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Les apports du LiDAR pour appréhender les modelés agraires, l'exemple du fossé rhénan
- 1. Les apports du LiDAR pour appréhender les modelés agraires L’exemple du Fossé Rhénan Benoît Sittler
- 2. La genèse de nos paysages traditionnels La pérennité d‘organisations parcellaires et des morphologies agraires „Celtic“ fields Centuriation Openfields Centuriations Bocage
- 3. Le paysage rural rhénan – l’openfield et ses modelés agraires Parcellaires laniérés, souvent disposés en blocs ou quartiers
- 4. Principaux modelés hérités de pratiques anciennes Champs bombés Crêtes de labours Rideaux Systèmes d‘irrigation
- 5. Les champs bombés, un modelé étroitement associé au développement de la charrue à versoir fixe !
- 6. Pratiques révélées par leur empreinte microtopographique
- 7. Des modelés attestés pour de très nombreuses régions d‘Europe Occidentale et Centrale Lorraine Sous forêt près de Jaroslav (Volga)
- 8. Formes particulières de champs bombés Billons plus étroits (= lazy beds ?) Bielowieza (Pologne) Islande
- 9. Champs bombés nivelés révélés par photographie aérienne par des indices phytographiques et pédologiques La coloration sombre correspond aux creux comblés B 36 Près de Rastatt Photo: Braasch
- 10. Ackerberge (Crêtes de labours) Surélévation aux extrémités d‘un champ „Tournière“ : accumulation de mottes se détachant du soc D‘origine involontaire Exhaussement pouvant atteindre 1,5 mètre Encore visibles dans nos paysages
- 11. Rideaux de culture Rebords de parcelles en pente dépassent 50 cm Aménagés volontairement ou accumulation involontaire
- 12. Prairies irriguées Aménagements de systèmes d’irrigation. Forêt Noire Vosges du Nord
- 13. Documentation des champs bombés sous forêt Les limites des approches traditionnelles Prospections terrestres et relevés géomatiques : très délicats en forêt
- 14. Télédétection d’anciens champs bombés Photographie aérienne oblique (Beresford)
- 15. La Technique du LiDAR Vers un nouveau paradigme pour appréhender la morphologie des paysagesPrincipe Fonctionnement en milieu forestier 3-D Terrain model −Visualisation −Mesures LIDAR = Light Detection and Ranging aussi Airborne Laser scanning
- 16. Nos premiers tests Les levés LiDAR du cadastre du Bade -Wurttemberg Extrait de modèle numérique de terrain : rendus par ombrage
- 17. Rendus en „premier“ et „dernier“ écho Hardtwald près de Rastatt 1 km x 1 km
- 18. Restitution géométrique des champs bombés SIG −Erdas Imagine −Arc View Profil en travers de champs bombés Au sein d‘un même bloc, fortes variations des largeurs et des dénivelés 8 à 15 m de largeur, dénivelés de 30 cm à 60 cm
- 19. Contribution à l’analyse et interprétation Voie romaine séparant les champs bombés
- 20. La forêt comme conservateur privilégié des microreliefs d‘anciens labours
- 21. Parcellaire laniéré sous vergers près de Lauf
- 22. Découvertes fortuites: au sein de la forêt rhénane
- 23. Champs bombés fossilisés sous couvert de conifères (Biberach, Baden-Wurttemberg) Reverse S-shaped strips
- 24. Cartographie des champs bombés sous forêt de la Plaine Badoise Par simple visualisation des rendus en 3-D + SIG) Bien des forêts relèvent d‘anciens labours : plus de 100 sites Soit : près d‘1/3 des forêts en plaine recouvre d‘anciens labours
- 25. Autres structures du modelé agraire dévoilées par le LiDAR Les crêtes de labour Prospections terrestres de Callot (1980) et rendus laser Finage de Sasbach-Wyhl, en Pays de Bade
- 26. Rendus 3-D d‘Ackerberge en Pays de Bade 109,2 109,4 109,6 109,8 110 110,2 110,4 110,6 0 10 20 30 40 50 60 70 Reihe1 Ackerberge Profil en travers d‘un Ackerberg
- 27. Relevés topographiques d’anciennes prairies irriguées Le LiDAR permet de révéler la disposition gravitaire du réseau
- 28. LiDAR en Alsace Baden Alsace Groupe de travail transfrontalier pour y promouvoir le LiDAR - Missions ciblant des sites archéologiques (haute résolution) - Services hydrologiques (gestion des crues) - Autres projets (TGV, etc.) Couverture discontinue Statut 2013 Haut Rhin > 75 % Bas- Rhin env. 50 %
- 29. Centre Alsace (près de Herbsheim) Champs bombés de la Forêt du Schiffloch et crêtes de labours Source: PAIR/ Selestat
- 30. Détail des champs bombés conservés sous forêt avec zones dépourvues d‘anciens labours (?)
