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Chapitre 3. Le SIG Atlas Chauvet

p. 81-91

Dédicace

En hommage à Norbert Aujoulat.


Texte intégral

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3.1. Introduction

1Le présent Atlas repose sur une production importante de cartes originales réalisées à partir des données issues des travaux de l’équipe scientifique. Ces dernières ont été, dans un premier temps, portées sur des supports topographiques puis cartographiques (cf. supra, chapitres 1 et 2) qui ont montré leurs limites dès lors qu’il est devenu nécessaire de croiser les informations issues des différents champs disciplinaires et de les inscrire dans des approches plus intégratives. Cette volonté d’aboutir à une recherche interdisciplinaire a conduit à indexer les observations et les résultats d’analyses dans une base de données à référence spatiale, autrement dit un système d’information géographique (SIG).

2Ce chapitre présente les étapes suivies pour la construction d’un tel système, les contraintes rencontrées ainsi que les choix effectués et les conduites d’acquisition adoptées. Comme les précédents chapitres, il s’inscrit dans l’histoire et l’évolution des supports utilisés par l’équipe scientifique pour relever et reporter dans l’espace les données acquises durant les campagnes de recherche. Le SIG Atlas Chauvet a été pensé pour produire une large palette de documents cartographiques, depuis de simples cartes de localisation des objets étudiés jusqu’à des cartes complexes recoupant les données des différents domaines de recherche à même d’initier de nouveaux regards sur les géographies de la grotte. Il constitue une étape importante dans la formalisation unifiée des observations et des résultats analytiques ainsi que de leur géoréférencement dans un même système spatial.

3Dans ce chapitre, sont également abordés les nombreux apports heuristiques des productions cartographiques issues du SIG ainsi que leurs répercussions pour la compréhension de la grotte Chauvet-Pont d’Arc. Celles-ci sont présentées dans ce volume tant dans les approches thématiques de la grotte (cf. infra, chapitres 4, 5, 6) que dans les démarches plus intégrées (cf. infra, partie 3 et chapitre 7).

4À l’avenir, le SIG Atlas Chauvet est appelé à évoluer pour couvrir les nouveaux chantiers de recherche et les problématiques de conservation afin de disposer et de croiser au bénéfice de tous l’ensemble des données acquises. Le SIG ayant servi à l’élaboration de l’Atlas Chauvet (ou SIG Atlas Chauvet) est ainsi appelé à devenir à terme un SIG plus étendu : le SIG Chauvet.

3.2. Un outil informatique pour gérer des données spatiales

5Un SIG est un outil informatique spécifiquement conçu pour gérer et analyser des données spatiales. En plus de présenter une grande souplesse pour l’édition de plans et de cartes, sa spécificité majeure tient au fait qu’il comporte une base de données permettant d’associer de multiples informations à chaque élément représenté sur une carte. Un SIG offre ainsi la possibilité de créer, d’organiser, d’archiver et de présenter des données alphanumériques à la fois complexes et spatialement référencées (ou encore « géoréférencées »), mais aussi d’effectuer des requêtes spatiales et/ou attributaires et des croisements de données (par exemple : analyse de distance, de contiguïté, d’intersection, de voisinage) [fig. 24].

FIG. 24. Principes de base du SIG Atlas Chauvet.
FIG. 24 General principles of the Chauvet Atlas GIS.

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Dans tout système d’information géographique, un lien permanent existe entre une composante cartographique et une composante attributaire. Ces deux composantes sont indissociables et constituent ce que l’on appelle une « couche d’information géoréférencée » –celle-ci pouvant être vectorielle ou raster. Les couches vectorielles permettent d’individualiser l’information spatiale en « entités spatiales » ou « objets spatiaux » dont chacun est ensuite renseigné par des données de description quantitatives et/ou qualitatives. Les couches rasters sont des images géoréférencées dont chaque pixel possède des attributs. À Chauvet, la carte géomorphologique est un raster dont les points possèdent un seul attribut : leur couleur. Elle sert de fond de carte et de support à des couches vectorielles où les objets spatiaux individualisés peuvent être interrogés selon les besoins des utilisateurs.
In all geographic information systems, there is a permanent link between a cartographic component and an attribute component. These two components are indissociable and constitute a “georeferenced information layer,” created in either vector or raster format. Vector layers enable spatial information to be distinguished as “spatial entities” or “spatial objects,” which are then associated with descriptive quantitative and/or qualitative data. Raster layers are georeferenced layers in which each pixel possesses attributes. The geomorphological map of Chauvet-Pont d’Arc Cave is a raster whose points have only one attribute : color. It thus serves as a basemap and a support for the construction of vector layers on which the individual spatial objects can be interrogated according to the needs of the users.

6À ses débuts, dans les années 1990, ce type d’outil associant cartographie et bases de données était réservé à des spécialistes de la géomatique. Les avancées technologiques et méthodologiques des années 2000 l’ont rendu plus convivial et ont permis d’élargir le cercle de ses utilisateurs (Pornon 2007a). Surtout, il est désormais possible de l’employer comme un support collaboratif efficace au service de questionnements scientifiques (Pornon 2007b). Un SIG ne saurait en effet être réduit à un simple outil logiciel. C’est un outil producteur de sens dès lors qu’il est considéré comme une pièce d’un ensemble plus vaste comprenant certes une importante dimension matérielle mais aussi une indispensable dimension immatérielle englobant les acteurs, les objets géographiques, l’espace en jeu et sa spatialité. La construction d’un SIG n’a de pertinence et d’intérêt pour des utilisateurs que s’il répond à des problématiques et des attendus clairement définis en amont par ses concepteurs : derrière toute production intellectuelle, telle une carte, se trouve immanquablement un outil, ou une série d’outils spécifiques, qui en rend la réalisation possible, en modèle la forme et lui imprime un aspect ou une texture particulière. La production de cartes, comme celles construites pour l’Atlas, s’inscrit dans cette démarche.

