12000 ans d’histoire, 3 mètres de stratigraphie, 12 hectares :
un SIG pour l’opération d’archéologie préventived’Alizay-Igoville (Eure)
Sylvain Mazet et Cyril Marcigny Bruno Aubry, Isabelle Comte and Philippe Boulinguiez
SIG 2014, Versailles, octobre 2014. 14h30, M106Archéologie et histoire de l’art
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1. Présentation du site
2. Méthodologie pour l’acquisition et le traitement des données
- Topographie- Base de données- SIG
3. Applications
Plan de la communication
Fouille archéologique préventive:•Superficie de 12 ha
•3m de stratigraphie
•275 000 m3 de sédiments
•1 an et demi de terrain
•119 000 vestiges archéologiques
•Plus de 70 personnes impliqués dans le projet
•7000 jours-hommes
•2 à 3 topographes1 géomaticien / gestionnaire de base de données
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Présentation du site
Nord-ouest de la France•En Normandie•Sur les communes de Igoville et d’Alizay
•Dans la plaine alluviale de la Seine•À la confluence avec l’Eure
Eure
Seine
Rouen
Paris
Alizay
Surface concernée par la fouillearchéologique
50 km
400 m200 km
Normandie
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Mésolithique
Néolithique moyenNéolithique final / Bronze ancien
1er âge du Fer / La Tène ancienne
Niveau tardiglaciaire
Occupation médiévale
10 000 BC
2 300 BC
7 500 BC
4 000 BC
400 BC
900 AD
3 à
4 m
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Présentation du site
Stratigraphie
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Etude exhaustive des occupations pré- et protohistoriques d’Alizay
Quatre thèmes principaux :
1/ la stratigraphie (les différents dépôts, étude de leur évolution).
2/ le paléoenvironnement (comprendre l’impact anthropique sur le milieu).
3/ l’approche culturelle et chronologique.
4/ l’approche paléoethnologique.
Problématique scientifique
Présentation du site
Constitution d’une équipe pluridisciplinaire pour une étude multiproxy
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Etude anthracologique
Palynologie
Archéozoologie
Etude malacologique
Sedimentologie/ Micromorphologie
Présentation du site
Geomorphologie
Prospections géophysiques
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����Etude multi-proxy
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Plein de structures!
2700 structures1119 trous de poteaux
662 chablis219 fosses146 foyers156 locus
Chablis
Néolithique
Trou de poteaux
Âge du fer
Foyer
Néolithiquemoyen
Schlitzgrube
Âge du Bronze
Fossés
Médiéval: IXe s.
Four
Médiéval: IXe s.
Sépulture
Néolithiquemoyen
Sépulture
Mediéval: IXe s.
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Plein de vestiges!
114 000 vestiges (poids>2tonnes)
34 000 céramiques68 000 lithiques7 000 ossements
800 vestiges métalliques
Lithique
Céramique
Balle de fronde
Bois de renne
Chronométrie181 datations 14C pour 110 occupations
différentes
Paléolithique et Mésolithique
Néolithique ancien
Âge du Bronze
Âge du Fer
Médiéval
Néolithique moyen
Néolithique récent/final
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IXe s. ap. n.e.
VIIe s. av. n.e.
IIe mill. av n.e.
IIIe mill. av n.e.
Ve mill. av n.e.
VIe mill. av n.e.
Xe mill. av n.e.
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Chaîne de traitement des données
Comment gérer autant de données archéologiques? Comment enregistrer, décrire, stocker et spatialiser les données archéologiques?
Enregistrement topographique efficace + Enregistrement archéologique exhaustif
BESOINS
Au bureau: Stockage pérenne des données + Spatialisation des données archéologiques
PROBLEMATIQUE
Méthodologie robuste pour l’enregistrement des données!!
Station totale robotisée + Base de données + SIG
Sur le terrain:
SOLUTION
POINT CLEF: un identifiant unique pour chaque entité archéologique numéroté de 1 à n
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Position 3D des vestiges Point
Formes des structures archéologiques Polygone
Axe des coupes archéologiques Ligne
Extension des tranchées, sondages et décapages Polygone
Stratigraphie (MNT) Point
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Que doit-on enregistrer?