- 31. Forêt de Hindisheim : le cadastre reproduit le trame des champs bombés !
- 32. Champs bombés sous forêt mis en évidence par les levers LiDAR en Alsace (Bruch de l‘Andlau) Source: PAIR/ Florian Basoge
- 33. Découverte fortuite de champs bombés en Forêt de Haguenau Source: PAIR/ Florian Basoge
- 35. Paleo-channel Lateral drainage ditches Main Collector Ditch Forêt d‘Oberhoffen sur Moder (Alsace/F) Source: PAIR/ Florian Basoge
- 36. Le LiDAR: un outil très perfomant pour la restitution de la microtopographie des paysages anciens Les résolutions de 1 à 4 points/m2 bien adaptées pour ces approches: visualisation très aisée des structures géométriques Un outil tout particulièrement performant pour des prospections en forêt Perspectives insoupconnées au service de l‘archéologie du paysage = structures géométriques se prêtant à des détections automatiques par algorithmes Neanmoins, doit être complété par des vérifications de terrain et ne remplace pas l‘approche historique (contexte, datations, )
- 37. Premiers tests pour une détection automatique Démarches en vue d‘une détection automatique − Calculs de rasters-inputs − Détection et filtrage de lignes − Déduction de paramètres linéaires Algorithme appliqué pour 20 images rasters (1 km2 ) et vérification pour 3 MNT (Arc-GIS)
- 38. Restitution de zones à structures bombées en appliquant un seuil binaire pour chaque image 0),('')''min( 0 ≤≤ yxff 0),('')''min( 0 ≤≤ yxff Détection et filtrage de lignes Développement d‘algorithmes de reconnaissance de modelés
- 39. Verification pour trois quadrats (1 km²) présentant des caractéristiques différentes Plot 1 Plot 2 Plot 3 Degré de précision dépend aussi de la topographie et de la géomorphologie de la zone test En bonnes conditions, plus de 80 % des champs bombés sont détectables Rendus parfois peu nets des limites de parcelles
- 40. Mais tous les microreliefs bombés détectés au LiDAR ne sont pas forcément des champs bombés médievaux! Plantations sylvicoles en planches !
- 41. Plantations „sur billons“ au sein du site fortifié de Bad Dürkheim !
- 42. Structures bombées en Forêt de Dürmersheim
- 43. Essai de reconstitution historique pour le site de Rastatt
- 44. Discussion des acquis Evidence que les champs bombés devaient être la régle du modelé agraire des zones de labours de la plaine du Rhin - En complément aux observations de Schwerz (1816) et des travaux d‘Ewald (1969) pour le Sundgau - Mise en évidence dans zones de vergers - Fossilisés sous forêt en plaine (Exception : les forêts alluviales) Ackerberge : les travaux de Juillard et Callot avaient déjà souligné leur importance dans la plaine (surtout en présence de loess) Pour les champs bombés, observations partagées par les zones limitrophes (Lorraine, Wurtemberg) Mais assez peu de données pour le reste de la France ?
- 45. Perspectives Formidable potentiel à valoriser pour appréhender nos paysages anciens Mise en commun de nos expériences et mise en place d‘une typologie des structures de modelé agraire Une cartographie des forêts de la Plaine rhénane issues d‘anciens labours
Notes de l'éditeur
- Cette contribution se propose de livrer des éclairages sur les nouvelles possibilités que nous assure désormais la technologie du LiDAR pour appréhender nos paysages. Pour cette présentation, on a pu faire appel à diverses applications de cette technique dans le Fossé Rhénan, aussi bien en Pays de Bade qu’en Alsace.
- En guise de rappel, nos paysages traditionnels ont évolué au gré de leur utilisation par l’homme. Le paysage actuel porte à des degrés divers encore diverses empreintes de leur utilisation agraire.
