# Les défis d'une approche multisource et diachronique de l'occupation du sol : l'exemple de la vallée de la Garonne

*Challenges of a Multi-source and Diachronic Approach of Land Use: the Example of the Garonne Valley*

Nicolas Poirier

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OpenEdition
Journals

## Édition électronique

URL : https://journals.openedition.org/revuehn/1228

DOI : 10.4000/revuehn.1228

ISSN : 2736-2337

## Éditeur

Humanistica

## Référence électronique

Nicolas Poirier, « Les défis d'une approche multisource et diachronique de l'occupation du sol : l'exemple de la vallée de la Garonne », *Humanités numériques* [En ligne], 3 | 2021, mis en ligne le 01 mai 2021, consulté le 16 juillet 2021. URL : http://journals.openedition.org/revuehn/1228 ; DOI : https://doi.org/10.4000/revuehn.1228

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Les contenus de la revue *Humanités numériques* sont mis à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution 4.0 International.
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# Les défis d'une approche multisource et diachronique de l'occupation du sol : l'exemple de la vallée de la Garonne

## Challenges of a Multi-source and Diachronic Approach of Land Use: the Example of the Garonne Valley

Nicolas Poirier

## Résumés

L'histoire des dynamiques d'occupation du sol ne peut s'écrire qu'en appréhendant une longue durée qui transcende les découpages académiques. C'est une démarche nécessaire pour percevoir finement les étapes de construction des espaces ruraux par les sociétés anciennes. Elle impose le recours à des sources d'information variées. Les difficultés de leur croisement tiennent pour l'essentiel aux angles morts et aux variations d'échelles et de précision, spatiales et chronologiques caractérisant chacune d'elles. En ce sens, les systèmes d'information géographique (SIG) peuvent apparaître comme des outils privilégiés pour assurer la centralisation, l'analyse et le croisement des informations. En privilégiant l'entrée spatiale, l'historien-archéologue ruraliste peut déployer tout l'éventail des méthodes d'analyse spatiale fournies par la géographie. Ces différents défis sont illustrés par la présentation des premiers résultats du programme REPERAGE, qui vise à restituer les dynamiques du paysage et du peuplement dans la vallée de la Garonne.
The history of land use dynamics can only be written by apprehending
a long period of time that transcends academic divisions. It is a neces-
sary step to finely perceive the stages of construction of rural spaces by
ancient societies. It requires recourse to a variety of information
sources. The difficulties of crossing them are mainly due to the blind
spots and the variations in scale and precision, both spatial and chrono-
logical, that characterise each of them. In this sense, geographic infor-
mation systems (GIS) can appear as especially relevant tools to ensure
the centralisation, analysis and crossing of information. By emphasising
spatial input, the rural historian-archaeologist can deploy the whole
range of spatial analysis methods provided by geography. These various
challenges are illustrated by the presentation of the first results of the
REPERAGE program, which aims to reconstruct the dynamics of the
landscape and settlement in the Garonne valley.

Entrées d’index

MOTS-CLÉS : archéologie, humanités numériques spatialisées, système d'information géographique, collecte de données, analyse spatiale

KEYWORDS: archaeology, spatial digital humanities, geographic information system, data gathering, spatial analysis

Les deux relecteurs qui ont examiné cet article doivent être remerciés pour leur expertise qui en a grandement amélioré la qualité.
# Introduction

Après trois décennies de diffusion de ces outils au sein de la commu-
nauté des archéologues, il n'est peut-être pas inutile d'opérer un retour
critique sur les usages, les apports et les limites de l'utilisation des sys-
tèmes d'information géographique (SIG) dans l'approche diachronique
des dynamiques d'occupation du sol. Cette histoire, qu'elle intègre le
peuplement, le paysage et les territoires, ne peut s'écrire qu'en appré-
hendant une longue durée chronologique. Cette démarche est rendue
nécessaire par la démonstration de l'empreinte ancienne des sociétés
humaines sur le milieu et par l'observation de la forte résilience des
formes du paysage (Chouquer 2000), dont les temporalités apparaissent
indépendantes des découpages académiques. Ce large spectre est la
condition sine qua non pour percevoir finement les étapes et les modali-
tés de construction des espaces ruraux par les sociétés anciennes. L'ex-
ploration de ce champ thématique plaide également en faveur de
l'adoption d'une approche microscalaire (Revel 1989, 1996), non seule-
ment pour se placer à l'échelle d'intervention quotidienne des sociétés
du passé, mais aussi pour garantir une résolution optimale de collecte
des informations, et maîtriser la qualité et la représentativité de sources
mises en œuvre. En effet, la combinaison d'un grand arc chronologique
et d'une échelle spatiale réduite nécessite et permet une approche multi-
disciplinaire croisant sources archéologiques, archives médiévales et
modernes et données paléoenvironnementales.

Les difficultés de croisement de ces différentes sources d'information tiennent pour l'essentiel aux variations d'échelles et de résolution, spatiales et chronologiques, caractérisant chacune d'elles. Elles tiennent aussi aux angles morts existant parfois entre les thématiques documentées par chaque type de source. En ce sens, les SIG peuvent apparaître comme des outils privilégiés pour assurer la centralisation, l'analyse et le croisement des informations livrées par chacune d'elles.

Ces différents défis seront illustrés par la présentation des premiers résultats du programme REPERAGE¹, qui vise à restituer les dynamiques du paysage et du peuplement dans la vallée de la Garonne moyenne en aval de Toulouse.
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# Quelles sources pour écrire l'histoire de l'occupation du sol ?

