Numériser ce que l’archéologue ne peut relever

La campagne de mars dernier a permis à l’équipe de poursuivre le travail d’acquisition tridimensionnel, par lasergrammétrie, des panneaux ornés de la grotte. Ce travail, effectué à très haute résolution (40 microns), est conduit en parallèle de l’acquisition du modèle 3D de la volumétrie de la grotte. Les tests conduits en 2011 avec le ScanArm (sur le grand panneau orné du secteur 13), associant lasergrammétrie et photogrammétrie, s’étaient soldés par un franc succès : le résultat du texturage du nuage de points est saisissant de réalité.

Pour cette première campagne de terrain de l’année 2012, nous avons souhaité aller de l’avant en procédant, grâce à ce nouveau type de scanner, à la numérisation de panneaux ornés impossibles à relever de manière traditionnelle.

À l’entrée du secteur 18, dans une zone en forte pente, un ensemble de digitations avait été découvert sous une corniche rocheuse, à l’abri des regards. Cette configuration spatiale, unique dans la grotte des Fraux, interdisait tout relevé manuel ou photographique du panneau constitué d’un bel entrelacs de tracés digités curvilignes.

Si la mise en station du scanner a nécessité la fabrication d’une embase spécifique, amarée sur les passerelles de circulation, la manipulation du bras articulé s’est avérée assez aisée, même si elle a nécessité une belle endurance de la part des opérateurs. Le bras, muni d’un scanner haute définition, a pu atteindre les endroits les plus inaccessibles et restituer en temps réel, sur écran, les tracés digités dessinés quelques 3400 ans plus tôt. Le relevé de ce panneau sera achevé au cours de la campagne de juin prochain.

Numérisation d'un panneau du secteur 18 de la grotte par Albane à l'aide du bras articulé

 

Numérisation d'un panneau du secteur 18 de la grotte par Sam à l'aide du bras articulé

Acquisition du Modèle Numérique de Terrain autour de la grotte des Fraux

La nécessité de comprendre le fonctionnement du réseau souterrain des Fraux durant l’âge du Bronze (et d’en déterminer l’entrée originelle) nous a d’abord conduit à numériser la volumétrie de l’ensemble de la grotte puis à produire un modèle numérique de terrain (MNT) en surface. Ce « MNT », en cours de réalisation, est obtenu par photogrammétrie (instrument de mesure géométrique), sur la base du traitement de 3 images aériennes numériques de l’IGN, réalisées en 2009.

Ce travail nécessite la recherche de points homologues entre les clichés et implique un géoréférencement des images, nécessaire préalable à toute prise de mesure à partir desdites images. Pour affiner la précision du modèle, l’équipe de l’INSA (UMR 7005) a procédé, sur le terrain, sous la direction de Pierre Grussenmeyer, au géoréférencement de plusieurs points caractéristiques aux alentours de la grotte, facilement identifiables sur les clichés de l’IGN. Ce travail  a été effectué à l’aide d’un GPS différentiel. Le raccordement au cheminement polygonal réalisé dans le réseau a été établi via une station totale.

géoréférencement de points autour des Fraux à l'aide d'un GPS différentiel

raccordement au cheminement polygonal de la grotte via une station totale par Sam et Emmanuel

Étude du paléo-karst de la grotte des Fraux

Étude du paléo-karst de la grotte des Fraux

L’étude du paléo-karst de la grotte des Fraux constitue une priorité pour les 3 années à venir. Cette étude, conduite sous la responsabilité de Stéphane Jaillet (EDYTEM) et de Yves Billaud (DRASSM) permettra de comprendre la genèse, l’évolution et le fonctionnement de ce vaste ensemble souterrain. Quel processus a bien pu conduire à l’obturation du réseau à la fin de l’âge du Bronze, induisant ainsi la « fossilisation » de la grotte après plus de 2,5 siècles d’occupations intermittentes ?

