Les cartes et photographies aériennes

Le travail sur des cartes anciennes est complexe. Il n'existe pas d'inventaire exhaustif de tous les documents dressés au cours des derniers siècles. A partir des recherches dans les archives des différents acteurs du fleuve, il a ainsi été possible d’étudier des documents anciens (XIX^e siècle) non référencés dans les administrations et les services de gestion du fleuve. Pour les documents plus récents, les bases de données et l’informatisation ont facilité la recherche et l’acquisition des documents.

Les documents concernant le fleuve et son fonctionnement sont nombreux. Dans le temps imparti pour l’étude, le choix a été fait de se concentrer uniquement sur les documents cartographiques qui pouvaient être intégrés dans un SIG, dont le but est la mise en évidence et la quantification des évolutions morphologiques du système fluvial. Toutes les données manuscrites n’ont donc pas été exploitées.

L’analyse de la chronologie des aménagements et des crues a permis dans la première partie de déterminer des périodes charnières dans le fonctionnement du chenal sous la contrainte des aménagements et des variations des flux liquides et solides, depuis le milieu du XIX^e siècle. Le rappel de ces dates clés, va permettre dans un premier temps de cibler et de sélectionner les documents qui se révèlent les plus pertinents pour l’analyse de l’impact de chacune des variations des contraintes (locales ou à l’échelle du bassin versant), dans le système fluvial aval.

Par la suite les documents acquis pouvant correspondre aux critères qui viennent d’être définis seront décrits et analysés en vue de leur intégration dans un SIG.

1.1.1. Pré-requis

La première partie de ce travail a montré que les dates clés de l’évolution du système fluvial du bas Rhône correspondent d’une part à l’évolution de la contrainte hydroclimatique et sédimentaire, d’autre part aux phases de l’aménagement local.

Les premières caractérisent le fonctionnement du bassin amont :

• Rréduction de la fréquence des fortes crues à partir du troisième quart du XIXe siècle et très faible hydraulicité des années 1960-80.

• Diminution progressive des apports solides (MES et charge de fond) entre les années 1850 et 1960, au fur et à mesure de la stabilisation des versants, puis de la conquête des marges alluviales par les ripisylves.

• Réduction drastique du transit de la charge de fond par les barrages et les extractions à partir de 1950, des apports de MES de la Durance après 1960. Les dates clés sont donc la fin du XIXème siècle, puis les années 1950-60.

Les phases de l’aménagement local sont :

• L’homogénéisation des digues insubmersibles entre 1840 et 1893.

• La construction de digues submersibles qui déconnectent les lônes du chenal principal et réduisent sa largeur à partir de 1855 mais surtout 1876.

• La construction des casiers dits Girardon.

• Sur le Petit Rhône, les travaux d’amélioration de la navigabilité à partir de

Les dates clés sont donc dans la seconde partie du XIX^e siècle, entre 1911 et 1938, puis en 1980 sur le Petit Rhône

A partir de ces périodes charnières dans l’évolution du système, les cartes disponibles et exploitables pour étudier l’occupation du sol ne sont pas nombreuses. Il faut noter également, qu’avant 1864, les données cartographiques ne se rapportent pas à un référentiel commun unique, ce qui limite les possibilités de comparaison et de quantification¹⁹.

Dans la deuxième moitié du XIX^e siècle, les progrès de la cartographie et l’intérêt porté aux grands axes fluviaux pour la navigation et la protection contre les inondations, amènent les ingénieurs des P&C et d’autres services de l’Etat à réaliser des cartes tout à fait utilisables. L’exploitation des photographies aériennes peut, elle, débuter à partir de la seconde guerre mondiale et des campagnes de photographies aériennes réalisées par les américains entre 1942 et 1945. Elles permettent de suivre l’évolution du chenal et des aménagements locaux depuis la fin des derniers grands travaux (à l’échelle locale, les casiers Girardon) en 1938. La totalité des documents utilisés est détaillée ci-dessous. Ils concernent principalement le Rhône en amont de la diffluence et le Petit Rhône. Quelques documents se réfèrent toutefois au Grand Rhône car ils apportent des données nouvelles sur la connaissance du milieu et de son évolution.

