Cartographier les systèmes d’irrigation à partir de photographies aériennes d’archives : mise en application au Yémen

L’utilité de l’imagerie aérienne ou satellitaire pour l’étude archéologique des paysages n’est plus à démontrer. De nombreux projets exploitent ce type de données, que ce soit pour appréhender l’évolution de l’environnement, cartographier des sites ou contribuer à la préservation des vestiges archéologiques. Au Moyen-Orient, les clichés des satellites espions du programme américain Corona (1959-1972) sont à cet égard abondamment employés car ils offrent un aperçu sur des paysages qui ont été depuis en grande partie remaniés.

Malgré l’importance de cette technique, l’imagerie aérienne reste sous-exploitée. De nombreuses archives existent de par le monde, qui n’ont pas encore été utilisées par les archéologues et dont le catalogage reste souvent à effectuer (comme par exemple la National Collection of Aerial Photography). Cela représente certes un travail fastidieux mais qui peut apporter de fructueux résultats.

Je souhaiterais illustrer ce point en prenant l’exemple des systèmes d’irrigation du Yémen antique, sur lesquels portaient mes travaux il y a quelques années. Dans le cadre d’une bourse post-doctorale Clemens-Heller de la Fondation Maison des Sciences de l’Homme (FMSH), j’ai travaillé pendant 9 mois à la Freie Universität de Berlin sur un corpus de clichés aériens verticaux, réalisés au cours de l’hiver 1977-1978 pour le compte de la société de Géomètres experts Lebel, Trenque & Rives (rebaptisée depuis GE Infra), basée à Toulouse. Ces photographies ont été réalisées à des fins topographiques dans le cadre d’un projet de réforme agraire porté par la République démocratique populaire du Yémen (« Yémen du sud »).

L’existence de ce fonds avait été porté à ma connaissance par Ch. Darles (ENSA Toulouse et UMR 5608 TRACES). Il avait déjà été partiellement exploité par P. Gentelle mais les clichés n’avaient cependant jamais été géoréférencés.

Notre zone d’étude est située dans la région du Hadramawt qui occupe l’est du Yémen (fig. 1) et se caractérise par un plateau escarpé, entaillé par une vallée centrale que rejoignent de nombreuses vallées latérales. Le Hadramawt est marqué par un climat aride : 100 à 200 mm/an de précipitations en moyenne et une forte variabilité interannuelle. Principalement printaniers et estivaux, les épisodes pluvieux sont brefs et localisés mais peuvent engendrer d’importants écoulements de surface qui se concentrent dans les oueds (Gentelle 1998 : 78 ; Sanlaville 2000 : 119-120). De la protohistoire à nos jours, les systèmes d’irrigation ont été conçus de manière à capter ces crues grâce à des digues et à les répartir sur la plus grande surface possible grâce aux réseaux de canaux.

 

Les systèmes d’irrigation antiques qui font l’objet de cette courte étude sont implantés à proximité du site de Raybûn (fig. 1), dans deux vallées confluentes : les wâdîs Daw‘an et al-‘Ayn. Ils avaient été déjà partiellement cartographiés par la mission russe en charge de l’étude du site, mais uniquement au cours de prospections pédestres (Sedov 1997 : fig. 1 ; Charbonnier 2012). Les études du matériel céramique ramassé en surface et de l’architecture des ouvrages hydrauliques ont confirmé la contemporanéité du site antique et des systèmes d’irrigation. Raybûn, qui se compose de plusieurs sites à vocation résidentielle, artisanale ou cultuelle a été occupé de la fin du 2^e millénaire avant J.-C. au 1^er siècle avant l’ère chrétienne (Sedov 1996a : 80). Le wâdî Daw‘an, dans lequel se situe Raybûn, s’étire sur 110 km du sud vers le nord et possède un bassin versant d’environ 3300 km². Le wâdî al-‘Ayn, qui s’étend sur environ 100 km de long du sud-est vers le nord, est quant à lui plus modeste puisque la surface de son impluvium est de 1200 km².

Méthodologie pour le traitement et l’analyse des photos aériennes

• La première étape de notre travail a consisté à digitaliser les tirages photographiques (format 24 x 24 cm), en décembre 2007, à Toulouse, grâce à un scanner format A3. Malheureusement, faute d’équipement approprié, il n’a pas été possible de scanner les négatifs. La résolution des images, une fois scannées, était d’environ 90 cm pour un pixel et leur taux de recouvrement d’environ 60%.