- Dans les plaines du Fossé rhénan, c’est l’openfield avec ses propres modelés agraires qui s’est imposé dès le haut Moyen Âge. Celui-ci consiste essentiellement en parcellaires laniérés souvent disposés en blocs ou en quartiers.
- Parmi les modelés associés à ces parcellaires, on peut retenir les champs bombés avec leurs ondulations transversales ainsi que les crêtes des labours qui se traduisent par des surélévations des extrémités. Dans les paysages plus vallonnés, la présence de pentes a entraîné l’aménagement de rideaux de culture.
- Si la genèse et les pratiques associées aux champs bombés donnent encore lieu à certaines controverses, il est bien établi que des labours opérés avec des charrues à versoir fixe sont un préalable à de tels modelés.
- Dès lors que les circonstances particulières ont contribué à leur fossilisation suite à l’abandon des labours, on peut encore en observer dans nos paysages. C’est le cas aussi bien en présence de vergers qu’en forêt dont le sous bois n’est pas trop dense.
- La télédétection permet aussi de restituer la trame d’anciens champs bombés qui ont été nivelés suite à l’abandon de labours avec les charrues traditionnelles. Le fait de combler les creux en arasant les crêtes a remodelé les sols, ce qui se traduit par des réactions différentielles de la part des cultures, comme en atteste des indices phytographiques et pédologiques visibles en photographie aérienne.
- La pratique des labours a aussi pu entraîner des surélévations au niveau des extrémités. Elles sont qualifiées d’Ackerberge ou crêtes de labours résultant d’une accumulation involontaire de mottes qui se sont détachées du soc
- Dans des contextes topographiques de pente, les labours ont du s’adapter pour l’aménagement de parcelles en pente, des tracés parallèles ayant alors donné lieu à la mise en place de rideaux de cultures souvent encore bien visibles dans nos zones de piedmont
- Contrairement aux modelés directement liés aux labours, des pratiques liées à l’élevage et la production d’herbages ont également pu nécessiter un remodelage de la microtopographie comme ce fut le cas de prairies irriguées.
- Bien des contraintes rendent toute cartographie de champs bombés sous forêt aléatoire et imprécise. Tel est le cas des prospections terrestres classiques et aussi de levers topographiques par tachéométrie et nivellement de précision.
- En terrain découvert, la télédétection notamment les photos aériennes oblique reste efficace pour appréhender ces microreliefs à trame si régulière
- L’avènement du LiDAR a révolutionné les relevés altimétriques, enpermettant des rendus en 3 dimensions. C’est surtout sa capacité à pénétrer au travers de la canopée qui s’avère des plus précieuses pour restituer le microrelief sous couvert forestier.
- C’est ainsi que cette technique a pu être testée dès 2004 pour un massif forestier au sud de Rastatt en se servant des données mises à disposition par les services du cadastre du Land Bade Wurtemberg Ces premiers rendus par ombrage ont tout de suite été convaincants.
- Cette comparaison des rendus des premiers échos (réfléchis par la canopée) et des derniers échos (réfléchis par le sol) révèle tout de suite la trame des anciens champs bombés.
- Le traitement des données par SIG permet d’appréhender aussi les dimensions de ces modelés avec une précision de l’ordre du décimètre.
- L’examen minutieux de tels rendus permet de se faire une vision très fidèle de tels parcellaires et des voieries associées. C’est ainsi le cas pour cette ancienne voie romaine contre laquelle viennent butter des anciens quartiers de culture.
- Ces rendus en 3 D d’éléments de notre paysage permettent aussi de voir à quel point certaines structures ont été conservées sous forêt alors que l’agriculture moderne des espaces voisins tend à niveler ces microreliefs.
- Grâce à sa capacité à restituer le microrelief de grands espaces, on peut se rendre compte que les zones de vergers relèvent en fait d’anciens champs bombés comme en atteste ce relevé d’un site du Piedmont de la Forêt Noire.
- L’accès aux données de tous les sites ayant fait l’objet de prospections LiDAR permet ainsi de révéler la présence de tels modelés agraires dans des situations aussi surprenantes que dans la Forêt Rhénane inondable !
- La détection de champs bombés en contexte de forêts de conifères révèle que cette approche reste efficace même en cas de couverts plus denses (pessière).