1.1.2. L’Atlas des Ponts et Chaussées de 1876

Ce document porte comme titre : « Atlas du Rhône, du Pont de Donzère à la mer » (Atlas des P&C). Il est dressé au 1/10 000 entre 1870 et 1876 par le Service Spécial du Rhône des P&C. Sa projection est complexe. Le cartouche mentionne :

[On a levé le plan du Rhône et de ses rives en prenant pour base une triangulation

spéciale rattachée à celle de la carte du Dépôt de la Guerre. Cette triangulation a embrassé

une largeur variable suivant les conditions topographiques des diverses parties du Cours du Rhône et en moyenne une largeur de trois mille mètres. Le levé du plan s’est étendu sur une zone comprenant de chaque côté une largeur moyenne de 300 mètres à partir de la berge qui limite le lit du fleuve. Au-delà de cette zone le plan a été déduit des plans du Cadastre, qu’on a révisés en y indiquant tous les changements survenus depuis leur confection, de manière à représenter l’état actuel des lieux en relevant tous les points donnés par la triangulation.

Les points du canevas trigonométrique ont été rapportés à une méridienne principale et à sa perpendiculaire passant l’une et l’autre par l’arête aval de la culée gauche du pont de la Mulatière à Lyon. Ce repère a été choisi également pour le point de départ du bornage

kilométrique. Chaque feuille est divisée en carreaux dont les côtés disposés parallèlement à ces lignes présentent un kilomètre de longueur. Chacune des divisions est désignée par un numéro exprimant sa distance en kilomètre à la ligne principale qui lui est parallèle, et une des lettres E, O, N, S, indique son orientation. Une méridienne et sa perpendiculaire appartenant au canevas de la carte du Dépôt de la Guerre sont en outre tracées sur la feuille avec l’indication de la longitude et de la latitude exprimées en grades. Chaque point peut être ainsi rapporté au repère de la Mulatière ou de la carte de la Guerre.

Le Rhône est représenté en eaux moyennes.

Le périmètre du champ de l’inondation de 1856 a été tracé d’après les observations faites directement et les documents recueillis sur les lieux.

Les hachures indiquant le relief du sol, sont disposées d’après celles de la carte du Dépôt de la Guerre]

Cette carte a donc un référencement spécial, identique à celui de la carte du Dépôt de la Guerre, levée entre 1821 et 1866 avec un canevas géodésique de Bonne (projection sur un plan tangent, avec le centre de projection proche d’Aurillac). Mais l’origine de la triangulation de l’Atlas est prise sur le pont de la Mulatière à Lyon. Or ce repère n’existe plus et aucun service de l’Etat n’a de trace de sa position (après recherches auprès de l’IGN et de la CNR). La présence d’une seule méridienne par feuille et de sa perpendiculaire, dans le système de projection de la carte du Dépôt de la Guerre, empêche un géoréférencement direct des planches.

Cet Atlas présente une définition de l’occupation du sol très fine en distinguant les types de cultures, les affleurements sableux, graveleux ou rocheux... (Figure 30). Les aménagements sont aussi clairement identifiés, avec pour chacun d’eux le nom, la longueur et le type et, selon le cas, la date prévue de construction ou l’état actuel (Figure 31). Le Rhône en aval de Beaucaire est représenté sur 2 feuilles : la planche « Bas Rhône » n°38 : Beaucaire, Tarascon et la planche « Bas Rhône » n°39 : Arles, Fourques. Le Petit Rhône est lui représenté sur 6 planches « Bas Rhône » numérotées de 40 à 45.

L’intégration de ces cartes dans le SIG est faite par rectification et géoréférencement à partir de points d’amer communs avec l’Orthophoto IGN de 2003 sous le module de Géoréférencement d’ArcGis 9.1. L’erreur RMS (Root Mean Square) est inférieure à 3 m sur chacune des feuilles (Raccasi et al., 2005b).