Avant de passer en revue les différents types de sources susceptibles de documenter l'occupation du sol et ses variations dans la longue durée, il est nécessaire de préciser la définition du terme « occupation du sol ». Schématiquement, et pour reprendre la terminologie propre aux SIG, on peut modéliser cette occupation du sol en différentes entités pouvant être ramenées à des points, des lignes et des surfaces (figure 1). Les points peuvent représenter le semis des habitats, également gestionnaires de ressources (agraires, forestières, etc.). Pour assurer leurs fonctions, ces points sont nécessairement reliés entre eux par un réseau de rues, voies et chemins, autant de lignes permettant d'irriguer des territoires, disposant donc d'une emprise surfacique. Ces territoires peuvent aussi bien relever de la sphère politique, administrative, religieuse, que de la sphère des pratiques et des représentations (territoires agraires, espaces vécus, espaces perçus).

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>FIGURE 1. MODÉLISATION DE L'OCCUPATION DU SOL EN POINTS, LIGNES, SURFACES</figcaption></figure>
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Sources archéologiques et télédétection

Les informations issues de la télédétection peuvent tout d'abord être classées dans la catégorie des données archéologiques. Utilisée depuis plus d'un siècle, la photographie aérienne, démocratisée dans les années 1960 (Agache 1978 ; Holmgren et Leday 1981 ; Delétang 1999), a contribué à bouleverser les paradigmes qui sous-tendaient la connaissance de l'occupation du sol, en mettant en évidence la grande densité, la variété et la mobilité de l'habitat rural protohistorique, antique et médiéval. Rendue accessible dans les années 1970 par la déclassification de données militaires, l'imagerie satellitaire permet également des découvertes en augmentant la résolution spectrale (vers l'infrarouge, par exemple), mais reste pénalisée la plupart du temps par une faible résolution spatiale (plusieurs mètres par pixel) (Cox 1992 ; Fowler 2002). Cela permet toutefois l'identification et la cartographie de macrostructures paysagères (réseaux viaires et trames parcellaires fossiles) (Fourteau et Tabbagh 1979). Les dernières avancées techniques, aussi bien en matière de miniaturisation des capteurs que d'ergonomie du pilotage, ont récemment mis à la disposition des archéologues différents types de drones équipés de capteurs d'images visibles, thermiques (Poirier, Hautefeuille et Calastrenc 2013) et multispectrales (Calleja et al. 2018), ou encore de données tridimensionnelles comme le Lidar (Risbøl et Gustavsen 2018). Ainsi, la haute résolution spectrale, jusque-là réservée aux satellites, peut être combinée à la haute résolution spatiale permise par la faible altitude de vol des drones. La haute résolution temporelle est rendue possible par la flexibilité d'utilisation des drones qui autorise les survols répétés au-dessus des mêmes zones d'intérêt, et donc au suivi dans le temps des anomalies éventuellement détectées.

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L'ensemble des découvertes archéologiques réalisées depuis plus d'un siècle et demi inventoriées dans l'application Patriarche du ministère de la Culture constituent la base des connaissances à acquérir dans l'approche archéologique d'un espace donné (Chaillou et Thomas 2007). Souvent jugé imparfait, parce que lacunaire et orienté, reflétant bien mieux l'activité des chercheurs qu'une quelconque réalité ancienne de la répartition et de la densité des sites, cet outil procure le fond de carte indispensable à toute nouvelle étude, que ce soit pour identifier des secteurs à fort potentiel informatif ou pour repérer des vides archéologiques apparents dont la réalité doit être testée sur le terrain.

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Ce n'est qu'en bonne connaissance du contexte archéologique local, après le dépouillement de la carte archéologique nationale 2 et la réalisation éventuelle d'opérations de télédétection, que l'acquisition de données archéologiques inédites peut être envisagée. Les prospections pédestres systématiques, régulièrement pratiquées en France depuis les années 1980 (Ferdière et Fourteau 1979 ; Ferdière et Zadora-Rio 1986), permettent de faire l'inventaire, à l'échelle microrégionale, des sites archéologiques dont une partie au moins des vestiges ont été remontés à la surface du sol par les travaux agricoles, et bien souvent leurs zones d'activités associées. Ces prospections, soumises à autorisation et validation scientifique des services régionaux de l'archéologie, sont généralement réalisées par des équipes de 6 à 10 personnes régulièrement espacées les unes des autres (10 m généralement), avançant dans l'axe des sillons, en
terrain labouré. Selon l'objectif de la recherche, les prospecteurs recherchent des concentrations de matériel significatives, délimitables et chronologiquement cohérentes témoignant de la présence de structures enfouies, et collectent ou non l'ensemble des artéfacts visibles à la surface du sol, dont le mobilier hors site, généralement interprété comme seule trace matérielle de l'épandage des fumures (Poirier et Nuninger 2012).

Pour aborder dans la longue durée les dynamiques de l'occupation du sol, les informations combinées de la carte archéologique nationale, de la télédétection et de la prospection pédestre systématique peuvent être suffisantes. En effet, ces différentes approches permettent de localiser des points de peuplement, dont la récolte du mobilier de surface permettra de situer chronologiquement la création, le fonctionnement et l'abandon, selon une résolution chronologique variable, dépendant essentiellement de la bonne connaissance de la culture matérielle locale. Elles autorisent également une mise en contexte de ces points de peuplement au sein de leurs zones d'activités (agraires pour l'essentiel). Néanmoins, il peut être utile de mettre en œuvre des techniques archéologiques plus invasives (sondages et fouilles) dans le but de préciser l'emprise exacte, la nature et l'état de conservation des vestiges, la chronologie et les rythmes de ces occupations.

## Sources écrites et documentation planimétrique

Les sources écrites ensuite peuvent être, dans certains cas, d'une aide précieuse pour documenter les réseaux de peuplement, les paysages (Antoine 2002a) et les territoires ruraux. On privilégiera pour leur exploitation optimale une démarche régressive (Abbé 2005), partant des documents planimétriques modernes et contemporains, et remontant le temps vers des sources généralement plus rares et moins précises du point de vue spatial, aux périodes moderne et médiévale.

