Outils e t méthodes d e la recherche : Les systèm es d'information
Méthodes de collecte
et traitement de
l’information
Le cas de la vallée de l’Aisne
(fouilles
e t
données
Michèle Chartier (UMR ArScAn - Protohistoire européenne)
C ette contribution expose succinctem ent les principales é ta p e s qui ont préludé à la constitution d e la b a s e d e d o n n é e s sp atiale d e la vallée d e l'Aisne.
L'un des axes du p rogram m e d e recherche d e l'équipe protohistoire e u ro p éen n e repose sur l'étude d e s transformations du milieu sous la pression anthropique dans la vallée d e l'Aisne depuis l'aube d e l'holocène. L'objectif poursuivi d e m e u re la détermination d e s relations entre les contraintes environnem entales et révolution des formes d'organisation socio-économ iques à l'échelle régionale e t micro régionale, mais il sera alors a b o rd é par l'intermédiaire d'une exploitation plus rationnelle d'une importante docum entation th ém atique e t d es d o n n é e s constam m ent fournies par le terrain au fil des ans.
L'ensemble d e la do cu m en tatio n réunie sur la vallée d e l'Aisne est, à c e jour, considérable :
• vingt an n é es d e fouilles ont permis d e mettre au jour e t d'étudier plus d e deux sites bien d a té s e t d e répertorier plus d e huit cents gisements ;
• nom breuses c a rtes thém atiques : topographie, géologie, hydrogéologie, p é d o lo g ie , archéologie, c a rte s des terres agricoles ;
• plusieurs milliers d e clichés photographiques aériens ;
• des im ages satellitaires : une sc è n e Thématique M apper (sept canaux dont un therm ique) e t une s c è n e Spot.
Ces deux derniers types d e docum ents perm ettant d e déterminer, en principe : • . les é ta ts d e surface (érosion, sédim entation) ;
• . la vég étatio n ;
• . les structures géom orphologiques héritées (chaos d e blocs sur les versants, extension d e la zone inondable antérieurem ent aux am é n a g e m e n ts actuels...);
• . les a m é n a g e m e n ts actuels ou anciens (parcellaire).
La formalisation d'u n e information essentiellement localisée et l'établissement d'une b a s e d e d o n n é e s spatiales se révélèrent rapidem ent une nécessité pour valoriser ce s connaissances. Une telle a p p ro c h e doit conduire, par l'intermédiaire d e l'analyse spatiale, à affiner d a v a n ta g e la perception d e s m odalités d e l'emprise anthropique sur le milieu. A c e tte fin, il a sem blé pertinent d'utiliser des outils d 'a n a ly se spatiale a d a p té s à c e tte problém atique, com m e les systèmes d ’informations géographiques.
Systèmes d'informations géographiques (SIG)
Pour m ém oire rap p elo n s qu'un systèm e d'informations géographiques (SIG ou GIS en anglais) est «un systèm e informatique perm ettant à partir d e diverses sources, d e rassembler e t organiser, d e gérer, d'analyser e t d e com biner, d'élab o rer e t d e présenter des informations localisées g éo g ra p h iq u em e n t contribuant notam m ent à la gestion d e l'e s p a c e » (définition a d o p té e par le comité scientifique du colloque « Intégration d e la photogram m étrie e t d e la télédétection dans les SIG », Strasbourg, 1990).
L'ensem ble d e la vallée est pratiquem ent couvert pour les thèm es les plus courants (sites, hydrographie, to p o g rap h ie e t c a rtes dérivées). La question d e la couverture pédologique très com plexe à numériser reste entière à c e jour. Le program m e « dynam iques hommes e t milieux » axé sur les apports d e la téléd étectio n satellitaire a permis d'enrichir la base d e d o n n é e s spatiale.