Figure 30 : Légende de l'occupation

1.1.3. Les cartes de la première décennie du XX

siècle

Des plans ont été levés par l’ingénieur Branciard, dits « Plans Branciard », entre Beaucaire et Arles en 15 planches, entre 1906 et 1907 (3 planches ne sont pas datées) au 1/2 000. Deux planches au 1/5 000 couvrent la totalité de l’espace entre Beaucaire et la diffluence (Tableau 5). Le géoréférencement n’est pas mentionné sur les plans, mais une étude rapide des orthogonales de projection, montre que c’est ici aussi, comme sur l’Atlas de 1876, la projection spéciale rattachée à la carte du Dépôt de la Guerre qui a été utilisée, avec l’origine positionnée sur le pont de la Mulatière à Lyon. Ces planches sont très précises sur le chenal du Rhône, les bancs de sable et les aménagements, mais la plaine d’inondation entre les digues insubmersibles n’a pas été levée (Figure 32).

Planche Date Echelle

4° arrondissement –F56-Km268 27 février au 22 décembre 1906 1 / 2 000 4° arrondissement –F57-Km269 20 avril au 27 novembre 1906 1 / 2 000 4° arrondissement –F58-Km269 12 avril au 31 juillet 1906 1 / 2 000 4° arrondissement –F59-Km270 à 271 Inconnu 1 / 2 000 4° arrondissement -F60-Km270 20 avril au 7 août 1906 1 / 2 000 4° arrondissement -F61-Km272 à 273 26 avril au 23 août 1906 1 / 2 000 4° arrondissement -F62-Km272 25 mai au 09 août 1906 1 / 2 000 4° arrondissement -F63-Km273 à 274 1er juin au 19 août 1906 1 / 2 000 4° arrondissement -F64-Km275 7 juin 1906 au 7 janvier 1907 1 / 2 000 4° arrondissement -F65-Km276 5 janvier 1906 au 9 janvier 1907 1 / 2 000 4° arrondissement -F66-Km277 à 278 5 janvier 1906 au 14 mars 1907 1 / 2 000 4° arrondissement -F67-Km279 10 septembre 1906 au 19 mars 1907 1 / 2 000 4° arrondissement -F68-Km280 14 septembre 1906 au 10 avril 1907 1 / 2 000 Planche 59 -Km270 à 276 Inconnu 1 / 5 000 Planche 60 –Km277 à 283 Inconnu 1 / 5 000

Tableau 5: Liste des planches Branciard du secteur d'étude

Après des recherches aux Archives de l’IGN, la seule carte existante pour compléter les informations des Plans Branciard sur les marges fluviales, est la carte d’Etat Major dressée en 1866 au 1/80 000 et mise à jour en 1906 avec une amélioration de la résolution (1/50 000). Deux planches recouvrent la cartographie des Plans Branciard : Avignon S. O. et Arles (planches 222 et 234). La projection utilisée est Lambert III Sud avec un quadrillage kilométrique.

Figure 32 : Exemple de la qualité des Plans

Le géoréférencement des plans Branciard est soumis à la pauvreté des points d’amer disponibles ; l’erreur RMS moyenne est donc comprise entre 3 et 5 m en fonction des planches.

1.1.4. Les photographies aériennes de la Seconde Guerre Mondiale

Pendant la Seconde Guerre Mondiale, l’armée américaine a réalisé une campagne photographique aérienne des zones littorales. Le Rhône, axe de communication, et la Camargue, zone potentielle de débarquement ont donc fait l’objet d’une mission photographique. Ces clichés apportent la première information photographique aérienne verticale pour le Rhône aval. Les photographies sont en noir et blanc, à une échelle de 1/24 000, mais les planches contacts sont rayées et les bords des photos brûlés. La date exacte de prise de vue n’est pas mentionnée. Seule la planche n°37, se rapportant à l’entrée nord de la lône du Pillet, offrant un géoréférencement satisfaisant, sera utilisée comme repère dans l’étude de la lône du Pillet.