3.3. Genèse du SIG Atlas Chauvet

7Les grandes lignes directrices du projet d’étude initial de la grotte Chauvet-Pont d’Arc ont déterminé le déroulement des recherches, la forme et les moyens d’étude mis en œuvre. En plus d’avoir permis d’obtenir un nombre important de résultats scientifiques de premier plan, ces exigences initiales ont eu plusieurs conséquences essentielles. Les impératifs liés à la conservation des sols et des parois ont conduit à réorienter sensiblement les moyens d’investigation traditionnels de l’archéologie –fouilles et étude d’objets– vers un travail essentiellement « planimétrique » et en quelque sorte « à distance » de description des lieux et des choses, plaçant du même coup l’enregistrement cartographique comme un moyen d’étude privilégié de la cavité et de ses vestiges. Par ailleurs, les études d’abord disciplinaires puis pluri- et enfin interdisciplinaires ont bien vite entraîné la production d’un flux d’informations encore inégalé dans l’étude de sites ornés paléolithiques. Par leur quantité et leur richesse, ces données ont nécessité des moyens de gestion et d’archivage documentaire adaptés et des supports favorisant le croisement des informations entre les différents champs de recherche au sein d’un même espace ou de l’ensemble de la cavité.

8C’est dans ce contexte bien particulier que les intérêts et un certain engouement se sont progressivement cristallisés autour de la mise en place d’un SIG susceptible tout à la fois d’offrir un cadre adéquat à l’enregistrement cartographique des vestiges, d’assurer le suivi et la pérennisation des connaissances, de réunir des connaissances hétérogènes au sein d’un support unifié, d’assurer une communication entre les champs disciplinaires et donc, au-delà même de ces aspects techniques, de donner une cohérence à un collectif scientifique complexe. À cet égard, la réalisation de l’Atlas a été un catalyseur pour engager la mise en place d’un SIG. Enfin, des démarches similaires ayant d’ores et déjà montré toute la richesse des analyses produites par l’usage de SIG lors de recherches archéologiques dans les environnements complexes que sont les grottes (Herrmann 2002 ; Moyes 2002), il s’agissait de disposer également à Chauvet d’un outil de travail et d’analyse spatiale pour les recherches en cours et leur expression cartographique au sein des différents volumes de la Monographie de la grotte Chauvet-Pont d’Arc et en premier lieu de l’Atlas. Les questionnements préalables à la mise en place du SIG ont ainsi joué un rôle majeur dans l’élaboration concrète de celui-ci. Cela dit, malgré ces enjeux fondamentaux et si l’idée de se doter d’un SIG dans le cadre des études menées à la grotte Chauvet remonte bien avant sa mise en œuvre officielle en 2008 (Aujoulat, Perazio 2005), sa réalisation pratique s’est longtemps heurtée à des contraintes techniques et méthodologiques (Aujoulat, Boche 2007 ; Boche et al. 2012), car créer un SIG apte à unifier toutes les facettes des recherches effectuées à Chauvet se serait révélé peu évident en l’absence d’un socle cartographique commun.

9Au début des recherches, ce référentiel s’est matérialisé par une topographie fine de la cavité [fig. 4, fig. 6]. Ce support, essentiellement 2D, a servi de base précise pour les travaux spécifiques sur la carte intégrée des sols. Au fil des recherches et des relevés, ces documents topographiques et cartographiques, bien qu’essentiels, ont montré certaines limites. D’une part, ils ne permettaient pas de spatialiser facilement toutes les catégories d’objets présents dans la cavité, notamment ceux situés en parois. D’autre part, l’accumulation des données au fil des campagnes posait progressivement un problème de surcharge et de lisibilité des cartes, impliquant une multiplication, pourtant peu souhaitable, de celles-ci à diverses échelles. Enfin, ces cartes ne permettaient pas de faire l’économie de multiples bases de données dédiées à des catégories de vestiges distinctes fort difficiles voire impossibles à lier, et entravant de la sorte le croisement des données. C’est dans ce contexte que, dès 2007, un premier SIG a été mis en place par Julien Monney dans le cadre de l’étude bien spécifique des traces charbonneuses de la grotte. Parallèlement, la carte intégrée des sols, réalisée entre 1999 et 2001 (Delannoy et al. 2001a ; 2001b ; 2004), était numérisée à partir de 2005 et finalisée dès 2008 (Delannoy et al. 2005). De la sorte, cette carte, fixée géométriquement par la topographie Perazio-Bournay et incluant le relevé d’un certain nombre de traces de fréquentation humaine et animale, devenait une base cartographique sur laquelle il était possible d’ancrer progressivement les différentes couches d’information géoréférencées [fig. 25].

FIG. 25. La topographie et la géomorphologie des sols comme supports cartographiques du SIG Atlas Chauvet.
FIG. 25. Topography and geomorphology of the floors as cartographic supports for the Chauvet Atlas GIS.

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La construction d’un système d’information géographique s’initie toujours à partir d’informations spatialisées, autrement dit à partir de données cartographiques. En effet c’est la dimension spatiale qui sert de base et qui offre un référentiel commun à toutes les données du système. Les documents initialement disponibles pour engager la réalisation du SIG du présent atlas étaient de deux ordres : une topographie des sols et une cartographie des sols. La première portait une information essentielle : le calage dans un référentiel géographique connu, la projection Lambert III (Sud) ; la deuxième avait été réalisée par l’équipe scientifique. Pour être intégrées dans le SIG, toutes deux ont nécessité des traitements spécifiques. En effet, si la topographie était facilement transférable dans l’outil SIG et si son référencement spatial, bien connu, a pu être renseigné aisément, il n’en allait pas de même pour la cartographie des sols qui était certes numérique et vectorielle mais sous une forme inappropriée et trop complexe. Le choix a donc été fait de la convertir en un fichier image unique voué à être intégré dans le SIG. Après importation, cette image (qui représente l’état de la cartographie des sols en 2001) a été géoréférencée à partir de la topographie puis décomposée en différentes couches d’information qui ont été ensuite mises à jour pour rendre compte des dernières recherches.
The construction of a geographic information system always starts with spatial information, or in other words, cartographic data. This spatial dimension serves as a foundation and provides a framework shared by all the data of the system. Two types of documents were initially available for the realization of the Chauvet Atlas GIS : a topography of the floors and a geomorphological map of the floors. The topography played the essential role of linking the cave to a known geographic reference, the Lambert III (South) projection, while the map was realized by the research team. To be integrated into the GIS, however, both required specific processing. While the topography was easily transferable into the GIS tool and its well-known spatial referencing could be easily consulted, the same was not true for the map, which was digital and in vector format, but in an inappropriate and overly complex form. We thus chose to convert it into a single image document that could be integrated into the GIS. After it was imported, this image (which represents the state of the geomorphological cartography of the floors in 2001) was georeferenced based on the topography and then decomposed into distinct information layers, which were then updated to represent the most recent research.

