Par Florent Brosse – Longtemps, la mémoire des formes d’un navire passait par son relevé manuel. Depuis quelques années, des outils numériques, comme le laser ou la photogrammétrie, permettent d’optimiser ce travail et offrent d’autres perspectives. Un domaine auquel se consacre l’association Scanmar face, notamment, à l’urgence de la sauvegarde.
Les bateaux du patrimoine, même ceux qui sont consciencieusement entretenus, vieillissent et se dégradent. C’est encore plus vrai pour ceux qui ont peu d’activité, car un bateau qui navigue est naturellement l’objet des soins constants de l’équipage qui doit pouvoir compter sur lui. Quant à les tirer à terre pour les sauver, Yann Mauffret, patron du chantier du Guip, estimait récemment dans nos colonnes que cela ne servait à rien « car une unité en bois meurt plus vite à terre qu’en mer ».
Parfois, au-delà de l’entretien courant, un plus gros chantier s’impose. Chaque année, par exemple, la Marine nationale fait réaliser des travaux plus ou moins lourds sur ses voiliers en bois qui font partie de ceux qui naviguent le plus. Les bateaux des musées connaissent aussi ce type d’interventions : les Anglais ont ainsi annoncé qu’ils allaient engager 52 millions d’euros pour sauver le HMS Victory, navire amiral d’Horatio Nelson, vainqueur de l’armée franco-espagnole à Trafalgar.
En revanche, il faut parfois jeter l’éponge… À Douarnenez, l’un des derniers représentants des grands navires de pêche en bois, le Mauritanien Notre-Dame de Rocamadour, construit en 1959 par le chantier Péron à Camaret et entré au Port-musée en 1990, vient d’être sorti des collections des musées de France – une première. Malgré un entretien régulier, le coût de sa restauration a été jugé trop élevé, et il devrait être déconstruit. Il est vrai que le « Roca » n’est pas le Victory…
Le bateau nous parle aussi de métiers, de gestes, d’un rapport à la ressource
Cet exemple montre que nous ne pourrons pas conserver tout le patrimoine du pays. Paul Bonnel, expert maritime et fluvial auprès du ministère de la Culture, le confirme : « On a aujourd’hui en France un patrimoine important, mais vieillissant, qui se dégrade. Et nous n’avons ni les moyens humains ni les moyens financiers de sa conservation. »
Face à ce constat, une question se pose et va probablement se poser encore davantage avec le temps : que préserver ? Bien entendu, on s’intéressera aux bateaux les plus en danger, ou à ceux dont les plans n’existent pas ou plus. Mais il faudra souvent aussi choisir tout en s’interrogeant sur ce qu’on entend par « conserver » quand l’intérêt de préserver l’objet bateau réside dans la totalité qu’il incarne. Car au-delà de ses formes, de son procédé de construction, des spécificités de son gréement, le bateau nous parle aussi de métiers, de gestes, d’un rapport à la ressource. Il témoigne également d’une époque et d’un contexte socio-économique. Le bateau raconte les hommes qui l’ont pensé, conçu et mené, autant de témoignages qui disparaissent d’ailleurs peut-être plus vite que l’objet…
Si l’on en revient au relevé – important même si l’objet reste le vecteur essentiel de transmission, de connaissances et même de rêves –, la DRAC Nouvelle-Aquitaine par exemple effectue aujourd’hui chaque année deux missions sur ses bateaux classés. Cela comprend la réalisation d’un relevé de formes et de charpente, ainsi qu’un collectage d’informations. La synthèse de ces éléments, même partiels, permet de donner du sens à la conservation.
La photogrammétrie utilise la capture d'images sous différents points de vue
Pour relever les formes, la méthode peut être manuelle, solution connue et documentée, pratique et peu coûteuse : crayon, mètre, niveau à bulle, équerre, fil à plomb suffisent. Cependant, cette technique parfois longue à mettre en œuvre n’est pas à la portée du premier venu ; en outre, elle peut comporter de nombreuses sources d’approximation et d’interprétation. On peut aussi travailler désormais de manière numérique, ces dernières décennies ayant vu l’émergence de technologies de captation qui, contrairement à la technique manuelle qui se contente de relever quelques points caractéristiques, offrent une acquisition quasi-totale de la zone identifiée.