Outils e t méthodes d e la re ch e rch e : Les systèm es d'information
Le système d'information géographique perm ettra, en outre, d e définir les -secteurs favorables à l'implantation d'habitats en relation a v e c les donn ées du milieu et la structuration sociale e t é c o n o m iq u e d e s com m unautés. C e t a s p e c t est très important dans la mesure où il serait possible d 'a p p ré h e n d e r d ’autres ensem bles géom orphologiques. En effet, jusqu'à présent, seules les plaines alluviales ont fait l'objet, en relation av ec les fouilles d e sau v etag e en ballastières, d'un suivi a rc h éo lo g iq u e systém atique p a r l'équipe. Un investissement similaire sur les versants et les plateaux n'est p a s en v isa g e ab le . Il est d o n c nécessaire d e trouver une au tre m éth o d e d'approche efficace e t minimisant les opérations lourdes sur le terrain.
La création du m o d èle conceptuel des données suppose une structuration d e l'information. C e tte information sera d'ordre thém atiq u e et spatial, en fonction d e la problém atique g énérale.
La mise en œ uvre d 'u n système d'inform ation géograp hique
Dans c e tte optique, plusieurs phases d e travail se distinguent :
• la c o lle cte d e l'information issue d e sources multicritères (topographie, géologie, g éo m o rp h o lo g ie, archéologie, occupation du sol, urbanisation...);
• l'échantillonnage en relation a v e c la variabilité des échelles a d o p té e s . Il existera, e n effet, plusieurs échelles d'analyse : en premier lieu, une échelle conventionnelle au 1 /25 000 ; ensuite, d e s échelles choisies e t divisibles 1/10 000, voire 1/5000 ou m êm e plus grandes pour des secteurs stratégiques, notam m ent les sites archéologiques ;
• Par ailleurs, c e t échantillonnage suppose un r e c o d a g e des docum ents cartographiques thém atiques préexistants. En effet, il n'est pas question, p ar exem ple, d'exploiter la c a rte g é o lo g iq u e en représentant les type d e terrains selon les â g e s mais d e m ettre e n é v id e n c e les secteurs très favorables, favorables, moyens, défavorables, très défavorables (pour la stabilité e t la résistance des roches) et les ressources en matières prem ières.
Banque de d o n n ée sur l’Aisne : base de données spatiale produite par le SIG (format ARC / INFO)
• Localisation des sites et base attributaire associée (datation, fonction, niveau hiérarchique ...) ; cartes dérivées : illumination, pentes, orientation; ca rte d 'o c c u p a tio n du sol au 1/30 000, issue du traitem ent d e s données satellitaires TM ; composition colorée TM ;
• c a rte d e visibilité pour un point d e vue donné ;
• c a rte d e distances cumulées (partir d'un point, d'un cours d 'e a u , ...) ;
• im ag ées rehaussées e t issues d e traitements spécifiques (en c o re exploratoire).
L'exploitation d e c e tte base
L'exploitation d e c e tte b a se s'organise autour d e six é ta p e s d e travail : • manipulation d e l’information (thém atique e t spatiale) ;
• sélection d e l'information en fonction d e la problém atique à traiter; • extraction d e c e tte information ;
• traitem ent d e l’information (ca d ra g e des cartes, mise à l'échelle com m une, calculs statistiques...); • visualisation, éventuellement en trois dimensions, d e l'ensem ble d e l'information réunie e t traitée, par
l'intermédiaire d'un m odèle numérique d e terrain (MNT) ;
• simulations a v e c retours éventuels e t si nécessaire, aux bases d e d o n n ées initiales.