10C’est du couplage de cette première ébauche de SIG et de la carte intégrée des sols qu’a émergé le SIG Atlas Chauvet.

3.4. Inventaire, acquisition et intégration des données

11Une fois ce socle acquis, l’une des premières étapes a été d’inventorier les données existantes à intégrer dans le SIG. Trois grands types d’informations ont été identifiés : des cartographies non liées à des bases de données, des bases de données non spatialisées et, enfin, des données restant entièrement à synthétiser à partir des observations de terrain (Boche et al. 2012). Plusieurs protocoles d’intégration ont été définis selon la nature et le type de données [fig. 26].

FIG. 26. Exemples d’« objets spatialisés » identifiés dans la cavité et représentés dans le SIG Atlas Chauvet.
FIG. 26. Examples of the “spatialized objects” identified in the cave and represented in the Chauvet Atlas GIS.

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Ces éléments ont fait l’objet d’investigations et/ou d’un enregistrement. Les informations s’y rapportant ont ensuite été intégrées dans le SIG : A entité graphique ; B crâne d’ours ; C blocs ; D soutirage karstique ; E structure anthropique ; F empreinte de pied.
These elements were studied and/or recorded. Their informations were then integrated into the GIS : A graphic entity and the figures of which it is composed ; B bear skull ; C stone blocks ; D solution-collapse ; E anthropogenic feature ; F footprint.

12Trois niveaux d’intégration sont développés ci-dessous afin de donner un aperçu des choix effectués dans le renseignement et la constitution de la base de données spatialisée en vue de la réalisation de l’Atlas. Ils concernent la vectorisation de la carte intégrée des sols, les contraintes et les choix concernant la spatialisation et le géoréférencement des objets archéologiques et, enfin, le codage des informations s’y rapportant sous forme de tables attributaires. En effet, un SIG étant une base de données à référent spatial, l’intégration des données implique, outre la localisation spatiale et le géoréférencement des éléments concernés, une mise en base de données des informations acquises et produites par les différents champs disciplinaires.

3.4.1. La vectorisation de la carte géomorphologique

13La première étape a consisté à vectoriser l’intégralité de la carte géomorphologique en format image (raster) afin de l’intégrer dans le SIG [fig. 27]. Les données ont été décomposées en couches selon la nature des informations. Cette individualisation des objets du milieu physique visait à rendre interrogeables les données environnementales au même titre que les données relatives aux vestiges. Les entités saisies sont des points, des lignes ou bien des surfaces selon leur extension spatiale à l’échelle de travail de la carte intégrée des sols initiale, à savoir le 1 : 100. La matérialisation spatiale des données dans le SIG respecte ces choix initiaux.

FIG. 27. Structuration d’une couche d’information dans le SIG Atlas Chauvet.
FIG. 27. The structure of an information layer in the Chauvet Atlas GIS.

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Après son importation dans le SIG, les informations présentes sur la carte géomorphologique ont été individualisées en couches d’information. À chacune d’elles est associée une table attributaire fournissant les données descriptives enregistrées pour chaque entité. Ici, les données de la couche « Concrétions » sont classées en dix champs comprenant notamment : le type (stalagmite, stalactite, colonne), le statut (cassée, corrodée, avec picots), la chronologie (générations 1 à 5), la taille (classes 1 à 5), la référence du prélèvement éventuel, la localisation (en x, y et z) et le mode de localisation (à vue, au tachéomètre ou à partir du nuage de points 3D). La taille des concrétions ne s’exprime pas en termes métriques, les conditions de l’étude, presque uniquement réalisée à distance depuis les passerelles, n’autorisant le plus souvent qu’une estimation visuelle. Données extraites du SIG Atlas Chauvet, logiciel ArcGIS Esri France (date de l’interrogation du SIG : déc. 2014).
After it was imported into the GIS, the information on the geomorphological map was separated into information layers. Each layer is associated with an attribute table that provides the descriptive data recorded for each entity. Here, the data from the “concretions” layer are classed in ten fields including : type (stalagmite, stalactite, column), status (broken, corroded, with calcite barbs), chronology (generations 1 to 5), size (classes 1 to 5), sample identification, location (x, y, z), and the method of localization (by eye, by tacheometer or 3D point cloud). The size of the concretions is not expressed in metric terms because the study is almost always made from the walkways, and thus from a distance, most often allowing only a visual estimation.

3.4.2. L’enregistrement spatial

14Les premiers éléments à avoir été enregistrés spatialement dans le SIG ont été tout naturellement localisés à partir des cartes de répartition produites et utilisées jusqu’alors par les diverses disciplines. Cependant, en raison du mode de localisation de la plupart des vestiges et échantillons, réalisé à vue dans la cavité, ces cartes montraient des niveaux de précision très variables dépendant grandement de la distance séparant les éléments matériels concernés (traces, formes, vestiges, ou autres) des points de repère bien identifiés tels que les passerelles et les parois. Si de telles incertitudes spatiales restaient parfaitement acceptables lors de la présentation de cartes à l’échelle de la cavité, elles étaient en revanche bien trop importantes (car d’ordre plurimétrique pour certaines) pour que des interrogations et des croisements précis puissent être effectués avec d’autres couches d’information, ou même pour que leur position d’origine puisse être aisément retrouvée dans la cavité. Quant aux vestiges localisés planimétriquement de manière plus fine sur la topographie Le Guillou- Maksud, ils étaient néanmoins dénués de valeur z, interdisant toute requête faisant intervenir l’altitude.