1.1.5. Les cartes IGN depuis 60 ans

A la fin de la Seconde Guerre Mondiale, les cartes disponibles sont des reproductions de la carte de 1906 rééditée en 1941 ;. Sur le bas Rhône, les cartes sont ensuite dressées, dessinées et publiées entre 1950 et 1952 d’après des levés stéréophotographiques aériens, complétés sur le terrain en 1945-49. Les cartes sont dessinées par planche au 1/50 000 et chaque planche est divisée en huit sous planches au 1/20 000. Elles sont référencées en Lambert III Sud sur un quadrillage kilométrique qui permet d’obtenir une erreur RMS quasi nulle.

Planche Date Echelle

Carte des Stes Maries de la Mer. Feuille XXIX-44 et 45

levés stéréotophotographiques aériens de 1951 complétés sur le terrain en 1947-48

1 / 50 000 et 1 / 20 000 Carte de Nîmes. Feuille XXIX-42 levés stéréotophotographiques aériens de

1950 complétés sur le terrain en 1945-46

1 / 50 000 et 1 / 20 000 Carte d’Arles. Feuille XXIX-43 levés stéréotophotographiques aériens de

1952 complétés sur le terrain en 1949

1 / 50 000 et 1 / 20 000 Tableau 6 : Liste des cartes IGN des années 1950

Les cartes au 1/25 000, sont les documents cartographiques les plus précis fournis par l’IGN dans le commerce. Depuis la mise à jour de 1994, elles existent dans le format numérique géoréférencé en Lambert III Sud directement exploitable dans un SIG. Sur la zone d’étude, deux dates sont disponibles : 1994, puis une mise à jour en 2005 sur la base des photographies aériennes de 2003 (qui ne servira ici que de support cartographique).

1.1.6. Les photographies aériennes

En 1962, l’IGN réalise une campagne de photographies aériennes qui couvre le Rhône entre Beaucaire et Arles. Ces photos sont prises le 23 juin 1962 entre 12 et 13 h au 1/25 000 et en noir et blanc. Entre Beaucaire et Arles, le secteur se divise en 5 photographies numérotées 11, 66, 67, 69 et 70.

Si pour les cartes, le niveau du fleuve est représenté par rapport au débit moyen, sur les photographies aériennes c’est le débit instantané au moment de la prise de vue qui est fixé. Pour cette campagne photographique, le débit journalier à Beaucaire pour le 23 juin 1962 est

En 1979, l’IGN réalise une nouvelle campagne de photographies aériennes. Quatre photographies en noir et blanc couvrent la zone au 1/30 000 (11, 36, 57 et 81). Les photos sont prises les 16 juillet 1979 entre 16h30 et 17h00 avec un débit horaire à Beaucaire de 850 m³ s^-1 à 16h30 et de 800 m³ s^-1 à 17h00.

Une nouvelle campagne photographique est réalisée le 5 juin 1993. Cinq photographies en noir et blanc couvrent la zone au 1/20 000 (13, 51, 54, 122 et 130). Les photographies sont prises entre 11h00 et 13h00 pour un débit horaire variant entre 1 650 et 1 700 m³ s^-1 (assimilable au module).

Le document le plus récent est la BD ORTHO de l’IGN en couleurs, datée de 2003. Les prises de vues sont faites à une échelle de 1/25 000, puis scannées et redressées pour obtenir une résolution de 50 cm pixel^-1. Ces données sont livrées géoréférencées en Lambert III Sud avec une erreur de 2 m maximum²⁰ (Figure 34). La même campagne photographique a été réalisée par l’IGN en 1998.

Figure 34 : BD Ortho de l'IGN au niveau du Mas des Tours

Enfin, pour l’aide à la réalisation de l’inventaire forestier, l’IFN s’appuie sur des campagnes photographiques en infrarouge couleur. Une mission est effectuée entre Beaucaire et Arles le 5 juillet 2000 entre 12h00 et 13h00 pour un débit horaire de 950 à 1 070 m³ s^-1. Cinq photographies couvrent la zone au 1/ 15 000 (5986, 6086, 6185, 6285 et 6385).