Objectifs du travail topographique:
Sur le terrain:•Enregistrer rapidement, précisément et en continu les vestiges archéologiques •Fournir un identifiant unique pour chaque entité archéologique
Au bureau:•Vérifier la précision du levé•Contrôler les erreurs (doublons, informations manquantes)•Produire des plans pour le travail de terrain une fois par semaine
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TopographieUtilisation d’une station totale robotisée:
- Autonomie du topographe : pas besoin du porteur de prisme!
- Calcul topographique sur le terrain
- Visualisation des entités levées sur le terrain
- Possibilité d’enregistrer des points (artefacts), des lignes (profil) ou des polygones (structures, sondages)
- Enregistrement des données descriptives sur la télécommande(ID, us, etc.) liées aux contours graphiques levés
Normalisation des données attributaires + Format d’export SIG (.shp) = Intégration SIG à la volée (ou presque!)
Station totale robotisée
(Leica TS15)
Station totale
standard (LeicaTS06)
Leica Geo Office
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Topographie
Procédure avec LeicaTS06 = LONG!
Procédure avec LeicaTS15 = RAPIDE!
Contrôle des données: vérification des
doublons et incohérence
Mise à jour de la geodatabase
POINT CLE: Dans AutoCAD Map ou Leica Geo Office, export à partir du .dwg en .shp (shape files de point, polygone et/ou ligne avec données attributaires)INTEROPERABILITE ENTRE ARCGIS, AUTOCAD ET LEICA GEO OFFICE
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Topographie« ALZ Verif Topo » :
Une routine VBA dans un fichier MS Excel pour vérifier les données topographiques
(doublon et incohérence)
Saut dans la numérotationInformations manquantes
Erreurs de Z
1. Importer 1 ou plusieurs fichiers .dbf issus des fichiers .shp exportés
2. Lancer le programme et vérifier les problèmes
3. Imprimer et visualiser la liste des erreurs notamment les doublons
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Database
BESOINS- Un outil commun à toute l’équipe
- Possibilité de décrire un vestige ou un lot de vestiges
- Stockage des données interdisciplinaires
- Interopérabilité avec le SIG (Geodatabase): GDB/MDB
- Fichier de stockage léger: « BD Alizay »=60 MB / « BD Alizay » zippée= 13 MB
InventaireRequête SIG
Etude lithique
Imprimer inventaires, requêtes, etc.
Base de données
Tâches:
Etude céramique
POINT CLEF: Base de données réseauPossibilité de travailler à plusieurs sur la base de données et en même temps
Base de données relationnelle «Alizay» (Microsoft Access)
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Base de données
POINT CLEF: ID unique utilisé pour décrire les entités archéologiques est la cléprimaire de la base de donnée
Table relationnelle simplifiée
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Base de données
Structures Artéfacts
Stockage des données
archéologiques
Stockage des données
topo
Mise à jour des données par la topo
Stockage des données sur les
structures collectées sur le terrain
Stockage des données produites par les spécialistes
Inventaire
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Base de donnéesTableau de bord
Formulaire Inventaire
Formulaire Lithique
Formulaire Céramique
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Base de données
Une base de données Microsoft Access a étéconçue pour une utilisation sur le terrain grâce àune tablette PC:
Inventaire et description de toutes les structures archéologiques
Version allégée pour le travail de
terrain
Version complète au bureauRequête selon typologie
Infos à propos du site
Infos à propos de la stratigraphie
Photos de la structure
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Organisation de la geodatabase (ESRI)
Shp files1 shp pour les structures1 shp pour les nouvelles structures1 shp pour les artéfacts1 shp pour les nouveaux artéfacts1 shp pour les doublons (structures)1 shp pour les doublons (vestiges)1 shp pour les points de MNT
Tables venant des requêtes Access
Toolbox (process model builder) stockée dans la gdb
POINT CLEF: création d’une connexion ODBC (Open Database Connectivity) avec la base de données pour l’import des données archéologiques dans la geodatabase
GIS
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Stockage du MNT, des analyses de densité, documents géoréférencés (cartes anciennes, photos aériennes, etc.), lidar, etc.