• Au cours de la deuxième étape, deux approches méthodologiques ont été adoptées de manière à comparer leurs résultats respectifs : d’une part, le traitement individuel des clichés et, d’autre part, leur traitement en lot via un logiciel de photogrammétrie.
  Première approche : les photos étaient triées afin de retirer celles surexposées ou représentant des zones non agricoles, tels les sommets des plateaux montagneux ou les zones dunaires. Elles étaient ensuite géoréférencées une à une pour être incorporées au SIG, 9 à 10 points étant nécessaires pour chaque cliché.
  Deuxième approche : les clichés étaient traités et fusionnés sous Agisoft Photoscan Pro. Un premier modèle était créé, en basse résolution, puis les photos étaient directement géoréférencées dans le logiciel. Un deuxième modèle était ensuite généré à partir duquel on pouvait exporter orthophotographies et modèles numériques de terrain (MNT) (fig. 2).
  
  

• La photo-interprétation constituait la troisième étape. Elle visait à faire le tri parmi les nombreuses informations que comporte une photo et à identifier celles qui paraissaient pertinentes pour le projet. Dans le cas présent : sites archéologiques, limites de parcelles, ouvrages hydrauliques, etc.
  Les publications et cartes archéologiques ont facilité l’identification des sites archéologiques (Robin et Brunner 1997). Ces derniers forment généralement des buttes gris foncé mouchetées de blanc qui se distinguent nettement des alluvions beiges et des dépôts éoliens composant le fond des vallées.

• L’irrigation à partir des eaux de crue a pour corollaire le dépôt régulier de sédiments à la surface des canaux et des parcelles et leur surélévation progressive. À terme, cela peut compromettre l’écoulement de l’eau dans ces systèmes d’irrigation gravitaires. Les bordures des parcelles et des canaux antiques, construites en terre, ont été érodées mais elles sont malgré tout bien visibles sur les images. Les parcelles, constituées de limons, de sables fins et d’argiles, sont matérialisées par des quadrilatères gris foncé encadrés par des lignes blanchâtres correspondant aux canaux (fig. 3).
  L’intégralité des systèmes d’irrigation, antiques et modernes, visibles sur les clichés aériens de GE Infra ont ainsi été cartographiés (fig. 4).

Les systèmes d’irrigation antiques

Pour la photo-interprétation, les clichés géoréférencés individuellement se sont révélés un peu plus lisibles que les orthophotographies générés à partir des modèles 3D de Photoscan. Cela tient en partie à la mauvaise qualité de certains clichés (surexposition, zones floues, etc.). Un traitement préalable, sous Photoshop, aurait peut-être été nécessaire mais n’a pas été réalisé faute de temps.

Dans le wâdî Daw‘an, les trois systèmes d’irrigation encadrant les différents sites composant Raybûn ont pu être cartographiés (fig. 5). Les limites de nombreuses parcelles étaient encore visibles dans les années 1970. Le système 2, au nord, est le mieux préservé. Il s’étendait sur 1000 ha pour un bassin versant potentiel de 3000 km². Son point de captage était localisé en rive droite du wâdî Daw‘an puis les crues empruntaient un canal primaire, long de 2 km, qui longeait les falaises calcaires limitant la vallée à l’est. Celui-ci se divisait ensuite en deux aqueducs secondaires parallèles, également orientés dans le sens de la vallée.

Les ouvrages hydrauliques composant le système 2 étaient particulièrement bien préservés dans les années 1970 : sont attestés à la fois des partiteurs-bassins, entourés d’exutoires, et des partiteurs en peigne, avec des exutoires de largeurs diverses alignés dans le sens du courant (fig. 6). Des exutoires simples, constitués de deux petits môles maçonnés, donnaient accès aux parcelles, de plan  à peu près rectangulaire.

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Fig. 6 : Deux exemples de partiteurs antiques visibles sur les clichés aériens (©Julien Charbonnier).

En revanche, les ouvrages hydrauliques composant les systèmes 1 (800 ha de superficie, bassin versant de 3200 km², implanté en rive gauche du wâdî Daw‘an) et 3 (150 ha de superficie, bassin versant de 37 km², alimentés par le wâdî Na’âm) ne sont pas ou peu visibles sur les images, à l’exception de certains canaux.

La télédétection confirme la présence de terrasses limoneuses de part et d’autre du wâdî al-‘Ayn, à proximité de plusieurs sites antiques. Les parcellaires sont toutefois nettement moins bien préservés que dans le wâdî Daw‘an, mis à part autour des sites de Laqlât (70 ha) et d’al-Qûff (120 ha) où canaux et limites de parcelles sont identifiables. Aucune limite de parcelle n’étant visible en aval du wâdî, à la confluence du wâdî Daw‘an, on peut douter du fait que cette zone était cultivée au cours du 1^er millénaire av. J.-C.

Les systèmes d’irrigation d’époque islamique

Jusqu’aux années 1970, la partie amont du wâdî Daw‘an et le wâdî al-‘Ayn n’étaient pratiquement pas mis en cultures. Seuls quelques systèmes, de superficies très modestes et tirant parti de petits affluents, sont visibles sur les images.