Dans le cadre de cette étude, c’est principalement les photographies aériennes de 2003 qui ont été utilisées, mais les autres campagnes photographiques ont servis de base à des travaux universitaires qui seront intégrés à cette recherches (Villiet, 2005; Wiederkehr, 2006; Zanetti, 2006).

1.1.7. Les levés des années 1970-1980 par la CNR pour

l’aménagement du Rhône

Les levés avant travaux, sont des plans dressés par la CNR. La zone d’étude est couverte par 9 planches à des échelles différentes. Les cartes au 1/1 000 sont dressées en 1983, pour les autres (1/2 000 et 1/5 000) la date du levé n’est pas mentionnée sur les planches (Tableau 7), mais elles sont antérieures aux aménagements du palier d’Arles car la

20 Pour plus d’informations sur ces données, se reporter à la fiche technique de la BD Ortho version 1 sur le site de l’IGN : http://www.ign.fr

lône de Matagot en aval de Beaucaire n’est pas encore comblée (communication CNR). Ces cartes sont dans la projection Lambert II étendu avec un quadrillage kilométrique. L’occupation du sol est complète et compréhensible, même sans la légende employée pour la construction de la carte. Les aménagements sont bien représentés : les analyses comparatives et les observations de terrain permettent de les identifier clairement (Figure 35). Le géoréférencement génère une erreur inférieure au mètre

Planche Date Echelle

Arles, zone portuaire, Feuille 1 Avril 1983 1 / 1 000 Arles, zone portuaire, Feuille 2 Avril 1983 1 / 1 000 Arles, Feuille 40E Inconnu 1 / 2 000 Arles, Feuille XX4 Inconnu 1 / 5 000 Arles, Feuille XXI4 Inconnu 1 / 2 000 Arles, Feuille 40E Inconnu 1 / 2 000 Valabrègues, Feuille 45EF Inconnu 1 / 2 000 Valabrègues, FeuillesXXII-3 Inconnu 1 / 5 000 Valabrègues, FeuillesXXIII-3 Inconnu 1 / 5 000

Tableau 7 : Liste des planches avant travaux de la CNR sur le secteur d’étude

Figure 35 : Levés cartographiques avant travaux de la CNR en amont de la lône du Pillet

1.1.8. Bilan des documents 2D disponibles

Le référencement des cartes et photographies aériennes montre une relativement bonne résolution spatiale (entre 1/2 000 et 1/30 000) pour chacun des documents exploités, si ce n’est pour la carte d’Etat Major qui renseigne la plaine inondable en 1906 (1/50 000).

Pour la résolution temporelle, on constate que plusieurs dates clés sont bien renseignées : le troisième quart du XIX^e siècle et la première décennie du XX^e siècle sont illustrés par la Carte des Ponts et Chaussées, les Plans Branciard et la première édition de la carte au 1/50 000.

A partir des années 1950, l’illustration est très riche et permet d’encadrer la construction du barrage de Vallabrègues (photos aériennes et cartes des années 1960, puis 1979-80, levés de la CNR pour l’aménagement), puis les grandes crues de la fin du XX^e siècle. Malheureusement, les années 1910-1950, correspondant aux aménagements Girardon et à une période importante de l’évolution du bassin-versant, ne sont illustrées par aucun document.

Pour effectuer l’analyse de l’évolution du système fluvial depuis le milieu du XIX^e siècle, c’est donc l’Atlas des P&C, les plans Branciard, les plans CNR et la photographie aérienne de 2003 qui seront exploités pour le secteur Beaucaire Arles.

A une échelle temporelle différente, il n’existe pas de base cartographique pour la période 2004-2007 : Les photographies aériennes les plus récentes sont datées de 2003 et il n’existe donc pas de photographies montrant l’état du système après la crue de 2003. Une campagne de photographies aérienne a bien été réalisée par la DIREN pendant la crue pour effectuer une cartographie des dégâts (SIEE et al., 2005), mais les eaux ne s’étant pas encore retirées lors du survol, elle ne permet pas de déterminer les impacts morphologiques de l’événement.