GISGdb pour les fichiers Raster
IGN 1946
Cadastre Napoléonien
Géophysique
MNT
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Automatisation des tâches répétitives: utilisation du modelbuilder d’ArcGIS
Requête spatiale (inventaire des vestiges au sein d’une structure)
Export des requêtes de la mdbvers la gdb
Récupérer les coordonnées du centroïde d’un polygone (structures) et création d’un fichier de point
GIS
Création d’une jointure spatiale, d’un nouveau champ et ajout de donnéesDim x as IntegerIf [Field] <> " " then x = 1Elsex = 0End If
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Database and GIS
Base de données
SIG
Base de données partagée: tablesStockage: NAS Alizay
Base de données réseau: formulaireStockage: PC des opérateurs
Base de données AlizayFormat .mdbStockage : PC du géomaticien
Geodatabase: Entités graphiques et données archéologiques (topo)Format .mdbStockage: PC du géomaticien
Inventaire, études lithique ou céramique…
Copie
Mise à jour
Copie des données descriptives
SIG: spatialisation des entités et analyses spatialesStorckage: PC du géomaticien
Transfert
Export des tables et requêtes vers la GDB (connexion ODBC)INTEROPERABILITE
POINT CLEF: Possibilité de gérer une grande quantité de données archéologiques nécessite une architecture particulière
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Applications TOPOGRAPHIE:• Production hebdomadaire de plans des vestiges et des structures• Calcul de la surface et des volumes décapés
GIS : • Analyse spatiale (tesselisation, carte de densité, etc.)• MNT des unités stratigraphiques (krigeage)• Vue en coupes des unités stratigraphiques et distribution verticale des vestiges• Visualisation 3D des vestiges• Automatisation de la production de cartes (Mapbook)
BASE DE DONNEES : • Production of features and artifact inventories for work in the field and in the office or for reports• Statistics for specialist studies (lithic, ceramic)• Management of iconographic documentation (listing, storage, naming)
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Visualisation du contexte stratigraphique:
profil (plugin CrossView / DPRA)
Applications
Vestiges métalliques dans les fossés du fort carolingien
Occupation du Néolithique final: en plan et en coupe
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Applications Spatialisation des études des spécialistes stockées dans la base
de données
Remontage céramique d’une occupation du Néolithique final (3000-2500 BC)
Analyse lithique
•Requête de la db•Export de la .gdb grâce à une connexion ODBC•Jointure de la requête avec le .shp dans le projet Arcmap
Analyse tracéologique
Néolithique moyen (4000-3500 BC) foyers avec dates 14C
Analyse zooarchéologique
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Visualisation des densités d’artefacts Applications
Occupation mésolithique (7500-7300 BC): densité lithique
Bivouac du Paléo. final (9800-9300 BC): densités lithique (bleu) et faunique (vert)
Fort de Charles le Chauve (IXe s.): densitédes vestiges métalliques dans les fossés
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Visualisation 3D Applications Site du Paléolithique final (9800-9300 BC): Production de longues lames, découpage 6 aurochs (bos primigenus) (M. Biard & C. Bémilli)
3D
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2507 points pris en compte pour les MNT
686 points utilisés pour l’us 8H, la mieux documentée, mais avec une répartition irrégulière
Densité de points: 0.7 pts/dam²
Pas du MNT: 10 m
Interpolation des points par krigeage
Quantification et localisation des erreurs du modèle produit
La paléotopographie est la base pour la restitution paléoenvironnementale
ApplicationsRestitution de la paléotopographie
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Zone humide
Paléoberge de la Seine
Etude géophysique (magnétométrie et résistivité)(G. Hulin & C. Vimoux)
���� L’étude indique la localisation de la grave (en rouge) et de l’argile (en bleu)
Applications Restitution de la paléotopographie
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Restitution géomorphologique (Ch. Chaussé)
Applications Restitution de la paléotopographie
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Bonne correspondance entre l’étude géomorphologique et le MNT produit !
