent donc, par exemple, non plus seulement de cartographier la répartition d’un type d’objet, mais également de représenter pour chaque point son importance numérique. L’utilisation de ces logiciels suppose que l’on dispose de données suffisamment nombreuses et fiables pour se livrer à une étude statistique. Cette condition n’est évidemment pas toujours remplie en archéologie. On peut naturellement faire ce type de carte avec un simple logiciel de dessin, mais les logiciels de cartographie statistique font gagner du temps et permettent de multiplier les cartes à partir du même fond de carte. Ils effectuent de plus tous les calculs, qu’il s’agisse des pourcentages ou du nombre de classes retenu pour ordonner les données. La plupart de ces logiciels comporte une banque de fonds de carte disponibles et utilisables. Il s’agit cependant en général de frontières nationales, régionales ou départementales. Aussi est-il parfois nécessaire de créer son propre fond de carte, soit à partir d’un logiciel de dessin vectoriel comme Inkscape ou Adobe Illustrator, soit à partir de logiciels de dessin directement liés aux logiciels de cartographie statistique. Ainsi les logiciels Cartes&Données (logiciel payant) et Philcarto (logiciel gratuit) fonctionnent respectivement avec les logiciels C&Dnum et Phildigit. Il est préférable d’utiliser ces derniers logiciels plutôt que d’autres logiciels de dessin vectoriel, afin d’éviter les problèmes de conversion des fichiers. Ces logiciels de dessin fonctionnent de la même manière que ceux vus précédemment : on redessine un fond de carte à partir d’une carte scannée.

Il est impératif de nommer chacun des éléments dessinés et le calque dans lequel il s’insère afin de pouvoir les associer aux données correspondantes ainsi que de préciser leur nature, à savoir s’il s’agit d’un point, d’une ligne ou d’une surface. En effet, suivant la nature de l’élément, les modes de représentation de seront pas les mêmes : plages de couleurs pour les surfaces, cercles proportionnés pour les points, traits d’une épaisseur proportionnée pour les lignes.

 

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Une fois le fond de carte dessiné, on l’exporte dans le logiciel de cartographie statistique, Philcarto dans l’exemple présenté. Lorsque on ouvre ce logiciel, on choisit tout d’abord le fond de carte que l’on va utiliser, puis le fichier de données lui correspondant. Ce fichier doit être dans un format texte ou un format Excel. Les colonnes doivent correspondre aux différents types de données, les lignes aux différents éléments que l’on a dessinés et nommés. Les noms de ces éléments doivent naturellement être identiques dans le fond de carte et dans le fichier de données. Une fois que l’on a ouvert ces deux fichiers, la boîte de dialogue suivante s’ouvre :

 

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Lorsque l’on a choisi le type de carte que l’on souhaite réaliser, il faut sélectionner la ou les variables que l’on souhaite associer aux éléments dessinés :

 

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Après cette étape, la carte est créée. L’on peut alors modifier le type de discrétisation. La discrétisation est le découpage d’une série statistique en classes, dans le but de la représenter, par exemple, en plages de couleurs différentes sur une carte. Il existe différentes méthodes de calcul pour procéder à une discrétisation. Le menu suivant permet de choisir l’une de ces méthodes :

 

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Les système d’information géographique ou SIG

Les SIG sont devenus incontournables en archéologie. Leur première utilisation en archéologie remonte aux années 1980 aux Etats-Unis. En Europe, le projet Archaeomedes lancé en 1992 fut de ce point de vue fondateur. Il s’agissait d’étudier les causes de la désertification des régions méditerranéennes depuis l’Antiquité. Ce projet a permis aux archéologues de se familiariser avec les SIG utilisés jusque là surtout par les géographes et pour l’aménagement du territoire. Il fut suivi d’un deuxième projet, Archaeomedes II dont l’objet d’étude était cette fois-ci la dynamique de l’habitat rural en France méridionale entre 800 av. J.-C. et 1600 apr. J.-C.

Il existe plusieurs logiciels de SIG. Le plus connu et le plus utilisé est Arcview, le logiciel de l’entreprise ESRI, mais il existe également des logiciels libres.

Définitions

  • Définition donnée en 1988 par le FICCDC ( Federal Interagency Coordinating Committee on Digital Cartography) : Système informatique de matériels, de logiciels et de processus conçus pour permettre la collecte, la gestion, la manipulation, l’analyse, la modélisation et l’affichage de données à référence spatiale afin de résoudre des problèmes complexes d’aménagement et de gestion.
  • Définition donnée par le CNIG en 1990 (Conseil National pour l’Information Géographique) : Ensemble de données repérées dans l’espace structuré de façon à pouvoir en extraire commodément des synthèses utiles à la décision.

Un SIG se structure en trois éléments essentiels : un fond en mode raster qui est souvent un fond de carte scanné et géoréférencé, les éléments cartographié en mode vectoriel qui sont des éléments ponctuels, linéaires ou surfaciques -également géoréférencés- et les informations alphanumériques associées à ces éléments qui sont organisées en une base de données. Les deux premiers éléments qui sont proprement cartographiques sont organisés en différentes cartes thématiques ou calques semblable à ceux des logiciels de dessin vectoriel : fond de carte, réseau hydrographique, réseau viaire, carte géologique, sites archéologique…Cette structure permet une bien meilleure manipulation des données que les logiciels de cartographie statistique. L’on peut en effet les manipuler sans cesse, associer certaines données à certaines autres, calculer des distances etc. Le SIG ne produit donc pas des cartes figées mais maniables.
Les logiciels de cartographie statistique, pour leur part, ne permettent pas d’insérer à tout moment de nouvelles données ni de confronter plus de deux types de données différentes. De plus cet outil informatique a permis de confronter des informations issues de disciplines différentes qui restaient jusque là très cloisonnées. Ils permettent ainsi de mettre en relation des plans de fouilles, des cartes anciennes, des cartes géologiques, la carte de l’occupation actuelle des sols, etc. et donc d’éclairer ces informations d’un jour nouveau, d’ouvrir de nouvelles pistes de réflexion. L’on peut en outre travailler très facilement à des échelles très différentes, qu’il s’agisse d’un secteur, du site dans son ensemble ou d’une région entière. L’association des outils cartographiques et d’une base de données rend possible la visualisation du site à différentes époques et permet donc de modéliser son évolution chronologique. L’archéologie spatiale n’est pas née avec les SIG, mais cet outil informatique a permis de systématiser les études et de les rendre beaucoup moins laborieuses. Il a également permis de grands gains de temps, et l’élaboration de méthodes nouvelles. Pour les prospections archéologiques, par exemple, l’utilisation de GPS et de SIG permet ainsi un traitement très rapide et beaucoup plus précis des informations.

 

 Webographie

Archéologie et cartographie

 

Quelques liens sur les SIG

  • Article paru dans le numéro 44 de la revue Le médiéviste et l’ordinateur en 2006 : « Un S.I.G. archéologique consacré à Narbonne antique et à son proche terroir ». Cet article est un bon exemple des applications des SIG en archéologie : lemo.irht.cnrs.fr.
  • Page du CNRS à propos du projet Archaeomedes.
  • Site du réseau ISA : Information spatiale et Archéologie.

 

Les logiciels

 

Sites offrant des fonds de carte

 


Anne-Lise Pestel
(élève littéraire 1ère année 2006)


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