Le cadastre dit « napoléonien », mais en réalité réalisé selon les régions sur l'ensemble du xIXe siècle, constitue la première expérience de cartographie systématique de résolution parcellaire à l'échelle du territoire français (Clergeot 2007). Conservés et accessibles dans les services départementaux d'archives, ces plans représentent, théoriquement, de manière quasi exhaustive, l'ensemble des lieux habités, du réseau viaire et de la trame parcellaire. Servant de base à la collecte de l'impôt, chaque numéro figurant sur le plan renvoie au même numéro dans un registre d'état des sections où figurent différentes informations : nom, profession et lieu de résidence du propriétaire ; superficie, assiette fiscale et occupation du sol de la parcelle par grands types de cultures (Robert et Costa 2009). On comprend aisément que la numérisation du dessin parcellaire, associé sous SIG aux informations sémantiques contenues dans les registres, permet une analyse fine de la physionomie du paysage du début du xIXe siècle (Baptiste 1993 ; Gauthiez 2008), ainsi qu'un répertoire microtoponymique précieux pour exploiter efficacement la documentation textuelle antérieure dépourvue de plans.

L'ambition cadastrale napoléonienne a souvent été précédée d'initiatives locales antérieures, sous l'impulsion de seigneurs désireux d'optimiser leurs recettes fiscales, ou à l'occasion de décisions judiciaires nécessitant une argumentation cartographique. L'hétérogénéité est de

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mise au sein de ce corpus de plans fiscaux ou judiciaires prérévolutionnaires. Leur intérêt dans l'entreprise de restitution des dynamiques d'occupation du sol dépend des motivations qui ont présidé à leur établissement, de l'emprise spatiale qu'ils recouvrent et des compétences (variables) de leurs auteurs (Antoine 2002b ; Compatangelou-Soussignan et Hautefeuille 2002).

Registres terriers et compoix, accompagnés ou non de plans, sont essentiels pour installer la démarche régressive dans la haute résolution chronologique permise par la fréquence – souvent décennale – de la réfection de ces documents sériels. Réalisés à l'échelle d'une ou plusieurs seigneuries ou communautés d'Ancien Régime, ces registres font l'investaire, parcelle par parcelle, de l'ensemble des bien détenus par un seigneur pour les terriers (Brunel, Guyotjeannin et Moriceau 2002) ou régis par une communauté – à l'exception des biens nobles donc – pour les compoix (Demaille 2000 ; Abbé 2006 ; Jaudon et Olivier 2011). Ils sont souvent dépourvus de plans associés, de sorte que la localisation des biens est assurée en utilisant des microtoponymes, mais aussi en mentionnant assez systématiquement les confronts (voisins) dans les différentes directions cardinales autour du bien décrit, par ailleurs, par sa superficie, son allurement et sa destination (occupation du sol). Ces confronts peuvent désigner d'autres biens fonciers, mais aussi des éléments « invariants » du paysage (routes et chemins, croix de carrefour, cimetière, église, etc.). Le caractère sériel de ces documents et la fréquence de leur renouvellement autorisent une lecture fine des rythmes qui régissent les changements d'occupation du sol, à condition de pouvoir a minima spatialiser les informations, ce qui a donné lieu à de fructueuses recherches utilisant notamment l'analyse des réseaux (Rodier et al. 2013 ; Le Couédic et al. 2012 ; Rivals 2013).

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Pour remonter le temps, et documenter autant que possible la période médiévale, on privilégiera toujours la documentation sérielle, plus rare à mesure que l'on remonte le temps. Les pouillés, ou listes de bénéfices de l'Église, les censiers, sont autant de documents utiles à l'ancrage recherché dans la longue durée (Demade 2004). Bien souvent, les confronts ne sont plus systématiquement mentionnés. Il ne reste que les microtoponymes dont la granularité spatiale est sans doute variable et en tout cas difficile à estimer avec précision. Néanmoins, si l'exploitation de la documentation moderne a été efficace, le corpus des microtoponymes localisés peut s'avérer suffisant pour utiliser les informations contenues dans ces sources. Il en va de même également pour la documentation non sérielle que constituent les actes de la pratique (baux, ventes, donations) qui fournissent l'essentiel de la documentation médiévale.
## Données paléoenvironnementales

On entend par données paléoenvironnementales l'ensemble des informations livrées par les restes bioarchéologiques étudiés par des disciplines telles que la palynologie (Daubigney et Richard 1986), la carpologie (Ruas 2010), l'archéozoologie (Clavel et Yvinec 2010), la dendroologie (Lambert 1996), etc. Leur disponibilité dans la zone d'étude dépend généralement de la présence ou non de fouilles archéologiques, qui sont bien souvent le cadre de leur collecte et de leur étude. En permettant de retracer l'évolution des proportions des différentes formations végétales, sauvages ou cultivées, et des espèces animales élevées et consommées, elles renseignent sur l'environnement au sens large, sur le milieu. Elles sont donc utiles à la restitution du paysage tel qu'il se présentait à telle ou telle époque.

## Quels obstacles au croisement des sources ?

Les sources disponibles pour documenter les dynamiques d'occupation du sol dans la longue durée apparaissent donc nombreuses mais hétérogènes par leur nature et inégalement réparties dans la chronologie envisagée. Cette hétérogénéité, tant sur le plan spatial que chronologique, constitue un obstacle au croisement des informations.

## Diversité des échelles et résolutions spatiales

Le premier écueil concerne la variabilité des échelles et des résolutions spatiales de ces différentes sources (figure 2). Le terme de « résolution » ne renvoie pas ici à la qualité des images raster mais à la précision spatiale des informations livrées par les sources.

Les sources archéologiques, dans la mesure où elles sont spatiales par nature (Rodier et al. 2011), peuvent être considérées comme les plus fiables sur le plan spatial (résolution et précision). La précision de leur localisation est généralement bonne, à l'exception toutefois de certaines découvertes anciennes. Leur répartition dans l'espace peut également être relativement régulière et continue, pour peu que des méthodes de terrain adaptées aient été utilisées pour réaliser l'inventaire des vestiges archéologiques. La prospection systématique, par exemple, documente à la fois les points de peuplement et le continuum spatial qui les relie, grâce au mobilier d'épandage. C'est donc la méthode de terrain qui procure la meilleure résolution (granularité) et la meilleure précision de localisation des vestiges (Poirier 2018), même s'il faut tenir compte des nombreux biais taphonomiques qui peuvent nuire à une détection optimale.