15Ces diverses considérations ont motivé un retour au référent d’origine –la grotte– et à la localisation systématique de tous les objets connus dans la cavité (vestiges, échantillons et aménagements modernes) à l’aide d’une station totale (ou tachéomètre). Le relevé topographique et le géoréférencement des objets non spatialisés de la cavité ont été menés extensivement par Élisa Boche et Julien Monney entre 2007 et 2009 [fig. 28]. Pour des raisons inhérentes au suivi des recherches, elles ont concerné en priorité la localisation des échantillons prélevés sur les sols de la grotte –ou, plus exactement, des étiquettes laissées sur les sols lors des prélèvements [fig. 29]. Elles se sont ensuite progressivement étendues à certaines catégories de vestiges, et plus particulièrement à celles situées en paroi (entités graphiques et traces charbonneuses).

FIG. 28. Séance de relevé topographique et de géoréférencement des « objets » étudiés et analysés dans la cavité.
FIG. 28. Topographic surveying and georeferencing of the “objects” studied and analyzed.

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La localisation des différentes entités encore non spatialisées est relevée après calage de la station totale à partir de repères pris sur l’axe des passerelles.
The location of the entities not yet spatialized is recorded after calibrating the total station based on reference points on the axis of the walkways.

FIG. 29. Étiquettes de prélèvement déposées au sol.
FIG. 29. Sample reference labels on the floor.

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Ces étiquettes laissées sur les sols de la cavité à l’issue d’un prélèvement (ici en Salle Morel) constituent le référent à partir duquel le géoréférencement des échantillons a été réalisé. Depuis 2012, pour des raisons de conservation et de pérennisation de l’information, il a été privilégié de graver les références des échantillons sur des matières plastiques imputrescibles préalablement à leur dépôt dans la cavité (étiquette bleue). Les anciennes étiquettes, qui étaient simplement marquées au feutre indélébile, présentaient le désavantage de s’estomper avec les années. De plus, elles étaient ou non associées à des éléments plastiques précisant leur emplacement initial exact (ici, pointe du triangle jaune). Leur remplacement permet d’unifier les supports.
These labels are placed on the floor of the cave at the location where a sample is collected (here in the Morel Chamber) and serve as the location point for their georeferencing. In 2012, to ensure the preservation of the cave and the information, we decided to engrave the sample references on non-perishable plastic labels before placing them in the cave (blue label). The previous labels were written with a permanent marker and had the disadvantage of fading over the years. They were also sometimes, or sometimes not, associated with plastic elements indicating their exact initial location (here, the point of the yellow triangle).
Their replacement enabled us to standardize the label supports.

16Si le recours à une station totale a sans conteste permis de nourrir le SIG avec des données spatiales en xyz d’une précision d’ordre centimétrique, les contraintes du milieu ont néanmoins rapidement montré les limites de ce procédé. En premier lieu, les secteurs présentant des sols ou des parois au relief accidenté, tels les pendants de voûte ou les redents de paroi, ont impliqué la multiplication du nombre de stations afin de disposer d’un angle de vue qui permette d’enregistrer chaque entité graphique et chaque objet en parois –cette contrainte allongeant la phase d’acquisition des données sur le terrain alors même que le temps d’accès à la cavité était de plus en plus réduit. Par ailleurs, la nécessité de disposer de points de référence dont la position en xyz soit préalablement connue afin d’effectuer chaque nouvelle station a forcé à se cantonner aux secteurs des passerelles –leur axe constituant en effet l’unique accroche possible dans cet espace aux sols fragiles lors de la pose des stations et des points de référence– et, par conséquent, à délaisser des zones entières de la cavité, telle la Galerie des Croisillons.

17À partir de 2012, une autre stratégie a alors été mise en œuvre afin de géoréférencer les éléments qui n’avaient pas pu l’être au moyen de la station totale. Cette démarche a consisté à extraire directement sur le nuage de points Perazio 03 les coordonnées xyz des objets souhaités, puis à les géoréférencer [fig. 30]. Cette méthode offre plusieurs avantages dont celui de pouvoir accéder à des secteurs autrement inatteignables et de présenter un gain de temps considérable sur le terrain. Elle ne dispense cependant pas d’un travail en amont dans la grotte ainsi que d’une excellente connaissance de celle-ci, car le nuage de points 3D ne couvre pas l’intégralité de la cavité, certains secteurs n’ayant pu être scannés [fig. 31]. Il s’agit donc bien ici d’un inventaire –non d’un relevé exhaustif, qui reste à entreprendre.

FIG. 30. Géoréférencement d’une entité graphique à partir du modèle numérique 3D Perazio 03.
FIG. 30. Georeferencing a graphic entity using the Perazio 03 3D digital model.