Où se situait l’entrée de la cavité au moment de sa fréquentation au cours du Bronze moyen et du Bronze final ? Quelle en était la morphologie ?

Certaines phases d’effondrement de grandes dalles détachées du plafond et des parois de la cavité peuvent-elles être contemporaines ou postérieures à l’occupation protohistorique de la grotte ?

Les enjeux de cette étude sont essentiels à la compréhension des modalités d’occupation de la grotte. En mars dernier, Stéphane Jaillet a procédé au relevé cartographique des formations proches de la zone d’entrée de la grotte. La réalisation en cours d’un modèle numérique de terrain lui permettra notamment de restituer la paléo-topographie de la zone supposée former l’entrée originelle de la cavité.

Exploration du réseau par Stéphane Jaillet (EDYTEM)

Exploration du réseau par Stéphane Jaillet (EDYTEM)

 

 

Préparation d’une nouvelle campagne de numérisation de la volumétrie de la grotte des Fraux

Avec la nouvelle programmation triannuelle 2012-2014, l’équipe s’est fixée pour objectif de finaliser le relevé topographique 3D de l’ensemble des parties accessibles de la grotte des Fraux. Sur le terrain, le travail de numérisation par lasergrammétrie de la volumétrie du réseau est encore considérable. Il nécessitera la mise en œuvre de plusieurs campagnes de numérisation chaque année, notamment à l’aide du nouveau scanner 3D Focus. Si la partie gauche du réseau est traitée dans sa grande majorité, seules 5 galeries de la partie droite ont été numérisées, préalablement à la pose des passerelles de circulation (soit 150 mètres linéaires).

C’est dans le but de préparer une mission de numérisation sur le terrain, qui se tiendra  en juin prochain, que nous avons réalisé un important travail de topographie, permettant de géoréférencer, à l’aide d’une station totale, les nombreux points de calages implantés  dans 12 secteurs du réseau gauche. Le cheminement polygonal réalisé dans le réseau souterrain depuis le début des travaux a été raccordé à la surface via un GPS différentiel.

L’implantation des points de calage n’a pas été sans difficultés : la configuration de nombreux diverticules et boyaux ne permet pas de stations aisées et l’équipe a dû faire montre d’une grande adaptabilité…

Implantation d’un point de calage par Pierre Grussenmeyer (LSIIT-TRIO UMR7005)

Mise en station « extrême » par Emmanuel Moisan – élève ingénieur à l’INSA de Strasbourg

Mise en station à proximité de l’entrée de la cavité par Samuel Guillemin (UMR 7005, INSA) et Emmanuel Moisan

Suivi climatique de la grotte des Fraux

Dans le cadre de la programmation scientifique 2012-2014, le suivi climatique complet de la grotte des Fraux sera progressivement mis en place, sous la responsabilité de Delphine Lacanette. Lors de la mission de mars 2012, une première série de capteurs autonomes mesurant la température a été disposée dans la grotte. D’une précision de 0,02°C, ces capteurs ont été placés dans 4 secteurs de la grotte, qui ont a priori des comportements très différents les uns des autres.

Capteur autonome enregistrant toutes les 30 minutes la température dans la grotte des Fraux

L’autonomie de la batterie de ces capteurs est de 6 mois, ce qui nous permettra de nous faire une idée assez précise du comportement climatique de la grotte à cette échelle de temps (sans avoir besoin d’y retourner pour relever les valeurs ce qui perturberait la mesure).

Cette première installation constitue un préalable nécessaire à la mise en place d’un suivi climatique plus complet de la cavité. Nous avons en effet besoin de savoir dans quel régime se situe la grotte avant de choisir du matériel plus performant dans les gammes concernées.

À terme l’installation couvrira mieux les différents secteurs de la grotte, au moyen de sondes déportées reliées à des centrales. D’autres paramètres tels que l’humidité, le CO2 et la vitesse de l’air seront également enregistrés par Delphine, en plus de la température, de manière ponctuelle ou continue.

Pose d’un capteur autonome dans le secteur 19