Les sources écrites documentent des points (lieux habités), des lignes (réseaux de rue, routes et chemins) et des surfaces (juridictions, circonstriptions) mais selon un mode de localisation la plupart du temps toponymique, donc assez imprécis, voire indigent quand les toponymes en question ne sont pas localisés ou se sont déplacés (Zadora-Rio 2001). La contrainte majeure des sources écrites en termes de localisation est sans
doute aussi la très forte discontinuité spatiale qui caractérise l'information, dès lors que l'on ne dispose plus de sources sérielles documentant (quasi) exhaustivement l'étendue d'une juridiction. En cartographie des sources écrites, comme des sources archéologiques d'ailleurs, le vide sur la carte ne signifie pas obligatoirement l'absence d'occupation anthropique, mais peut être la manifestation d'une lacune documentaire.

Les données planimétriques sont assurément les plus complètes, tant sur le plan sémantique que géométrique, documentant à la fois des points, des lignes et des surfaces, jusqu'à l'échelle parcellaire si l'on pense à la documentation planimétrique précadastrale et cadastrale. Toutefois, la maturation de la représentation planimétrique a été longue et les plans les plus anciens ne sont pas toujours exploitables d'un point de vue cartographique du fait de leur imprécision topographique ou géométrique. En fonction de l'emprise de ces plans et des compétences mises en œuvre pour leur réalisation, ils sont plus ou moins aisément localisables et surtout, il existe de fortes contraintes de hiatus spatiaux entre les espaces documentés.

Enfin, sur le plan de la spatialisation des informations, les données paléoenvironnementales sont probablement les plus pénalisées. Si l'on connaît en général fort bien la localisation du point de prélèvement des échantillons analysés, il est très incertain d'estimer l'emprise totale, documentée par ces prélèvements. En effet, si l'on considère, par exemple, la palynologie, la variabilité de diffusion de la pluie pollinique en fonction des différentes espèces qui la composent rend compliquée toute description univoque de l'emprise documentée. Cette échelle d'efficacité peut varier de quelques mètres pour les pollens de céréales, à plusieurs centaines de kilomètres pour certaines espèces d'arbres (Mazier et al. 2006, 2009).

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>FIGURE 2. HÉTÉROGÉNÉITÉ DES REPRÉSENTATIONS ET RÉSOLUTIONS SPATIALES</figcaption></figure>

## Diversité des granularités temporelles

Sur le plan de la chronologie également, la variabilité est grande entre les différents types de sources mobilisables, que cette variabilité concerne l'amplitude de temps qu'elles documentent ou la résolution de la datation permise (figure 3).

Les données paléoenvironnementales ou bioarchéologiques, généralement datées grâce à la méthode du dosage du carbone 14 ($^{14}$C), sont, sans doute, celles bénéficiant de la plus grande amplitude chronologique as-

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sociée à la meilleure granularité temporelle (généralement un à deux siècles d'incertitude). La dendrochronologie est certainement la méthode de datation des données bioarchéologiques la plus précise, en proposant, dans de bonnes conditions d'échantillonnage et de référentiel, une datation des bois aussi précise que l'année voire la saison d'abattage de l'arbre.

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Les données archéologiques partagent, avec les données paléoenvironnementales, la même amplitude chronologique, mais diffèrent par la granularité des datations en fonction de la méthode utilisée. Les datations réalisées au moyen de méthodes physicochimiques (comme le ¹⁴C) sont certainement les plus fiables, mais leur précision peut être surpassée par certaines méthodes bioarchéologiques (dendrochronologie). Les datations les plus courantes utilisent la culture matérielle (céramologie) ou l'information stylistique (architecture). Leur précision, autant que leur fiabilité, peut donc varier selon les périodes et les contextes, pour atteindre dans certains cas le quart ou le demi-siècle (période romaine), mais plus généralement un à deux siècles, voire plus pour le mobilier de prospection, collecté hors de tout contexte stratigraphique et sans logique d'assemblage.

Les sources écrites utiles à la restitution des dynamiques d'occupation du sol sont disponibles de manière variable selon les régions à partir de la fin de l'Antiquité, mais sont plus répandues à partir du deuxième milénaire de notre ère. Leur nombre augmente ensuite généralement de manière exponentielle à partie de la période moderne, avec des lacunes et des exceptions liées aux hasards de la production et de la conservation de l'écrit. Leur résolution chronologique est communément fine, la plupart du temps à l'année près, voire à l'échelle du jour même de la rédaction de l'acte.

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Les données planimétriques enfin, sont les dernières à apparaître dans la documentation conservée, habituellement à partir de la toute fin du Moyen Âge, et plus fréquemment à la période moderne, quand l'usage de la cartographie – ou tout du moins de la représentation planimétrique de l'espace – se généralise. Ces plans, réalisés à l'appui de la réfection de documents de gestion seigneuriale (terriers) ou communautaire (compoix), ou encore de procédures judiciaires (Dumasy-Rabineau 2013), peuvent être datés par les documents qu'ils accompagnent quand ils ne portent pas eux-mêmes la date de leur réalisation.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>FIGURE 3. HÉTÉROGÉNÉITÉ DES REPRÉSENTATIONS ET GRANULARITÉS TEMPORELLES</figcaption></figure>

Image produite par l'auteur
## Un nécessaire croisement des sources

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Un dernier obstacle au croisement des informations réside dans les angles morts existant entre les thématiques documentées par chaque type de sources (figure 4). En effet, si les sources écrites et planimétriques peuvent apparaître comme les plus complètes, renseignant tout à la fois les dynamiques de peuplement, la trame parcellaire, le réseau viaire, l'économie et la structuration territoriale, les hasards de conservation de la documentation ne permettent pas à coup sûr de développer de telles analyses dans n'importe quelle zone géographique.