Dans cette famille nouvelle, la lasergrammétrie, apparue dans les années 1960 autour d’usages militaires et spatiaux, utilise la mesure de la distance entre l’appareil et un point par son écho lumineux. L’objet à relever est balayé par ce laser jusqu’à devenir un « nuage de points », soit un ensemble de points plus ou moins dense en trois dimensions. La lasergrammétrie est rapide d’exécution, relativement homogène dans sa précision. Bien qu’ayant fortement chuté ces dernières années, son coût demeure très élevé, et en tout cas prohibitif pour le grand public.
La photogrammétrie est une autre technique numérique qui, elle, utilise la capture d’images photographiques prises sous différents points de vue pour reconstruire des objets, ou des paysages, en trois dimensions. Elle permet leur mesure sur le même principe que la vision stéréoscopique humaine ou l’appareil photo stéréoscopique. Inventé au XIXe siècle, il capturait deux images légèrement décalées qui, vues à travers une visionneuse, recréaient la perception en 3D de la scène photographiée. Si à l’époque des appareils à « film », la photogrammétrie était très technique, l’avènement de la photographie numérique, conjugué à l’émergence de logiciels capables de repérer des points identiques sur plusieurs clichés d’une même scène pris sous des angles différents, ainsi que le calcul des coordonnées de ces points dans l’espace par triangulation, l’ont démocratisée.
Les clichés doivent se chevaucher de 60 à 80 pour cent entre deux images successives
Aujourd’hui, la photogrammétrie, qui permet l’obtention d’une copie virtuelle en 3D de l’objet photographié, présente l’avantage indéniable d’un coût relativement modeste en termes de matériel, tout en étant techniquement accessible à des non spécialistes. La technique de photogrammétrie hérite de certaines méthodes du relevé à la main comme le fait de préparer au mieux le bateau à relever dans son environnement. La qualité de la lumière est, en revanche, cruciale : il faut une illumination uniforme et idéalement indirecte pour éviter les ombres et les variations de luminosité. Les éléments clé du bateau – comme la râblure, quelques couples, le livet, etc. – peuvent être valorisés avec des repères visuels tels que des cibles conçues pour, ou une simple trace à la craie et quelques bouts de scotch.
Une fois le bateau préparé et les éclairages éventuels installés pour pallier le manque de lumière naturelle, les réglages de l’appareil photo doivent être soigneusement ajustés. Il est en effet essentiel de capturer des images présentant une colorimétrie constante pour assurer une corrélation précise entre elles.
Ensuite, une série complète de photos doit être prise en tournant autour de l’objet, à différentes hauteurs, pour saisir tous les détails sous divers angles. Les clichés doivent se chevaucher avec un recouvrement de 60 à 80 pour cent entre deux images successives pour faciliter leur alignement par le logiciel qui reconstruira l’objet en 3D. Pour permettre une mise à l’échelle du modèle généré, il est nécessaire de placer sur la scène des repères dont la longueur est connue ou de prendre des mesures entre deux points caractéristiques facilement identifiables.
Ensuite… c’est au logiciel de travailler, plus ou moins automatiquement. Certains sont payants comme Metashape, d’autres gratuits, notamment sur smartphone. Bien entendu les options et résultats ne sont pas les mêmes. Le logiciel va positionner les photos les unes par rapport aux autres grâce à la reconnaissance automatique de pixels entre deux images ou plus. Cette corrélation permet de calculer la position de ces pixels dans l’espace, donnant naissance à un nuage de points. Ainsi, plus une photo comporte de pixels, plus le nuage sera riche, et l’objet 3D précis.