- Un contrôle sommaire des rendus LiDAR de la Plaine du Rhin du côté badois a mis en évidence un grand nombre de massifs forestiers ayant été occupés par des labours.
- Les rendus LiDAR s’avèrent performants en milieu découvert comme en atteste cet exemple révélant des crêtes de labours près de Sasbach en Pays de Bade. La comparaison avec les résultats de prospections terrestres traditionnelles est très parlante.
- Dans le détail, des profils restitués par le LiDAR rendent compte du dénivelé de ces crêtes de labour de l’ordre d’environ 50 cm.
- Les faibles dénivelés affichés par l’organisation des systèmes de prairies irriguées restent perceptibles grâce à la haute résolution du LIDAR.
- Profitant des expériences badoises, la Région d’Alsace n’a pas tardé a opter pour la même technologique pour diverses approches paysagères. Tel fut le cas de missions ciblant des sites archéologiques et aussi de bassins versants avec de forts enjeux de gestion des crues. Ces données s’avèrent aussi très précieuses pour y appréhender les modelés agraires.
- Les rendus LiDAR de la région de Herbsheim révèlent sous forêts d’anciens champs bombés alors que les espaces agricoles intensifs ont conservé la trame des crêtes de labours.
- A noter la présence au sein de cette forêt d’une zone dépourvue de champs bombés. Dans ce cas, d’autres approches historiques et pédologiques pourraient apporter de nouveaux éclairages.
- Comme autre site riche en champs bombés, le LiDAR a révélé ici la trame de ces champs dans la forêt communale de Hindisheim. A cet effet, le plan parcellaire restituant ces forêts privées reproduit fidèlement les limites de ces champs bombés.
- Grâce aux levers LiDAR, on se rend compte que le marécage du Bruch de l’Andlau fut anciennement une zone labourée, alors que les espaces agricoles adjacents, qui font partie intégrante de la Plaine d’Erstein, y recèlent des Ackerberge des plus spectaculaires d’Alsace.
- Les données LiDAR mises à disposition par le Pôle Archéologique Interdépartemental Rhénan ont permis de repérer des champs bombés dans des sites insoupçonnés, tels que la Forêt de Haguenau.
- Les profils restitués à partir de ces données LiDAR ont mis en évidence des dénivelés moindre par rapport à ceux d’autres sites, suggérant que ces labours n’étaient en place que sur des durées limitées.
- Dans la Forêt d’Oberhoffen sur Moder, le LiDAR a révélé la trame d’un ancien système de drainage mis en place dans un contexte de paléo-chenaux.
- Au bilan, ces exemples ont montré que les résolutions de 1 à 4 points /m2 s’avèrent parfaitement adaptées pour une telle lecture des paysages, notamment en présence de couverts boisés. Un grand nombre de structures insoupÇonnées ont ainsi pu être révélées
- Les données LiDAR peuvent se prêter à l’application d’algorithmes en vue d’une détection automatiques de formes géométriques tels les champs bombés.
- Un exemple d’une telle démarche est présenté ci-dessous, appliqué à un des sites du Pays de Bade.
- Le test proposé s’est avéré performant dans environ 80 % des cas.
- Il convient cependant d’être prudent dans l’interprétation de rendus LiDAR C’est ainsi qu’une surface ondulée sous forêt a été faussement interprétée comme d’anciens champs bombés, alors qu’il s’agissait de plantations sylvicoles en planches.
- Les rendus LiDAR du site fortifié de Bad Durkheim ont révélé ces structures bombées bien géométriques. Il s’agit en l’occurrence de plantations sur billons.
- Pour le site de Rastatt, on a pu replacer la genèse des champs bombés dans le contexte de l’évolution du paysage. Si les datations des premières mises en culture restent imprécises (11e au 13e siècle), l’abandon des labours est intervenu après la guerre de Trente Ans.
- Ces approches ont montré que dans nos anciens paysages agraires les champs bombés étaient la règle en Alsace. De même les crêtes de labours très prononcées sont à mettre en rapport avec une très longue utilisation agraire.
- Les données LiDAR représentent donc un formidable potentiel à valoriser pour appréhender nos paysages anciens. Une telle approche transfrontalière se propose ainsi de cartographier d’anciens sites de part et d’autre du Rhin.