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Grâce à des clichés pris au préalable dans la cavité (image de gauche), chaque entité en question (ici le Renne Noir de la Salle du Crâne, est localisée sur le nuage de points (image de droite). La sélection d’un détail caractéristique de la figure, en l’occurrence la base des bois (cible bleue sur l’image de droite), permet d’obtenir ses coordonnées dans le nuage de points 3D. Elles sont ensuite converties en coordonnées Lambert III (Sud) grâce à l’adjonction d’une constante, comme indiqué sur l’extrait du tableur présenté ici. Bien que ce procédé permette de localiser précisément des objets spatiaux hors d’atteinte par d’autres moyens, il n’en reste pas moins que l’identification de certaines figures sur le nuage de points n’est pas toujours évidente. En effet, dans certains secteurs la densité du nuage de points est relativement faible. Dans le cas présent, elle est de l’ordre de 0,8 pt / cm2, soit en moyenne un point tous les 1,25 cm. Par ailleurs, malgré ce que pourrait laisser croire la présence d’un cliché pris sous le même angle, le modèle numérique 3D dont dispose l’équipe (modèle Perazio 03) n’est pas texturé (aucune photo n’a été plaquée dessus). Le repérage des entités graphiques et des autres « objets » se fait donc en niveaux de gris en fonction de l’intensité de réflectance du nuage. Dans ces conditions, on comprendra que l’identification de tracés gravés soit parfois difficile (telle la tête de cheval gravée par-dessus le renne noir, à peine visible sur l’image de gauche). Cette méthode ne dispense donc pas d’une excellente connaissance de la cavité et d’un passage préalable sur le terrain, de façon à réaliser les clichés et les observations qui permettront ensuite de se repérer au sein du modèle numérique.
Using photographs previously taken in the cave (left image), each graphic entity (here the Black Reindeer in the Skull Chamber) is localized on the 3D point cloud (right image). By selecting a characteristic detail in the figure, here the base of the antlers (blue target on the right image), it is possible to obtain its coordinates in the 3D point cloud. These are then converted into Lambert III (South) coordinates through the addition of a constant, as indicated in the extract of the table shown here. Though this procedure permits a precise localization of spatial objects that are beyond the range of other methods, it is difficult to identify some figures on point clouds with low pixel densities in some zones of the cave. In the present case, the density is approximately 0.8 pt / cm2, equaling an average of one point every 1.25 cm.
Furthermore, despite the impression that can be given by a photo taken from the same angle, the 3D model available to the research team (Perazio 03) is not textured (no photo has been applied to the surface). The graphic entities and other “objects” are thus localized in grayscale and their visibility depends on the intensity of the reflectance of the cloud. Under these conditions, it is sometimes difficult to identify engraved lines (such as the barely visible head of the engraved horse above the black reindeer in the left-hand image). This method, therefore, does not preclude the need for excellent knowledge of the cave and preparatory work in the field to make photographs and observations that will facilitate navigation through the digital model.

FIG. 31. Densité et répartition spatiale des points xyz dans le modèle numérique 3D Perazio 03.
FIG. 31. Density and spacial distribution of xyz points in the Perazio digital 3D model of the cave.

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Les surfaces allant du rouge au bleu indiquent les zones couvertes par le relevé lasergrammétrique. Malgré 274 scènes d’acquisition de relevé scan (ronds noirs), le nuage de points présente par endroits une densité relativement faible –notamment sur les parois gauches de la Salle des Bauges et de la Salle du Crâne, et sur la paroi droite de la Salle Hillaire. En effet, pour des raisons de conservation des sols et/ou de morphologie des lieux, les scanners ont limité leurs déplacements à l’axe des passerelles et aux sols indurés, délaissant certains secteurs tels l’Éboulis d’Entrée, la Salle Morel, la Bretelle, la Galerie Perdue, la Galerie de l’Apodémus, la Galerie Rouzaud ou encore la Galerie du Belvédère, qui ne sont pas couverts (zones blanches). Par conséquent, les éléments situés dans ces secteurs ne peuvent être géoréférencés directement sur ordinateur par le biais du modèle numérique 3D. Leur localisation, de même que la visualisation de leur topographie dépendent de documents réalisés par d’autres moyens, au premier rang desquels la topographie Le Guillou-Maksud et le fond géomorphologique. Données extraites du SIG Atlas Chauvet, logiciel ArcGIS Esri France (date de l’interrogation du SIG : déc. 2014).
The surfaces ranging from red to blue indicate the zones covered by the 3D laser scan. Despite the 274 scanning acquisition positions (black dots), in some areas the point cloud density is relatively low especially on the left walls of the Chamber of the Bear Hollows and the right wall of the Hillaire Chamber. This is due to the measures taken to preserve the floors and/or the morphology of the cave, thus restricting the placement of the scanners to the axis of the walkways and the hardened floors. Some sectors, such as the entrance screen, Morel Chamber, Bretelle Gallery, Lost Gallery, Apodemus Chamber, Rouzaud Chamber and Belvedere Gallery, were therefore not scanned (white zones). Consequently, the elements located in these sectors cannot be directly geo-referenced using the digital 3D model. Their localization and the visualization of their topography thus depends on documents realized by other methods, such as the Le Guillou-Maksud topography and the geomorphic basemap.

18Au final, du fait des contraintes liées à la conservation de la grotte, le SIG Atlas Chauvet présente une certaine hétérogénéité quant au mode de localisation des objets enregistrés. La précision et les incertitudes spatiales qui s’attachent aux divers éléments représentés sont donc variables. En effet, un objet localisé à partir de la carte géomorphologique est positionné en xy uniquement, avec une incertitude allant de 0,1 m à 3 m environ selon sa distance par rapport à des points de repère connus (passerelles, parois, etc.), tandis que les éléments situés par levés au tachéomètre ou par interrogation du modèle 3D sont enregistrés en xyz avec des incertitudes allant de 0,01 à 0,05 mètre. Afin d’en tenir compte lors des analyses spatiales et, au besoin, de retourner préciser sur le terrain une localisation ou une autre, un champ dédié au mode de localisation a été créé dans les tables attributaires.

19Des incertitudes de spatialisation existent également à un autre niveau. En effet, le travail de localisation des objets étant très long et complexe, un choix crucial a dû être fait ici : celui d’inventorier les objets selon une emprise ponctuelle, même si certains éléments étaient plutôt d’emprise surfacique à l’échelle de travail. C’est particulièrement le cas pour les entités graphiques et les objets en parois, qui sont difficilement assimilables à des points. Matériellement et techniquement, il n’était cependant pas envisageable de réaliser leurs contours en 3D. Du point de vue de l’analyse spatiale, cet aspect est fondamental car, même si les relevés sont précis (d’ordre centimétrique à partir du nuage de points 3D notamment), il n’en demeure pas moins une incertitude spatiale bien supérieure, à l’échelle de la grotte. En quelque sorte, un point résume une information spatiale qui peut avoir en réalité une emprise bien supérieure et, qui plus est, variable en fonction des objets. En effet, bien que les entités graphiques soient de dimensions très diverses, elles sont toutes matérialisées dans le SIG par un point. Il existe ici, de fait, un certain niveau de généralisation de l’information dont il faut être conscient lorsqu’on lit les cartes extraites du SIG Atlas Chauvet.