Applications Restitution de la paléotopographie
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Distribution des vestiges (us 8 et 9) Geophysic and density
Analyse de densité par grille
Nombre moyen de vestiges par carré(10x10m)
Rouge
Vert
Bleu
Applications Modéliser l’occupation humaine
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Comparaison entre le modèle prédictif et les éléments découverts lors du diagnostic
Nombre de vestiges attendus
Applications
Faible densité: 10 vestiges par dam²
Densité importante: 130 vestiges per dam²
Densité moyenne: 70 vestiges par dam²
Verification du modèle: distribution des structures
���� Fournit des indices pour prédire la densité de vestiges attendus
Modéliser l’occupation humaine
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Conclusion
����Méthodologie robuste indispensable : chaîne de traitement des données descriptives utilisant une base de données et un SIG
• Procédure complexe à appliquer mais permettant de maintenir une bonne rigueur scientifique
• Travail de terrain et études au bureau (inventaire, études des artefacts, analyse SIG) en même temps
� Analyses hebdomadaires produites par le SIG fournissent des informations permettant de guider la conduite de la fouille
• Méthodologie chronophage à mettre en place mais qui permet de gagner beaucoup de temps durant la phase d’analyse
Caractéristiques de la fouille d’Alizay :
• Stratigraphie importante et occupations préhistoriques densément fournies en vestiges nécessitant une bonne précision d’enregistrement
• Contraintes de temps
• Echelle du projet (12 ha, travail de terrain pendant 1 an et demi)
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Merci de votre attention !!Responsable scientifique:
Cyril Marcigny & Sylvain Mazet
Responsable de secteur: Bruno Aubry
Laurent ChantreuilErik Gallouin
Anthony Lefort
Technicien: Gaël BarracandLaurent Beugnet
Maria-Carla BorgesStéphanie Clément-Sauleau
Aurélie DouillardMaïwenn Dreano
Jean-Philippe Faivre Sandrine Gachon
Guillaume GadeboisDavid Giazzon
Sebastien GiazzonPhilippe Gillette Céline Godard
Vincent Grégoire Xavier HenaffAudrey HerpeDavid HonoréCyril Hugot
Frédérique JimenezGabrielle LamerandAlexandra LanteriGuillaume LeborgneEdern Le Goaziou
Raphaëlle LefebvreSébastien ManemMagdalena Meignan
Jérôme PainJean-Marc PalluauSébastien ParisElisabeth Ravon
Valérie Santiago-Lara Aminthe ThomannVincent TessierChritine Yon
Valentina VillaPierre-Marie Canu
Elsa DelandeMarine Drieu (Université de Rouen)
Adrien Gonnet (Université de Paris I)
Topographie / Géomatique / DAO:Philippe Boulinguiez
Isabelle ComteSylvain Mazet
Véronique Théron Joseph Vautour
Marie Duriez (Stagiaire)
Etude lithique:Miguel Biard
François CharraudEmmanuel Ghesquière
Sylvène MichelCaroline Riche
Céramologie:Lorraine ManceauYves Marie Adrian
Anthropologie: Raphaëlle Lefebvre
Archéozoologie: Céline Bemilli, Lysandre Bedault, Yvinec
Radiochronologie: Laboratoire de l’université de Laval (Québec) et Beta Analytic
Géomorphologie: Christine Chaussé, Millena Frouin
Géophysique: Guillaume Hulin, Clément Vimoux
Malacologie: Salomé Granai
Palynologie: David Aoustin, Chantal Leroyer
Numismatique: Thibault Cardon, Jacques Labrot, Jens-Christian Moesgaard
Photographie aérienne:Hervé Paitier (INRAP)
Jacques Refuveille (Balloïde Photo)