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Les sources archéologiques et environnementales, dont la démarche de collecte est volontairement déterminée par le chercheur, sont quant à elles loin d'épuiser l'ensemble des questionnements posés dans une démarche d'étude des dynamiques d'occupation du sol. Elles ne donnent à lire que les corrélats matériels des sociétés anciennes (points de peuplement, zones d'activités, réseaux et trames), mais ne livrent qu'au prix de conjectures des éléments concernant l'économie, le pouvoir, la symbolique qui animaient les sociétés anciennes.

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C'est donc dans la confrontation des informations livrées par chacune des sources que peut naître le gain d'informations. Les systèmes d'information géographique peuvent être des outils facilitateurs de cette démarche.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>FIGURE 4. COMPLÉMENTARITÉS ET ANGLES MORTS ENTRE LES THÉMATIQUES DOCUMENTÉES</figcaption></figure>

Image produite par l'auteur

## L'analyse spatiale et les SIG comme outils d'intégration

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Les SIG peuvent être utilisés dans ce champ de recherche comme de puissants outils d'aide à l'analyse des dynamiques d'occupation du sol, et cela à différents stades d'élaboration des projets de recherche, depuis le récolement de l'information jusqu'à la modélisation des dynamiques spatiales.
Un outil de centralisation et de croisement des
données

À l'étape initiale de regroupement de l'information, au moment de
dresser l'état des connaissances d'une région donnée, le SIG est un outil
utile pour intégrer les bases de données spatialisées disponibles, qu'elles
soient géographiques (produites par l'IGN, par exemple) ou archéolo-
giques (extraites de la base Patriarche du ministère de la Culture, par
exemple, ou produites ad hoc à l'issue de recherches bibliographiques).
Une simple projection des informations archéologiques spatialisées sur
des fonds de cartes traditionnels fournit la base d'une première estima-
tion de la qualité de la documentation réunie (Buchsenschutz, Gandini et
Maussion 2004). Une mesure plus quantifiée peut d'ailleurs être mise en
œuvre sous SIG, de manière à comparer la quantité d'informations dis-
ponibles au regard de l'intensité de l'historique des recherches dévelop-
pées dans la région étudiée. C'est tout le principe de la « carte de
confiance » telle qu'elle est proposée dans un projet de recherche récent
(Oštir et al. 2008).

Les SIG sont également adaptés pour géoréférencer et vectoriser les données planimétriques et photographiques anciennes. Les cadastres anciens (dits « napoléoniens »), les plans cadastraux prérévolutionnaires (associés aux terriers et compoix, quand ils sont « justes » sur le plan de la géométrie et de la topographie), les photographies aériennes anciennes (proposées notamment par l'IGN) sont autant de ressources documentaires précieuses pour ancrer l'étude des dynamiques d'occupation du sol dans une démarche régressive. Ces documents peuvent être assez aisément géoréférencés, c'est-à-dire replacés précisément dans une réalité cartographique par l'utilisation de points communs (dits « homologues ») entre eux-mêmes et un référentiel géographique (carte IGN ou plan cadastral actuel géoréférencé). Une fois les images de ces documents recalées dans un système de coordonnées spatiales dit projeté (Lambert 93, par exemple), il est possible de vectoriser les contours des parcelles et de leur attribuer des informations sémantiques éventuellement contenues dans les registres d'accompagnement (terrier, compoix, état des sections). On peut ainsi proposer des restitutions cartographiques de l'état de l'occupation du sol vers 1950, vers 1830 ou vers 1780 en fonction des documents disponibles et ainsi approcher les rythmes du changement à échelle locale (figure 5). Les informations recueillies à différentes périodes peuvent utilement être superposées et combinées dans une « carte compilée » (Robert 2003) qui pourra guider la lecture des documents cartographiques ou l'interprétation de photographies aériennes.
<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>FIGURE 5. CENTRALISATION DE LA DOCUMENTATION PLANIMÉTRIQUE</figcaption></figure>

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Le SIG est également le cadre idéal d'intégration des données archéologiques de terrain. L'utilisation de la localisation par GPS étant aujourd'hui très répandue, que ce soit pour l'enregistrement des données de prospection pédestre (Poirier et al. 2019), de télédétection aérienne par drone ou de géophysique terrestre, les SIG sont naturellement utilisés pour la projection et la superposition de ces informations variées mais documentant les mêmes aires géographiques, dans le cadre de programmes pluridisciplinaires (figure 6).

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>FIGURE 6. CENTRALISATION DES DONNÉES ARCHÉOLOGIQUES DE TERRAIN, DE GÉOPHYSIQUE, DE TÉLÉDÉTECTION</figcaption></figure>

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Il en va de même pour les informations spatiales récoltées dans le dé-
pouillement des documents d'archives, avec les limites déjà évoquées sur
l'imprécision de localisation, généralement à l'échelle du toponyme,
mais pouvant également mentionner des confronts, dont des éléments
« invariants » du paysage pouvant appuyer des hypothèses de localisation
plus précises (figure 7).

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>FIGURE 7. GÉOLOCALISATION DES INFORMATIONS LIVRÉES PAR LES SOURCES ÉCRITES</figcaption></figure>

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Les SIG donnent ainsi accès à une vision riche des zones étudiées, au travers des images – aériennes, terrestres et souterraines – combinées des vestiges qu’elles recèlent. Il est ainsi possible d’apprécier les convergences ou divergences d’informations entre les différentes sources en combinant, par exemple, les données de prospection pédestre avec les données planimétriques anciennes (plans et cadastres) afin de confirmer la présence de vestiges enfouis (figure 8) ; il est aussi possible de confronter ces mêmes données de prospection aux couvertures d’images aériennes (thermiques et multispectrales) fournies par des drones, dans le but de préciser l’emprise des vestiges enfouis au regard de l’épandage de surface (figure 9), ou encore d’associer ces différentes données à la cartographie des vestiges en sous-sol fournie par la géophysique (Gragson et al. 2016).