3.4.3. Le codage et le renseignement des tables attributaires

20Parallèlement à ce travail de géoréférencement, les tables attributaires ont été renseignées par les données acquises au fil des campagnes scientifiques. Pour ce faire, il a été nécessaire de fixer les nomenclatures et d’homogénéiser les données. À titre d’exemple, il a fallu établir une hiérarchisation sémantique des types de vestiges pariétaux susceptibles d’être enregistrés dans le SIG, de sorte à saisir et à classifier correctement les données par la suite [fig. 32].

FIG. 32. Hiérarchisation des termes employés pour désigner les vestiges pariétaux dans le SIG Atlas Chauvet.
FIG. 32. Hierarchization of the terms used to designate the parietal remains in the Chauvet Atlas GIS.

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Les flèches descendantes indiquent que le terme du bas est sémantiquement inclus dans celui du haut : les « figures » et les « signes » font tous deux partie de la catégorie « motifs », les « motifs » et les « marques » font partie des « entités graphiques », etc. À l’inverse, un « motif » peut désigner aussi bien une « figure » qu’un « signe ». À noter par ailleurs la distinction introduite au sein des entités graphiques entre « marques » (comprenant les mains positives et négatives, les points-paumes ainsi que les traits simples) et « motifs » (regroupant les figures et les « signes »). Cette distinction sépare les tracés résultant d’une action graphique simple et/ou de la mise en œuvre d’un procédé de réplication graphique (traits simples, bâtonnets, impressions de main, pochoirs…), de créations graphiques plus élaborées (représentations figuratives et « signes »). Une distinction nette est ainsi opérée entre une main négative (capture « mécanographique » simple d’un élément de corps humain) et une main peinte (création graphique complexe représentant intentionnellement une partie d’un corps humain). Si toutes deux représentent le même élément constitutifs du corps humain, chacune implique un investissement technique et un rapport à l’image totalement distinct.
* « TRACs » est l’acronyme de « traces d’activités » (Aujoulat 2005 ; Aujoulat et al. 2013).
The arrows indicate that the term below is semantically included in the term above : the “figures” and “signs” are both included in the “motifs” category, and the “motifs” and “marks” are part of the “graphic entities” category, etc. Inversely, a “motif” can designate both a “figure” or a “sign.”
Also note the distinction made within the graphic entities between “marks” (including positive and negative hand prints, palm-prints and simple lines) and “motifs” (including figures and “signs”). This distinction separates the marks resulting from a simple graphic action and/or the use of a graphic replication process (simple lines, short lines, hand prints, stencils, etc.), from more elaborate graphic creations (figurative representations and “signs”). A clear distinction is also made between a negative handprint (a simple “mechanographic” reproduction of a human body part) and a painted hand (a complex graphic creation intentionally representing a human body part). Though both represent the same component of the human body, each implies a distinct technical investment and relationship to the image.
* “TRACs” is the acronym for “activity traces” (Aujoulat 2005 ; Aujoulat et al. 2013).

21Il convient de souligner qu’à chaque fois que cela été possible, une information altimétrique a été saisie dans les tables attributaires, notamment pour les objets réinventoriés. Cela a permis non seulement un enrichissement attributaire du SIG, mais aussi et surtout une potentielle évolution des données vers des représentations 3D.

3.5. La constitution du SIG Atlas Chauvet

3.5.1. La plateforme logiciel

22Tel qu’il se présente aujourd’hui, le SIG Atlas Chauvet est un SIG en mode vecteur –mode qui correspond le mieux aux données à saisir (à savoir des données individualisées) et aux objectifs d’analyse spatiale envisagés. Il est opérable au moyen du logiciel ArcGIS qui, complété des modules Spatial Analyst et 3D Analyst, permet de gérer des bases de données complexes et importantes tout en offrant de nombreuses fonctionnalités de traitement, dont celle, non négligeable, consistant à travailler avec des données réellement 3D au lieu de simples modèles numériques de terrain en pseudo 3D (dites « 2,5D »).

23Quant au format de fichier de la base, il s’agit d’une géodatabase fichier, qui facilite l’agencement des données, leur stockage et leur mise à jour. Cette géodatabase fichier est simple dans le sens où elle ne présente pas de structure multirelationnelle. Cette configuration permet une utilisation par le plus grand nombre en évitant une structure lourde de base de données de type 1 vers n ou n vers 1. Cela ne signifie pas que la base est simple mais qu’elle est la plus simple possible de sorte à autoriser un enrichissement progressif sans être bloqué par une structure initialement fermée ou trop complexe à modifier. Enfin, ce type de base de données spatiales est facilement transportable et déplaçable, et reste interopérable au besoin au moyen d’autres outils SIG.

3.5.2. La structure

24La structure du SIG Atlas Chauvet se décompose sous forme hiérarchique en trois volets principaux [tabl. ii] : les échantillons et lieux de mesure, la géomorphologie et les vestiges (archéologie, paléontologie, ichnologie). À ceux-ci s’ajoutent, pour l’habillage et le calage du SIG, des éléments topographiques, la sectorisation de la grotte et les aménagements actuels. Un volet complémentaire Recherche, dédié aux analyses spatiales, a également été adjoint afin de faciliter le stockage des nouvelles informations produites. Enfin, le volet complémentaire Multimédia est destiné à l’archivage des documents visuels produits dans la cavité. Chaque volet, principal ou complémentaire, regroupe ensuite plusieurs catégories et sous-catégories en fonction des informations actuellement disponibles. Cette structure réalisée en vue de la production de cartes destinée à la monographie sera amenée à évoluer pour répondre aux futurs chantiers de recherche et de conservation de la cavité.

TABL. II. Structure du SIG Atlas Chauvet.
TABLE II. Structure of the Chauvet Atlas GIS.