Les résultats a tte n d u s vis-à-vis des recherches antérieures
• Un traitem ent et une gestion élaborés d'une information multicritères, il sera en particulier possible d ’intégrer les acquis issus d e diverses ATP : « Archéométrie » (1988), « Matières prem ières » (1989), « Archives d e fouilles » (1991) e t « Grands travaux d'archéologie métropolitaine » (1992) ;
• une com binaison étroite des données thém atiques : spatiales/tem porelles ;
• la création, à partir d e cartes préexistantes, d e nouveaux docum ents cartographiques, graphiques, réalisation d e calculs m athématiques, tels q u e : des cartes d e valeurs d e pente, d'exposition, d e finage, d e drainage, ... ; des profils e t d e s coupes, d es points d e v u e (localisation stratégique des sites), ... ; des calculs d e distances (chem inem ents), d e surfaces e t v o lu m e s,... ; • une visualisation en trois dimensions a v e c la possibilité d e g é n é re r des scénarios d'exploitation d e
l'e sp a c e (localisation stratégique des sites, e s p a c e visible e t maîtrisé depuis un p o in t ou un site...); • la possibilité d e repérer plus aisém ent les milieux favorables à l'implantation d e sites, réduisant ainsi
les prospections aléatoires et la lourdeur des investigations sur le terrain, ré g é n é ra n t ainsi les extrapolations théoriques et les modélisations proposées à c e jour ;
• la création d'une chaîne d'opérations sem i-autom atisées reproductibles dans d 'a u tre s régions.
Outils e t m éthodes d e la recherche : Les systèmes d'information
Q uelques remarques sur l'intégration des données spatiales dans le système in fo rm a tiq u e
C ette intégration peut s'effectuer sous deux formes : par numérisation d ire c te d e l'information (saisie sur ta b le à digitaliser ou à l'écran) ou par l'intermédiaire d e fichiers déjà constitués. De ces deux m odes, le prem ier représente une opération lourde e t fastidieuse qui d e m a n d e une sérieuse réflexion préalable quant
à l'échelle e t le m ode d e structuration des données spatiales. À titre d'exem ple, o n citera :
• une carte topographique reconstruite à partir d e la c a rte des courbes d e niveau au 1: 25 000e e t celle des points cotés, indispensables à relever notam m ent dans les zo n es très plates, dépourvues d e courbes d e niveau ;
• ca rte du réseau hydrographique principal e t secondaire a v e c les caractérisations des drains canalisés, des sources e t des gravières ;
• une ca rte géologique dont les données ont é té extraites sous la form e d e polygones d'une c a rte au 1/50000 (pour une partie d e l'e s p a c e d 'é tu d e ).
On n'insistera jamais assez sur les problèm es d e form at d e fichiers rencontrés lors d e l'exploitation d e fichiers préexistants (construits) sous d'autres logiciels et sur d e s plates-formes différentes. C e fut le cas lorsqu'il a fallu importer la base d e données des sites archéologiques (plus d e mille deux c e n ts sites au total) dans le systèm e d e gestion d e base d e d o n n ées INFO. C e fichier issu du logiciel File M aker Pro et form até sous Macintosh a nécessité un important n ettoyage en vue d e son transfert, via une plate-form e PC, sous Unix. C e bref exposé visait à discuter la constitution d 'u n e b a s e d e données à une é c h e lle régionale. La suite logique d e c e travail est une exploitation d e c e tte b a s e via l'utilisation d es outils d e l'analyse spatiale. C ela s u p p o se la constitution d'une d é m a rc h e co h é re n te tenant co m p te d e critères descriptifs spécifiques à l'e s p a c e (distance, hom ogénéité, hétérogénéité...) e t du ch an g em en t d 'é c h e lle (m icro-régionale).
Dans la continuité d e c e texte, on peut consulter l'article d e G. Wunsch qui c o rresp o n d au séminaire qu'il a p rése n té c e m êm e jour, où il a b o rd e la modélisation et l'analyse statistique sur d e s problém atiques archéologiques.
Éléments bibliographiques
Johson 1. MacLaren North. 1997. Archaeological Applications o f GIS. Proceedings of Colloquium IL UISPP Xlllth Congress,
Forli (Italie), septem bre 1996. Sydney : Sydney University A rchaeological Methods Series, 5 (sur cédérom ).
1998. M ethodological Trends and Future Perspectives in th e Application of GIS in A rch aeology. Archeologia e Calcolatori, 9. (ta revue Archeologia e Calcolatori sur Internet: http://w w w .cisadu2.let.unirom al.it/iaei
Wunsch G. 1997. Patrones d e distribuciônes y agru p acion es espaciales: reflexiones sobre el test del vecino mds proximo en 3D. Archeologia e Calcolatori. 8.