La question de l'archivage est importante en photogrammétrie
Ce nuage de points forme la base d’un mesh – de l’anglais « maillage » – filaire, étape avant le mesh surfacique auquel on va pouvoir appliquer une texture provenant des photographies pour améliorer le rendu visuel. Le modèle 3D peut alors être exporté dans le format approprié pour une utilisation dans diverses applications et projets.
En parallèle à cette acquisition et à la réalisation du modèle, l’opérateur doit néanmoins se poser la question de l’archivage de ces données qui sont parfois très lourdes – elles peuvent se mesurer en centaines de mégaoctets – ainsi que de leur classement pour rendre possible une lecture et une recherche ultérieure dans les documents, tout en assurant leur partage. L’archivage est un réel enjeu de la numérisation, d’autant que nous manquons encore de recul sur la pérennité de tel ou tel support de stockage, ou format informatique. Certaines institutions comme la Bibliothèque nationale de France (BNF), confrontées à ces problématiques, proposent de partager avec d’autres organismes leurs savoir-faire.
Un Conservatoire national des données 3D (CND3D) a été créé en 2018 par Archéovision (CNRS, université de Bordeaux) et un consortium de laboratoires, mais le déposant doit appartenir à une équipe de recherche française. Des solutions alternatives pour le grand public existent, mais, souvent, elles ne respectent pas les principes de renseignement de métadonnées et elles sont limitées en taille et en nombre de dépôts. Pourtant, cette qualité d’archivage garantit que les générations futures pourront bénéficier du travail de collecte réalisé aujourd’hui, d’autant que la simple conservation du modèle 3D ne suffit pas, la sauvegarde des données primaires revêtant une importance cruciale. Car, qui sait ce que nous pourrons extraire de nos photos actuelles quand les technologies auront évolué ?
La photogrammétrie n’est pas une fin en soi ; ce qui importe, ce sont les usages que l’on en fait. À ce titre, l’archéologie sous-marine a acquis une expérience significative dans l’utilisation de cette technologie. Les premiers tests en France ont eu lieu lors des fouilles de l’épave Planier 3 et de celle de la Madrague de Giens à la fin des années 1960. Malgré des résultats concluants, la photogrammétrie est alors très exigeante, techniquement et humainement, et ce n’est que dans les années 2000 qu’elle se généralise grâce aux avancées numériques.
La photogrammétrie permet aux archéologues de créer des plans et des coupes transversales de l’épave
La photogrammétrie est la seule méthode de relevé numérique qui fonctionne sous l’eau. Elle peut offrir aux chercheurs une vue d’ensemble bien utile pour préparer chaque plongée. Si les fouilles s’étalent sur plusieurs années, section d’épave après section d’épave réenfouies à chaque fin de campagne pour les préserver de la lumière ou des courants, la photogrammétrie peut créer un modèle 3D de l’ensemble du navire même s’il n’a jamais été découvert d’un seul tenant. Elle permet aussi d’obtenir et de conserver des détails sur les éléments de l’épave avant leur démontage.
Pendant le temps des études, la photogrammétrie permet aux archéologues de créer des documents comme des plans et des coupes transversales de l’épave, réalisées auparavant à l’aide de carroyage. Elle facilite également la segmentation, soit la reconstruction de ce qui reste de l’épave en 3D. Cela permet de manipuler virtuellement chaque élément pour analyser et corriger par exemple les déformations. Ce travail peut aller jusqu’à compléter le bateau avec des hypothèses plausibles, voire proposer plusieurs options pour les éléments manquants.
Dans le cas de dégradations importantes de l’épave, ou lorsque son intérêt archéologique le justifie, ce travail de correction des « déformées » peut également se faire à travers une maquette physique issue du modèle 3D. Cette approche permet de mieux appréhender les contraintes du matériau, comme cela a été le cas avec l’épave de Phanagoria en mer Noire, le seul navire de guerre de l’époque hellénistique à avoir été fouillé. « Comme » l’original à son neuvage, la maquette a été construite sur la base de pièces imprimées en 3D depuis le modèle 3D selon la technique du « bordé premier », ce qui permet de respecter l’influence de chaque élément sur le reste de la structure et, après une reconstruction progressive, de retrouver les lignes du bateau non déformé. La maquette ainsi réalisée a été à son tour scannée au laser pour servir de base à l’élaboration d’un plan de formes du navire.