Les grands systèmes de la période islamique, partiellement cartographiés, se concentraient en aval, à proximité de la vallée du Hadramawt (figure 4). Au début des années 1970, ils couvraient une superficie d’environ 1500 ha et tiraient parti à la fois du wâdî Daw‘an et du wâdî al-‘Ayn, dont les lits étaient séparés. On constate donc que la superficie alors irriguée était presque équivalente à celle de la période antique.

Le captage se faisait à l’aide de simples prises d’eau, parfois renforcées de digues en terre, placées sur le côté et en biais par rapport au lit du wâdî. Les canaux primaires étaient parallèles au wâdî et s’étendaient sur plusieurs centaines de mètres. Les parcelles, délimitées par des buttes limoneuses, étaient de forme irrégulière et s’imbriquaient les unes dans les autres (fig. 7).

Il est probable que ces systèmes recouvraient en partie des parcelles antiques. Deux sites archéologiques datant du 1^er millénaire av. J.-C. sont en effet attestés à l’extrémité aval de la vallée : Sûrân et Ganima Ben ‘Aqîl (Sedov 1996b: fig. 1). Il s’agit toutefois de deux sites mineurs et il est peu probable que les systèmes d’irrigation associés aient été aussi importants que ceux encadrant Raybûn.

Conclusion : un paysage aujourd’hui menacé

On constate ainsi que les systèmes d’irrigation se sont décalés vers l’aval au cours de la période islamique. La surélévation des parcellaires antiques par rapport aux lits de wâdîs, liée à l’accumulation des sédiments, est sans doute responsable de cette évolution.

La remise en culture des terres en amont du wâdî Daw‘an et dans le wâdî al-‘Ayn est assez récente : ces zones étaient quasiment dépourvues de champs cultivés à la fin des années 1970. Elle est liée aux réformes agraires, à la croissance démographique du Yémen et à la disponibilité d’engins de terrassement qui ont nivelé les systèmes d’irrigation antiques pour laisser la place à de nouvelles fermes. Les images satellitaires récentes révèlent ainsi qu’une grande partie des sites et des parcellaires antiques ont disparu du fait des aménagements récents (routes, nouveaux systèmes d’irrigation alimentés par des puits motorisés, etc.) (fig. 8).

Les clichés aériens d’archives nous permettent donc de remonter le temps et d’étudier des paysages qui ont aujourd’hui disparu. Leur étude est primordiale pour dresser un état des lieux du patrimoine archéologique et évaluer les menaces pesant sur sa préservation. La photogrammétrie peut faciliter leur exploitation en accroissant la vitesse de traitement des données et en générant des modèles numériques de terrain d’une résolution supérieure à ceux disponibles actuellement.

Remerciements

Toute ma gratitude revient aux fondations Maison des Sciences de l’Homme et Thyssen, ainsi qu’au Water Management Group de l’Excellence Cluster Topoi (Freie Universität Berlin), sans lesquels ce projet de recherche n’aurait pu être mené à bien. Je tiens également à remercier chaleureusement Christian Darles, Emmanuelle Régagnon et Carine Calastrenc pour leurs précieux conseils ainsi que Christian Rives et la société GE-Infra pour m’avoir ouvert leurs archives.

Bibliographie

Charbonnier J. 2012. Irrigation systems from the air: A collection of aerial photographs from the Hadramawt and Wādī Bayhān valleys, in: A. Sedov (ed.), New Research in Archaeology and Epigraphy of South Arabia and its Neighbors, Moscou, State Museum of Oriental Art, 155-164.
 
Gentelle P. 1998. La nature et l’irrigation, in : J.-F. Breton, J.-C. Arramond, B. Coque-Delhuille Brigitte, P. Gentelle (ed.), Une vallée aride du Yémen antique. Le wâdî Bayhân, Paris, Éditions Recherches sur les Civilisations, 75-125.
 
Robin C. J., Brunner U. 1997. Map of Ancient Yemen/Carte du Yémen Antique (1/1 000 000^e), Munich, Staatliches Museum für Völkerkunde.
 
Sanlaville P. 2000. Le Moyen-Orient arabe. Le milieu et l’homme, Paris,Armand Colin.
 
Sedov A. 1996a. On the Origin of the Agricultural Settlements in Hadramawt, in: C. J. Robin, I. Gajda (ed.), Arabia Antiqua, Early Origins of South Arabian States, Serie Orientale Roma LXX, Rome, IsMEO, 67-86.
 
Sedov A. 1996b. Monuments of the Wādī al-‘Ayn. Notes on an Archaeological map of the Hadramawt, 3, Arabian Archaeology and Epigraphy 7/2, 253-278.
 
Sedov A. 1997. Die archäologischen Denkmäler von Raybūn im unteren Wādī Daucan (Hadramaut), Mare Erythraeum 1, 31-106.

L’auteur

Julien Charbonnier est archéologue, spécialiste des systèmes hydrauliques du Moyen Orient ancien. Il est chercheur associé au laboratoire CEPAM (UMR 7264), Université Côte d’Azur, Nice.

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