La cartographie LiDAR en archéologie
DE NOUVELLES PERSPECTIVES SUR LES CULTURES ANCIENNES
Le Mexique et l'Amérique centrale sont des destinations touristiques de plus en plus populaires. Les plages d'Acapulco et de Cancun ne sont pas les seules à attirer les foules. Les anciens sites résidentiels et culturels des hautes cultures précolombiennes attirent également des millions de visiteurs dans la région chaque année. Les plus connus sont les Aztèques, qui régnaient sur de vastes régions du centre du Mexique à l'époque des conquistadors espagnols. Relativement parlant, on sait beaucoup de choses sur la culture aztèque, mais surtout du point de vue des conquérants.
Les Mayas, qui habitaient les montagnes et les plaines densément boisées de ce qui est aujourd'hui le Mexique, le Guatemala, le Belize, le Salvador et le Honduras, nous paraissent beaucoup plus mystérieux. Contrairement aux Aztèques, leur apogée était passée depuis longtemps lorsque les premiers Européens ont posé le pied dans la région. Tout ce que nous savons d'eux aujourd'hui, les archéologues et les anthropologues l'ont laborieusement compilé au cours des 150 dernières années à partir des vestiges de villes abandonnées depuis longtemps. Il n'est donc pas étonnant que chaque découverte permette de mieux comprendre le peuple maya.
Forêt tropicale impénétrable
Beyond Borders
Tout le monde a vu des photos des temples et des pyramides de Tikal. Mais si vous ne l'avez pas encore visité, il est difficile d'imaginer à quel point les ruines sont grandes. Le parc national dans lequel il se trouve couvre une superficie de 575 km². La majeure partie est recouverte d'une forêt tropicale dense. Comparé à la réserve de biosphère maya qui l'entoure, ce n'est qu'une petite surface. Cette immense réserve naturelle située dans la partie nord de la province de Peten s'étend sur 21 000 km². Avec les biosphères adjacentes du Mexique et du Belize, elle constitue une forêt tropicale impénétrable et protégée de la taille du Brandebourg.
On soupçonne depuis longtemps que la végétation dense cache d'autres vestiges de la civilisation maya, mais leur recherche s'est avérée difficile. À l'époque d'Indiana Jones, lorsque les chercheurs se frayaient encore un chemin dans les fourrés à l'aide d'une machette, ils tombaient souvent sur de vieux bâtiments au petit bonheur la chance. Nombreuses sont les ruines qui n'ont pas été découvertes parce qu'une expédition les a manquées de quelques centaines de mètres. Bien sûr, des méthodes plus modernes sont disponibles depuis longtemps, comme les photos aériennes. Cependant, même les photos de la région ne révèlent pas grand-chose de plus qu'un plafond dense de cimes d'arbres. Ce n'est qu'avec l'application de la technologie laser qu'il a été possible de regarder à travers les arbres.
MESURES AÉRIENNES COMPLEXES
Beyond Borders
La détection et la télémétrie par la lumière (LiDAR) utilise la lumière laser pour mesurer les distances. Lorsque l'impulsion laser touche un obstacle, la lumière réfléchie est détectée par un détecteur. La distance exacte de l'obstacle peut être calculée à partir du temps écoulé entre l'émission de l'impulsion et l'arrivée de la lumière réfléchie, appelé temps de vol (ToF) dans le jargon technique. Ce principe est familier à tout bricoleur qui a déjà mesuré sa maison à l'aide d'un télémètre laser. Cette technologie est également utilisée pour la détection d'obstacles lors de la conduite autonome ou avec des drones autopilotés (Photonics News #80, pp. 8-12). L'un des grands avantages du LiDAR est sa haute résolution : Par rapport à d'autres technologies, les systèmes basés sur le laser fonctionnent avec des longueurs d'onde très courtes et peuvent donc enregistrer beaucoup plus de détails.
Pour créer un profil altimétrique numérique, le laser scanne le paysage à partir d'un avion ou d'un hélicoptère. Plusieurs milliers d'impulsions sont envoyées chaque seconde. Outre le LiDAR, deux autres technologies sont utilisées pour déterminer le profil d'élévation exact : Un GPS par satellite enregistre en permanence la position géographique exacte de l'avion afin que les mesures LiDAR puissent être localisées ultérieurement sur la carte. Cela se produit dans les trois dimensions, car l'altitude exacte du vol a naturellement une influence cruciale sur le résultat de la mesure de la distance focale. En outre, une unité de mesure inertielle (IMU) - essentiellement un gyroscope - mesure les différents angles d'inclinaison de l'avion, car ceux-ci influencent directement la longueur du trajet du faisceau laser réfléchi.
LES ARBRES SONT ESSENTIELLEMENT ENLEVÉS
Beyond Borders
In trees and other plants, an effect occurs that is particularly useful in laser cartography. Unlike buildings or rocks, leaves do not reflect all light. One part penetrates the leaves and continues to move towards the ground until it hits the next “obstacle” and so on. Thus, it can happen that the same light pulse is reflected several times – each time with lower intensity and of course with continuously increasing ToF. All these reflected signals can be assigned later to the original pulse. The result is a three-dimensional image of the tree – or even of an entire forest.
Using complex algorithms, a computer can virtually remove vegetation from the landscape profile identified. What remains is a detailed model of the bare floor. The Maya researchers were surprised at how much new knowledge they were able to gain from the LiDAR data. The surface structures showed that hundreds of years ago houses, high roads, and fields once existed where the rainforest now grows. Until recently, it has been assumed that the hinterland of the Mayan cities was sparsely populated. Now the archaeologists know better: The metropolises were closely interlinked.
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