Certains musées aspirent à numériser leurs collections
Mais l’archéologue Pierre Poveda souligne dans le même temps qu’il est important de ne pas considérer le relevé photogrammétrique comme l’unique tâche, et qu’il faut préserver l’observation visuelle. Ainsi, par exemple, l’épaisseur d’un bordage se mesure à la main… Par ailleurs, l’archéologue qui passait autrefois des heures à relever une pièce avait une observation très fine de l’épave ; avec la photogrammétrie, il gagne du temps certes, mais il doit rester vigilant pour ne pas passer à côté de détails importants.
Certains musées aspirent à numériser leurs collections pour les rendre plus accessibles ou présenter des éléments impossibles à exposer physiquement. Dans ce même ordre d’idée, la photogrammétrie réalisée depuis un sous-marin télécommandé a permis d’étudier le cuirassé français Danton, coulé en 1917 et découvert en 2008 par 1 025 mètres de fond, puis de présenter sa maquette imprimée en 3D au 1/100e au musée de la Marine à Paris. Ce travail de retopologie a été réalisé par le bureau d’étude et de recherche en océanographie et en archéologie subaquatique et sous-marine Ipso Facto. Cette initiative permet de valoriser l’épave et de préserver son souvenir, offrant au grand public une vision de ce qui n’est généralement réservé qu’aux archéologues.
À Douarnenez, le Port-musée s’est lancé il y a maintenant une dizaine d’années dans cette démarche pionnière de numérisation de ses collections sous l’impulsion de Kelig-Yann Cotto, son conservateur, en partenariat avec le musée de Falmouth. Ce projet avait plusieurs objectifs, à commencer par le suivi de déformations des bateaux afin d’optimiser leur calage – un bateau sans le soutien naturel de l’eau a tendance à s’effondrer sous son propre poids –, mais également la présentation des collections au public sur des bornes interactives et un site bilingue. Malheureusement, le Brexit, le Covid et l’ampleur de la tâche ont eu raison de cette initiative.
Scanmar a entamé une réflexion sur les buts de cette digitalisation
C’est aussi en ce sens que travaillent Daniela Peloso, d’Ipso Facto, Vincent Dumas, du CNRS-Centre Camille-Julian, et Marie-Laure Courboulès, du musée Arles antique, autour du chaland Arles Rhône 3, un navire de 30 mètres de long datant de la Rome antique, découvert en 2004 sur la rive droite du Rhône et sorti de l’eau pour être présenté au public. La sensibilité du bois, même traité, aux variations hygrométriques ayant rapidement fait apparaître des déformations, il fallait les surveiller… même si elles étaient en dessous du millimètre. Un projet européen, en collaboration avec plusieurs musées dont celui du Vasa à Stockholm – le Vasa s’affaisse d’un millimètre par an depuis vingt ans – a ainsi été initié pour mettre en place un protocole de suivi, avec l’objectif de rendre toutes les données mesurées accessibles sur un modèle 3D. En revanche, Daniel Peloso estimant que la photogrammétrie n’offrirait « jamais une précision submillimétrique », les mesures d’une centaine de points caractéristiques du bateau, identifiés par des micros pointes en inox, sont topographiques.