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>FIGURE 8. CONFRONTATION DU CADASTRE NAPOLÉONIEN AUX DONNÉES DE PROSPECTION</figcaption></figure>

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<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>FIGURE 9. CONFRONTATION DES DONNÉES DE TÉLÉDÉTECTION MULTISPECTRALE AUX DONNÉES DE PROSPECTION</figcaption></figure>

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Un outil de modélisation des dynamiques spatiales

D'autre part, les SIG apparaissent comme des outils très puissants pour analyser et modéliser les dynamiques spatiales. En effet, si la simple superposition des informations spatiales livrées par chaque type de source peut constituer une première approche comparative « à l'œil », les SIG fournissent des outils efficaces pour quantifier et restituer visuellement, sur support cartographique, les interactions et les évolutions diachroniques que ce croisement révèle (Saligny et al. 2012).

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C'est le cas des outils de maillage et d'algèbre de carte, utilisables pour mesurer le changement intervenu dans l'occupation du sol entre deux périodes d'observation. La nécessité de comparer, par exemple, l'image du paysage livrée par le cadastre napoléonien avec celle révélée par des plans fiscaux prérévolutionnaires, peut dépasser la simple confrontation des pourcentages d'espaces occupés par les différents types d'occupation du sol, au profit de maillages théoriques (Poirier 2006). Il est généralement impossible de réaliser une comparaison stricte parcelle par parcelle dans la mesure où les divisions parcellaires de chaque période sont différentes (morcellement, regroupements parcellaires). L'analyse par mailles consiste alors à diviser l'espace selon une trame vectorielle régulière (carrée) qui pourra être superposée aux couches vectorisées du parcellaire à différents moments, où chaque maille pourra être qualifiée par la valeur d'occupation du sol livrée par chacune des sources sous-jacentes (cadastre et terrier). On peut ainsi, non seulement comparer visuellement la répartition de l'intensité de l'occupation du sol aux deux moments différents, mais aussi, en introduisant une opération d'algèbre de carte (différence entre les deux maillages), produire une cartographie du changement lui-même entre les deux états. Le changement peut ainsi

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être qualifié et quantifié. Cette démarche peut aisément être appliquée à
la comparaison multitemporelle de l'occupation du sol fondée sur
d'autres sources (bibliographie, prospections, etc.) (Gauthier 2004).

C'est aussi le cas des possibilités de calcul d'indicateurs de tendance
centrale spatialisés que sont les barycentres (ou points moyens) associés
à leurs ellipses de déviation standard. De la même manière qu'une
moyenne statistique est une valeur synthétique permettant de résumer
la distribution d'un ensemble de valeurs, le barycentre correspond à la
moyenne des coordonnées X et Y d'un semis de points, éventuellement
pondérée par une valeur d'effectif. On pourra, par exemple, représenter
de manière cartographique les déplacements du barycentre des lieux ha-
bités au fil du temps, ou encore celui des espaces cultivés (Poirier et al.
2012), etc. L'ellipse de déviation standard associée à chaque barycentre a
la même valeur statistique que l'écart-type associé à une moyenne statis-
tique. Elle représente la dispersion moyenne des points résumés autour
du barycentre. Elle permet donc de s'assurer de la représentativité du
point moyen, mais livre également des informations sur la concentra-
tion et la dispersion du semis autour de ce point. On interprétera alors
les variations d'aire de l'ellipse comme la variation de concentration ou
de dispersion du réseau d'habitat, par exemple.

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Ce ne sont là que deux outils parmi beaucoup d'autres permettant
sous SIG de mesurer et de restituer les évolutions de l'occupation du sol
dans la longue durée (Saligny et al. 2012).

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Mise en œuvre dans le cadre du programme
REPERAGE (vallée de la Garonne)

Il peut être suggestif de montrer les apports d'une telle démarche
multisource, dans la longue durée, tirant parti des possibilités offertes
par les SIG. Si une telle expérience a pu être menée en région Centre
dans le cadre d'une recherche doctorale (Poirier 2007, 2010), c'est actuel-
lement en Occitanie, où se posent des problématiques spécifiques à l'ha-
bitat rural médiéval, que cette approche est développée.

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Le programme REPERAGE³ (Recherches sur les espaces, le peuplement, et les réseaux anciens de la Garonne) a été développé dans le but de documenter les dynamiques du paysage et du peuplement, l'évolution des relations sociétés/milieu dans la vallée de la Garonne moyenne, en aval de Toulouse, dans la longue durée. Une zone d'étude du Tarn-et-Garonne, comprise entre Castelsarrasin au nord-ouest et Montech au sud-est a été retenue (figure 10). Les principaux questionnements historiques et archéologiques de cette étude sont liés aux problématiques principales de la période (alto)médiévale en Occitanie (vᵉ-xᵉ siècle de notre ère) et concernent plus spécifiquement la nature de l'occupation antique et tardoantique ainsi que la mise en place des centres d'habitat au haut Moyen Âge, l'articulation entre habitat groupé et habitat dispersé, et l'organisation médiévale du territoire. Mais les bornes chronologiques – comme le cadre spatial – ne sont qu'indicatives car c'est bien dans la longue durée que doivent être envisagées ces problématiques de construction des territoires. Notre approche est non invasive et vise à combiner différentes approches : prospections pédestres systématiques, prospections aérothermiques et télédétection multispectrale par drone,
relevés microtopographiques par Lidar embarqué sur drone, prospections géophysiques, exploitation des sources écrites et planimétriques anciennes.