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Dans la géodatabase du SIG Atlas Chauvet, les données sont organisées selon une arborescence hiérarchique simple. En fonction de leur nature, les différents objets localisés dans la grotte (ou « entités ») ont été enregistrés dans des couches d’information distinctes, réunies en thèmes (fond gris sombre) et sous-thèmes (fond gris clair). Au total, 18672 points, lignes ou vecteurs y étaient intégrés au 28 mars 2017, à quoi s’ajoutent les plans rasters. Il est à noter qu’un nombre conséquent d’entre elles (comprenant essentiellement des échantillons et des vestiges) a été géoréférencé au tachéomètre ou à partir du modèle numérique 3D avec une précision d’ordre centimétrique. (État de la base en mars 2017.)
In the geodatabase of the Chauvet Atlas GIS, the data are organized according to simple hierarchical categories. Depending on their nature, the objects localized in the cave (entities) were recorded in distinct information layers grouped into themes (dark gray background) and sub-themes (light gray background). A total of 18,672 points, lines or vectors was integrated on March 28, 2017, along with the raster plans. A significant number of them (mostly samples and remains) was georeferenced using a tacheometer or the digital 3D model with centimeter-level accuracy.
(State of the database in March 2017).

3.5.3. Les contenus

25Comme évoqué précédemment, le SIG contient essentiellement des éléments vectoriels –sous forme de points, de lignes ou de polygones– localisés dans le système de coordonnées géoréférencées Lambert III (Sud). Au total, 18 672 éléments y sont recensés, parmi lesquels 267 traces charbonneuses, 743 lieux d’échantillonnage et/ou de mesure, 786 entités graphiques, 2476 ossements et 4 136 concrétions. Tous ont été enregistrés et renseignés individuellement avec, pour certains, une précision d’ordre centimétrique [fig. 33]. Il contient également le fond géomorphologique ainsi qu’un rendu 3D des sols, des parois et des plafonds de la cavité, de même que d’autres couches d’information en format raster.

FIG. 33. Exemple d’objet spatialisé accompagné de ses attributs et d’un hyperlien.
FIG. 33. Example of a spatialized object accompanied by its attributes and a hyperlink.

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En plus des données enregistrées dans les tables attributaires du SIG, des documents additionnels (images, entrées bibliographiques, photographies, graphiques, relevés…) sont associés aux divers objets spatialisés au moyen de liens hypertextes. Des éléments d’imagerie 3D et autres données complémentaires peuvent également être importées dans le SIG depuis des bases de données externes - telle la base de données Hades, qui regroupe les informations relatives aux entités graphiques. Données extraites du SIG Atlas Chauvet, logiciel ArcGIS Esri France (date de l’interrogation du SIG : déc. 2014).
In addition to the data recorded in the GIS attribute tables, other documents (images, bibliographic references, photographs, graphics, reproductions, etc.) are associated with diverse spatialized objects through hyperlinks. 3D imaging elements and other complementary data can also be imported into the GIS from external databases, such as the Hades database, which contains information relative to the graphic entities.

26La table attributaire de chaque couche d’information comprend au minimum trois champs, à savoir son identifiant (typiquement : un numéro d’inventaire), le mode de localisation et la date à laquelle cette localisation a été effectuée. Des informations descriptives propres à chaque catégorie ont ensuite été définies et renseignées avec plus ou moins de détail selon le type de vestige, les besoins des chercheurs et l’état d’avancement des travaux.

3.6. Un support évolutif s’inscrivant dans une dynamique nationale et s’ouvrant à la 3D

27L’investissement dans la construction de ce SIG a été conséquent. Désormais, celui-ci se présente comme un ensemble de données cohérent et fonctionnel aisément mobilisable. Grâce aux possibilités de requêtes et d’analyses qu’il offre, il procure les moyens de croiser des couches d’information différentes et, ainsi, de visualiser la répartition des vestiges dans la cavité et de tester certaines hypothèses concernant leurs relations réciproques (par exemple, entre les vestiges au sol, la topographie des sols et les processus morphogéniques).

28Dans un milieu contraignant du point de vue de la conservation des sols et des parois comme peut l’être la grotte Chauvet-Pont d’Arc, le SIG permet de systématiser aisément certaines mesures qu’il serait autrement fastidieux, voire impossible, de collecter sur le terrain comme, par exemple, la hauteur des traces charbonneuses par rapport au sol.

29Un autre des grands avantages du SIG Atlas Chauvet tient à son caractère évolutif permettant un enrichissement progressif par l’ajout de nouvelles données dans des couches d’information existantes, ou au besoin dans de nouvelles couches. Des couches relatives à la conservation sont ainsi envisagées, lesquelles pourraient tirer parti du SIG et d’analyses spatiales utiles à la gestion du lieu (cf. infra, § 8.8.) et des vestiges, comme l’ont montré Joël Despain et Shane Fryer (Despain, Fryer 2002). Bien plus qu’un support fixe, le SIG Atlas Chauvet constitue, on le voit, un outil de recherche dynamique s’inscrivant ainsi avant tout dans la pratique.

30Si, au départ, ce support était exclusivement à deux dimensions, il tend à évoluer vers la 3D. Tous les vestiges ayant été spatialisés soit au tachéomètre soit à partir du nuage de points 3D, chacun d’eux est associé à une information altitudinale (Z). Pour l’heure, cette information est uniquement stockée dans les tables attributaires. Mais elle est susceptible d’être mobilisée pour transformer les objets en véritables objets 3D dès que d’autres données contextuelles (telles que la topographie 3D) seront également disponibles [fig. 34]. La modélisation 3D de la grotte permet d’envisager l’intégration de nouvelles données 3D dans le SIG par saisie d’informations à partir des nuages de points lasers, du modèle maillé ou de traitements sur ces données. La segmentation des nuages de points denses pour distinguer ce qui relève du sol ou des parois a par exemple conduit à obtenir des données intégrables dans le SIG en mode multicouches et permis à l’équipe scientifique de calculer les hauteurs sous plafond [fig. 35].

FIG. 34. Représentation synthétique du SIG Atlas Chauvet et de ses liens avec l’imagerie 3D.
FIG. 34. Synthetic representation of the Chauvet Atlas GIS and its links to the 3D imagery.