L’association Scanmar, elle, a été créée en août 2023 à l’initiative de personnes investies depuis longtemps dans la préservation et la transmission du patrimoine maritime, notamment dans la documentation des formes de bateaux, avec le projet de les numériser… mais pas seulement. Scanmar a en effet entamé une réflexion sur les buts de cette digitalisation et ses limites, imaginant comment celle-ci pouvait s’inscrire dans un processus global de conservation. Surtout, dès les débuts de l’association, l’objectif consistait à partager à la fois les techniques d’acquisition mises en place et à rendre accessibles ces doubles numériques au plus grand nombre. « Nous sommes bien conscients que la sauvegarde d’une coque par la photogrammétrie n’est qu’un élément d’un ensemble bien plus large en termes de conservation, explique Bernard Ficatier, initiateur et président de Scanmar. Mais nous revendiquons ce choix de nous concentrer sur le matériel avant qu’il ne disparaisse, laissant ensuite à chacun la possibilité de continuer à documenter l’objet, et de faire bon usage de cette source d’informations que devient le modèle 3D. »
Disséminer le savoir pour numériser le plus de bateaux
Nous l’avons vu, la photogrammétrie est désormais accessible au grand public grâce au matériel dont il dispose. C’est aussi ce qui a motivé Scanmar à choisir cette technique efficace, de qualité, et qui présente un rendu graphique tel qu’on peut en multiplier les usages, faciles à partager. « Un de nos objectifs consiste en effet à instruire tout un chacun selon ses compétences pour le mener vers la réalisation d’une photogrammétrie, poursuit Bernard Ficatier. Une telle dissémination du savoir permettrait à un nombre accru de personnes d’effectuer les prises de vue indispensables à la numérisation des bateaux, dont l’urgence se fait parfois ressentir. »
Dans cette optique, Scanmar a testé plusieurs appareils et protocoles, par exemple sur la « barque de Lambot », un parfait sujet d’étude et de formation étant donné sa petite taille (3 mètres de long) ou son matériau facilitant l’acquisition des données – construite en 1849 par l’ingénieur Joseph Lambot, elle serait le premier bateau fabriqué en ciment armé. Saisie avec un appareil photo reflex, puis un IPhone et enfin une GoPro, les différents résultats ont montré des erreurs de mise à l’échelle et de « déformée » très faible.
Scanmar a également collaboré avec l’architecte naval François Vivier, spécialiste des bateaux du patrimoine, autour du projet de réplique d’Olivier, un tarquier de Saint-Tropez construit dans les années 1930, désormais déformé et en mauvais état. Du modèle 3D généré grâce à la photogrammétrie, François Vivier a pu corriger les déformations pour obtenir les couples nécessaires à la définition des formes, ainsi que quelques lignes comme la quille, la râblure, le livet. La surface en 3D du « nouvel » Olivier a alors été superposée à celle issue de la photogrammétrie afin d’affiner le travail de lissage et de correction. Une fois la carène obtenue, elle a servi de base à la création d’un plan de formes en 2D, traditionnel outil de communication destiné aux formateurs et stagiaires en charpente navale de Skol ar Mor.
La photogrammétrie peut aussi servir de contrôle qualité
« Cette expérience m’a montré que l’établissement d’un plan de formes à partir d’un relevé photogrammétrique est incontestablement plus facile qu’avec un relevé traditionnel, témoigne François Vivier. C’est un gain de temps et de précision. » L’architecte naval imagine aussi d’autres applications à la photogrammétrie : par exemple, l’évaluation de la masse et du centre de gravité pour estimer la stabilité d’une unité dont on n’a pas le plan, ou bien la réalisation de pièces devant s’adapter parfaitement à une forme…
La photogrammétrie peut aussi servir de « contrôle de qualité ». C’est ce que Bernard Ficatier a testé sur Joséphine, un canot sardinier de 7 mètres dessiné par François Vivier et construit par les bénévoles de l’association Treizour : il a ainsi identifié une différence de 180 litres seulement entre les plans de l’architecte et le relevé numérique du bateau construit. La photogrammétrie s’avère également une source précieuse pour les modélistes dont les maquettes participent de la conservation de la mémoire, ou aident à la compréhension de certains fonctionnements.
De leur côté, les collecteurs pourraient utiliser un modèle virtuel pour susciter des discussions, voire raviver des souvenirs. Ainsi, le monde des possibles est vaste et les outils sont disponibles. Reste à former le plus grand nombre, ce à quoi s’attelle Scanmar, pour répondre aux urgences et donner un nouvel élan à la conservation de notre patrimoine maritime et fluvial. ◼