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>FIGURE 10. LOCALISATION DE LA ZONE D'ÉTUDE DU PROGRAMME REPERAGE</figcaption></figure>

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## Dynamiques de peuplement dans la longue durée

Les dynamiques diachroniques des réseaux de peuplement sont probablement la thématique la plus illustrative de notre démarche multi-source. En effet, l'approche archéologique est indispensable pour documenter le large spectre chronologique courant des premières occupations sédentaires jusqu'à nos jours ; les sources écrites viennent en support à partir de la période médiévale, et la documentation planimétrique à partir de la période moderne.

Dans cette zone d'étude, depuis 2014, les prospections pédestres systématiques ont couvert plus de 650 ha. Ces opérations ont permis la découverte d'une quarantaine de concentrations de mobilier archéologique de surface, indicateurs potentiels de sites archéologiques enfouis datables de la préhistoire à nos jours (figure 11). Elles ont également permis la récolte de plus de 60 000 artéfacts hors site, dont 15 000 tessons de poterie, seuls vestiges matériels de l'épandage des fumures depuis la protohistoire (Poirier et Nuninger 2012 ; Conesa et Poirier 2019).

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<figure><img src="image_14.png" /></figure>

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L'étude de cette céramique est toujours en cours, mais les tendances majeures des dynamiques d'occupation du sol sont en phase avec les modèles généralement établis pour la France : une occupation sédentaire est identifiable dès la fin de l'âge du bronze et durant l'âge du fer ; elle s'étend et s'intensifie nettement à la période romaine, avant de décroître légèrement au cours du Moyen Âge. Un nouveau pic est observable à la période moderne (figure 12).

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>FIGURE 12. SITES OCCUPÉS PAR PHASE CHRONOLOGIQUE</figcaption></figure>

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Il faut toutefois garder à l'esprit que les points de peuplement encore occupés aujourd'hui, et probablement implantés dès le Moyen Âge ou la période moderne, ne sont pas accessibles à l'archéologie et ne peuvent donc pas être pris en compte dans ces calculs. L'un de nos objectifs est d'ailleurs précisément de déterminer la période d'implantation des habi-
tats actuels par l'observation fine de la chronologie du halo de mobilier d'épandage qui les entoure. Cette préoccupation rejoint une lacune documentaire propre au Midi de la France qui connaît, par rapport au Nord, un déficit de découvertes de sites d'habitats du haut Moyen Âge (Haute-feuille 2015). À ce constat, deux hypothèses possibles : soit les occupations du haut Moyen Âge ont eu lieu dans le prolongement des occupations antiques et tardoantiques et ont pu, de ce fait, ne pas être détectées ; soit ces occupations ont réussi à se fixer et à se prolonger durablement dans les réseaux de peuplement jusqu'à nos jours, étant de ce fait inaccessibles à l'archéologie. Or, l'examen de la répartition du mobilier d'épandage, finement enregistré à l'échelle intraparcellaire grâce à l'application mobile Archeotracker (Poirier 2018 ; Poirier et al. 2019) révèle que les plus fortes densités sont observables au plus près des villages actuels, que ce soit pour la période moderne, le Moyen Âge, ou même la période antique (figure 13). On peut y voir une forme de validation de l'hypothèse d'une fixation précoce et durable des centres de peuplement anciens à leur emplacement actuel.

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>FIGURE 13. DENSITÉ DU MOBILIER D'ÉPANDAGE EN FONCTION DE LA DISTANCE AU VILLAGE</figcaption></figure>

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Le pic d'occupation de la période moderne peut également être illustré par le croisement des données de prospection au sol et des informations fournies par le cadastre napoléonien et les compoix. Dans de nombreux cas, les sites identifiés en prospection et datés des périodes moderne et contemporaine sont également portés au cadastre ancien. La superposition et l'adéquation des localisations respectives permettent de s'assurer de la validité de la procédure de terrain adoptée pour la prospection, qui rend compte fidèlement de l'emplacement de lieux habités disparus (figure 8). Dans le cas des compoix dépourvus de plans, c'est grâce à l'identification d'« éléments invariants » du paysage entre compoix et cadastre que peuvent être recalées les informations. Dans le cas présenté ici, si aucune concentration délimitable de mobilier n'a été enregistrée sur le terrain, la comparaison des densités intraparcellaires de mobilier hors site permet de vérifier la juste localisation des lieux habités mentionnés dans les compoix, ainsi que d'estimer leur emprise sur l'espace agraire environnant (figure 14).
<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>FIGURE 14. CONFRONTATION DES DONNÉES DES COMPOIX AUX DONNÉES DE PROSPECTION</figcaption></figure>

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## Dynamiques fluviales et forestières

Tout le bénéfice des croisements de données au sein du SIG est égale-ment visible quand il s'agit de mettre en évidence les dynamiques paysa-gères particulières aux fleuves et aux forêts.

Concernant l'évolution du rapport entre les sociétés anciennes et le fleuve, l'apport du SIG a été important, en permettant la centralisation et la superposition de nombreux plans anciens documentant les fluctua-tions considérables du cours principal de la Garonne à une échelle de temps assez courte (xvIIIe-xxe siècle). En effet, ces divagations ont été tellement importantes et rapides qu'elles ont conduit les municipalités riveraines du fleuve à faire renouveler fréquemment les feuilles cadas-trales concernées pour enregistrer gains et pertes de terrain. Il en ré-sulte une collection de plans s'échelonnant de la fin du XVIIIe siècle à la fin du XIXe siècle qui ont pu être géoréférencés et superposés au sein du SIG (Augereau 2014), de manière à faire apparaître les nombreuses et fréquentes modifications du cours du fleuve (figure 15). Cette forte insta-bilité lisible à petite échelle temporelle confirme bien la caractérisation locale de la dynamique fluviale garonnaise observée à macroéchelle spa-tiale et chronologique dans une thèse récente (David 2016).