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La modélisation 3D permet maintenant d’enrichir le SIG avec de nouvelles données, et ce en fonction des questionnements scientifiques.
The 3D model now enables new data to be added to the GIS as the research questions evolve.

FIG. 35. Traitement des nuages de points 3D.
FIG. 35. Processing the 3D point clouds

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Les données topographiques à haute résolution sont intégrées dans le SIG en tant que multicouches raster (A). Des traitements classiques de soustraction d’image permettent de proposer de nouvelles cartographies et notamment celle de la hauteur sous plafond (B). (Rééchantillonage des points et résolution du raster : 10 cm).
The high-resolution topographic data are integrated into the GIS as raster multilayers (
A). Classic image subtraction processing techniques enable the creation of new maps, such as that of the ceiling height (B).

31Enfin, que ce soit par le biais de croisements d’informations ou de calculs effectués sur les objets, le SIG Atlas Chauvet est un vecteur important de création de nouvelles données qui, en quelque sorte, « s’auto-alimente ». En effet, bien des recoupements de données n’auraient pas émergé sans le recours au SIG. Par son usage, il contribue ainsi à modifier sensiblement notre perception de la grotte et notre manière de concevoir cet espace bien particulier.

3.7. Conclusion

32Par leurs apports évidents en matière de gestion, d’archivage et de traitement des données, les SIG sont devenus des outils privilégiés de la recherche dans les sites ornés. L’engouement dont ils font l’objet en archéologie (et qui a sans aucun doute favorisé la mise en place de celui de la grotte Chauvet-Pont d’Arc) tient également au fait qu’ils contribuent à répondre adéquatement aux standards de vérification et de validation des savoirs propres aux sciences naturelles : favorisant la relocalisation des éléments d’observation –des « faits de base » sur lesquels s’appuient les raisonnements scientifiques–, ils procurent le moyen de « répéter », en quelque sorte, l’expérience.

33On aurait cependant tort de voir dans les SIG actuels des outils à vocation universelle qui, une fois proprement renseignés, seraient voués à répondre à toutes les interrogations possibles, actuelles ou futures –des supports qui seraient, finalement, l’aboutissement des bases de données universelles rêvées dans les années 1970. Ce n’est certainement pas dans cette optique, en tout cas, que le SIG Atlas Chauvet a été créé. Contrairement à ce que pourrait laisser penser sa richesse informative (les tables attributaires de certaines couches d’information possèdent jusqu’à cinquante-cinq champs descriptifs), le SIG Atlas Chauvet ne relève aucunement d’une tentative de description exhaustive visant à anticiper tout questionnement à venir sur la cavité. Comme on le sait, dans le domaine de l’archéologie, de telles velléités de description exhaustive ont fait long feu sans jamais déboucher sur une exploitation a posteriori (Gallay 1986). Et il n’y a plus lieu d’aspirer aujourd’hui à l’adoption d’un système de description standardisé et exhaustif applicable à tous les artefacts issus des recherches archéologiques. Car malgré le nombre et la précision des mesures préconisées, il est évident qu’il n’en existe pas un seul et unique, et que d’autres mesures ou observations pourront toujours être proposées sans jamais épuiser les possibilités descriptives (ibid.). En effet, le mode de description employé et les catégories descriptives mobilisées lors de toute recherche scientifique dépendent avant tout des problématiques en jeu. Il serait alors vain de vouloir anticiper les questions qui se poseront et de définir d’emblée un mode de description permettant d’économiser à nos successeurs ou à nous-mêmes tout retour sur le terrain, pas plus que l’on ne peut appréhender les conceptions du monde nouvelles susceptibles de surgir un jour et qui demeurent hors des cadres de pensée actuels. Car c’est bien uniquement en fonction des questions que l’on se pose, du contexte dans lequel ces questions s’inscrivent et des écueils rencontrés sur le moment qu’une manière de décrire le monde et les choses prend son sens. Plus encore, le type de réponse à une question donnée se trouve intimement lié à la manière d’appréhender et de décrire cet objet d’étude.

34En plus de sa plasticité, l’un des avantages majeurs du SIG Atlas Chauvet tient alors au fait qu’il offre la possibilité d’un retour rapide et précis au document d’origine grâce aux coordonnées spatiales enregistrées en xyz. Il permet de retrouver aisément et sans hésitation sur le terrain les éléments d’observation nécessaires au traitement d’une question spécifique et d’enregistrer les nouvelles informations requises.

35Ni outil à vocation universelle, qui, une fois proprement renseigné, permettrait de répondre à toutes les interrogations possibles, ni dispositif figé, le SIG Atlas Chauvet constitue en définitive un support spécifique et évolutif adapté aux problématiques de ceux qui l’ont conçu et de ses utilisateurs. Si son usage est indissociable du maniement d’un logiciel, l’essentiel ne réside pas dans l’accès à cette interface, mais bien dans la (ou les) démarche(s) engagée(s). En d’autres termes, c’est l’exploitation et les questionnements sous-jacents qui font tout l’intérêt d’un tel SIG, bien plus que l’outil informatique en lui-même. Comme tout outil, il n’a d’intérêt que par le jeu des pratiques et des usages dans lesquels il s’insère, et par son inscription dans la durée.

36Par ailleurs, bien que ce support évolue progressivement vers la prise en compte de la troisième dimension, il ne saurait être encore considéré comme un SIG 3D. Les outils SIG permettant de collecter, traiter et gérer des données véritablement tridimensionnelles aussi facilement que des données bidimensionnelles font encore défaut, car ils nécessitent une structuration particulière permettant notamment d’accéder à une topologie volumétrique. Des solutions expérimentales existent déjà, certaines sont même commercialisées : elles souffrent néanmoins encore de lacunes fonctionnelles (Koehl, Lott 2008 ; Pornon 2009 ; Courbon 2009 ; Hajji 2013). Dans le cas présent, il s’agit avant tout d’intégrer des informations sur la troisième dimension dans le SIG sous forme d’entités 3D et multipatch. C’est là un des enjeux de la prochaine étape, le SIG Chauvet.

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