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Chronique du futur : drones et réalité virtuelle stimulent l'archéologie

En Afghanistan, le site archéologique millénaire de Mes Aynak, miné lors de la guerre contre les Russes, sera bientôt détruit pour exploiter une gigantesque mine de cuivre sous-jacente. Avec un drone et des outils de photogrammétrie, les deux fondateurs d’Iconem sont en train de le cartographier précisément. Un bel exemple des méthodes qui s’apprêtent à bouleverser l’archéologie.


Avec un drone à quatre hélices, capable de voler en autonomie ou en mode manuel, les archéologues réalisent un relevé topographique d'un site. Les données (altitude, longitude et latitude), mesurées au GPS et associées aux photos (phase de capture), servent ensuite (étape de reconstruction) à réaliser un modèle numérique à trois niveaux (topographie, relief et images), utilisable par un archéologue (visualisation). © Iconem

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Deux hommes sont installés au bord d’une falaise. À leurs pieds, un immense site archéologique. Un engin volant radiocommandé à quatre hélices — on dit un quadricoptère — s’élève dans les airs et s’éloigne. Philippe Barthélémy, pilote d’hélicoptère, le dirige. Près de lui, Yves Ubelmann, architecte et passionné d’archéologie, suit les images filmées par l’engin et repère les endroits à survoler.

Nous sommes à Mes Aynak, en Afghanistan, à 35 km au sud de Kaboul. L’immense site rassemble des monastères bouddhiques et des habitations datant de 1.500 ans et davantage. Les sociétés qui s’y sont succédé sont mal connues et l’intérêt archéologique est énorme. Pourtant, dès l’an prochain, des bulldozers viendront détruire tout cela. Sous les ruines, en effet, se cache l’un des plus grands gisements de cuivre connus sur la planète. Une entreprise chinoise a déjà construit les routes et la voie de chemin de fer pour exploiter ce trésor. La destruction a été retardée le temps d’opérer des fouilles, d’en réaliser un relevé complet et de récupérer ce qui peut l’être. Le travail sur le site n’est cependant pas évident, car cet ancien repaire des combattants talibans contre les troupes russes est par endroits garni de mines antipersonnel. Un survol est donc préférable…


Sur le site de Mes Aynak, en Afghanistan, qui sera détruit l'an prochain, l'équipe d'Iconem procède à des relevés topographiques à l'aide d'un drone, volant en autonomie ou bien en radiocommande. Les archéologues disposeront d'un modèle numérique qu'ils pourront en quelque sorte survoler. © Iconem

Une nouvelle archéologie grâce aux drones

L’archéologie vient en effet de découvrir les drones, qui commencent à vraiment changer la donne depuis que leur prix et leur poids ont commencé à chuter. Les prises de vues aériennes depuis des avions ou des hélicoptères sont utilisées depuis des lustres, mais sont excellentes à une altitude assez élevée et leur prix est parfois dissuasif. Les modèles réduits télécommandés permettent de travailler à faible hauteur et à l’échelle d’un site. Les drones, avec une automatisation plus ou moins poussée, autorisent le vol stationnaire scrupuleusement maintenu et les trajectoires programmées pour balayer le site. Les GPS et autres capteurs, légers, apportent la précision et une multitude de données. Chaque photo peut ainsi être positionnée en latitude, longitude et altitude. Cette archéologie-là est encore en chantier. Car derrière la technique de vol et la prise de vue, il reste à mettre au point les outils informatiques pour exploiter utilement ces données et les intégrer parmi les autres sources (photographies au sol, relevés, dessins, etc.) que les archéologues n’abandonnent pas.

Yves Ubelmann et Philippe Barthélémy, les deux fondateurs de la toute jeune société Iconem, se sont lancés sur ce terrain, avec l’idée d’intervenir sur des sites en péril, comme ils l'on fait notamment à Bâmiyân, également en Afghanistan, là où se trouvaient les Bouddhas géants. Le premier est architecte et passionné d’archéologie. Le second est pilote d’hélicoptère et a mis au point le drone aux capacités adaptées (manœuvrabilité, emport, facilité de démontage). La start-up collabore avec le laboratoire commun entre l’Inria (Institut national de recherche en informatique et en automatique) et Microsoft Research Lab, mais aussi avec l’Unesco et l’ENS (École normale supérieure).

La forteresse de Lissos, en Albanie, qui fut grecque, byzantine puis ottomane. La modélisation numérique, effectuée avec un drone, permet plusieurs visualisations. On voit ici, de l'avant-plan à l'arrière-plan, le relevé topographique, puis le dessin des ruines et enfin les images.
La forteresse de Lissos, en Albanie, qui fut grecque, byzantine puis ottomane. La modélisation numérique, effectuée avec un drone, permet plusieurs visualisations. On voit ici, de l'avant-plan à l'arrière-plan, le relevé topographique, puis le dessin des ruines et enfin les images. © Iconem

Le drone pour une prise de vue stable et complète

« En mode automatique, l’appareil vole selon une trajectoire déterminée à l’avance sur un plan, avec une hauteur constante par rapport au sol. Le mode manuel, possible avec un retour d’image, permet de s’adapter au terrain s’il est complexe », explique Yves Ubelmann. Dans ce dernier cas, le pilotage se fait à deux, l’un contrôlant le vol et l’autre observant le site pour décider des observations à réaliser. Chaque photographie prise est documentée et pourra servir à construire ou compléter un modèle 3D du site.

C’est la photogrammétrie. Devant son écran, l’archéologue pourra alors visualiser la zone, ou même la survoler. Il pourra aussi faire apparaître les cotes du terrain ou le schéma des constructions. « Un avantage majeur est la rapidité, surtout dans des régions politiquement instables. La topographie par drone peut se faire en quelques jours, là où il faudrait des mois, voire des années avec des techniques classiques. »

L’outil logiciel créé par Iconem agrège des données d’origines diverses, qui peuvent être des photographies ou des dessins. L’archéologie moderne peut également utiliser des relevés à laser réalisés depuis le sol. Tout cela doit alimenter le modèle 3D, qui devient une copie virtuelle du site.

La villa de Diomède, à Pompéi, telle qu'elle était lorsque l'éruption du Vésuve a enterré la ville en 79 après J.-C. Un modèle numérique permet aujourd'hui aux archéologues de l'étudier ainsi, mais aussi de restituer l'historique des fouilles, des observations, des dégradations et des restaurations. © Iconem
La villa de Diomède, à Pompéi, telle qu'elle était lorsque l'éruption du Vésuve a enterré la ville en 79 après J.-C. Un modèle numérique permet aujourd'hui aux archéologues de l'étudier ainsi, mais aussi de restituer l'historique des fouilles, des observations, des dégradations et des restaurations. © Iconem

Un site virtuel pour les archéologues

L’exemple remarquable de cette intégration est le travail réalisé à Pompéi, sur une maison assez bien conservée, la villa de Diomède. Les premières fouilles de cette cité romaine ont commencé au XVIIIe siècle. Ce site immense a depuis subi maintes dégradations et même certaines restaurations. La numérisation complète de cette villa en donne aujourd’hui une perspective vertigineuse. Le modèle a permis la reconstruction virtuelle de la maison telle qu’elle était à l’état neuf et intègre également des photographies du XXe siècle et même des dessins du XIXe. L’archéologue peut ainsi se promener dans l’espace, autour de la villa et dans les jardins, mais aussi dans le temps pour retrouver les observations anciennes. Des dessins vieux de plus d’un siècle viennent ainsi se plaquer sur le modèle 3D. C’est donc aussi l’histoire du site qui peut être explorée, ce qui est très utile aux archéologues.


Grâce à un modèle numérique très précis élaboré avec plusieurs sources (photographies actuelles et anciennes, relevés topologiques et dessins), les archéologues peuvent visiter la maison de Diomède, vaste demeure, telle qu'elle était à l'époque romaine et telle que l'ont observées plusieurs générations de chercheurs. © Iconem

Cette facilité de reconstruction virtuelle pourrait-elle, par un effet secondaire pervers, démotiver les promoteurs de la protection d’un site puisque l’on ne sait qu’on ne le perdra pas tout à fait ? Pour répondre, Yves Ubelmann raconte une belle histoire, celle du site d’origine hellénistique de Lissos, en Albanie. Un projet d’hôtel et de terrains de tennis conduisait à la destruction de la partie haute du site, ce qui a conduit à la réalisation d’un modèle numérique précis. Diffusée aux autorités locales, cette construction virtuelle, révélant la richesse et l’intérêt du site, a fait changer d’avis les décideurs, qui feront l’hôtel ailleurs. Le site réel a été sauvé par son double virtuel…

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La Chronique du futur veut décrypter les tendances fortes qui dessinent des voies possibles pour l'avenir. Ce ne sont donc pas des prédictions mais des portes ouvertes sur quelques paysages du monde de demain...

Une mosquée en photographie, à droite, et la version en réalité augmentée, à gauche, où les couleurs indiquent une hauteur. Les archéologues commencent à travailler avec ce genre de nouveaux outils. © Iconem Une mosquée en photographie, à droite, et la version en réalité augmentée, à gauche, où les couleurs indiquent une hauteur. Les archéologues commencent à travailler avec ce genre de nouveaux outils. © Iconem

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