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<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>FIGURE 15. DIVAGATIONS DU LIT DE LA GARONNE D'APRÈS LES PLANS CADASTRAUX NAPOLÉONIENS</figcaption></figure>

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Ce constat méritait d'être testé dans le rapport entretenu entre les sociétés anciennes et le fleuve, dans la longue durée. En mobilisant les données de prospection au sol, il a été possible, par la simple mesure automatique de la distance euclidienne entre chaque site et le lit actuel de la Garonne, de caractériser l'évolution de ce rapport, en calculant la distance moyenne par phase chronologique. L'observation du graphique qui en résulte démontre un éloignement progressif des sites d'habitats du cours du fleuve entre la protohistoire et le Moyen Âge, sans doute pour se prémunir d'une certaine instabilité, avant de s'en rapprocher quelque peu aux périodes moderne et contemporaine (figure 16).

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>FIGURE 16. VARIATIONS DE DISTANCE AU FLEUVE POUR LES SITES DÉCOUVERTS EN PROSPECTION</figcaption></figure>

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La question des dynamiques spatiales qui affectent les espaces forestiers a également beaucoup profité des possibilités d'analyse fournies par le SIG. Si le paradigme fixiste de massifs forestiers anciens et immuables est aujourd'hui largement dépassé (Dupouey et al. 2007), il reste très compliqué, dans le détail, de mettre en évidence les pulsations spatiotemporelles qui animent les forêts. Dans notre cas, le potentiel archéologique des reliquats de la grande forêt d'Agre, qui s'étendait sur le plateau interfluve entre le Tarn et la Garonne (Higounet 1953 ; Mousnier 1986), est connu par les mentions de sites archéologiques de différentes périodes dans l'inventaire de la carte archéologique nationale, que des relevés tridimensionnels réalisés grâce à un capteur Lidar embarqué par drone ont permis de mieux caractériser (Poirier, Baleux et Calastrenc 2020). Ainsi, un enclos quadrangulaire non daté mais attribué à l'Antiquité, une motte féodale et une église paroissiale ont indubitablement existé dans l'emprise actuelle de la forêt, mais probablement pas en contexte forestier (figure 17). Leur seule présence démontre la possibilité d'importantes variations d'emprise de ce massif.

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>FIGURE 17. RELEVÉS LIDAR DE SITES ARCHÉOLOGIQUES DANS L'EMPRISE ACTUELLE DE LA FORÊT</figcaption></figure>

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Les périodes plus récentes (xviiᵉ-xixᵉ siècle) fournissent une documentation planimétrique qu'il a été possible de géoréférencer et de superposer au sein du SIG de manière à mettre en évidence un processus de défrichement et de mise en valeur agraire de nouveaux espaces au détriment de la forêt (Rezende Ladeia 2017). En effet, le cadastre napoléonien livre une morphologie parcellaire tout à fait caractéristique de défrichements récents en périphérie de la forêt, avec notamment des parcelles en peigne ou en arêtes de poisson le long des chemins. Un compoix du XVIIIᵉ siècle montre ces zones comme étant déjà dédiées à l'agriculture mais faiblement taxées, ce qui est un indice, soit de la mauvaise qualité des terres, soit de terres nouvellement mises en culture. Un siècle plus tôt, au XVIIᵉ siècle, le fonds des Eaux et Forêts désigne ces es-
paces comme des inféodations de « bois défrichés » et « terres vaines ». Dans ce cas précis, le SIG permet donc de superposer le cadastre napo-léonien qui livre l'indice morphologique du changement d'occupation du sol, le compoix qui apporte l'information fiscale, et les mentions d'ar-chives qui permettent de vérifier l'hypothèse.

Conclusion

Utilisés maintenant depuis une trentaine d'années en archéologie, les SIG ont fait la preuve de leur apport, en particulier dans le champ thé-matique de l'étude des dynamiques d'occupation du sol, qui se développe nécessairement dans la longue durée, en faisant donc appel à la mobili-sation de sources variées, pouvant être écrites, archéologiques, planimé-triques ou environnementales. Dans ce cadre, les SIG apparaissent comme des outils très efficaces de centralisation, de croisement et d'analyse des données, une fois franchis quelques obstacles liés aux réso-lutions spatiales et chronologiques variables. L'approche spatiale et quantitative qu'ils permettent est particulièrement appréciée.

En revanche, ils ne sont pas nécessairement les meilleurs vecteurs pour restituer les résultats des analyses produites. Le cadre spatiotem-porel qu'impose la formalisation des données peut y apparaître trop ri-gide et les représentations cartographiques peu dynamiques, même si des possibilités de carto-animation existent. Les SIG sont efficaces pour restituer des instantanés de l'occupation du sol, mais sont peu suggestifs pour exprimer les mouvements ou les reconfigurations.

Finalement, au moment de rendre compte des nombreux calculs, si-mulations, modélisations produites au sein des SIG, il faut savoir en sor-tir pour mieux communiquer ces résultats. L'éventail des solutions est large, allant des techniques de géovisualisation aux différentes formes de modélisation graphique parfaitement applicables aux dynamiques d'occupation du sol. La (chrono)chorématique, par exemple, appliquée avec succès aux trajectoires de fabrique urbaine dans la longue durée (Boissavit-Camus et al. 2005), serait une voie de développement possible pour améliorer la synthèse et l'approche comparative des trajectoires de mise en valeur d'espaces ruraux, abordés par le croisement de sources plurielles, toutes lacunaires mais complémentaires, fournissant des éclairages variés sur le même objet d'étude (Poirier et Hautefeuille 2018).

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## Notes

1. « Recherches sur les espaces, le peuplement, et les réseaux anciens de la Garonne ». Programme de prospection thématique soutenu par le service régional de l'archéologie de la direction régionale des affaires culturelles d'Occitanie (https://sites.google.com/view/reperage/).

2. Nous tenons à remercier le service régional de l'archéologie de la direction régionale des affaires culturelles d'Occitanie pour nous avoir permis d'accéder à la base Patriarche.

3. https://sites.google.com/view/reperage/.

## Auteur

### Nicolas Poirier

UMR 5608 TRACES, CNRS, Toulouse, France

Nicolas Poirier est docteur en archéologie ; ses recherches portent sur la dynamique des habitats, des paysages et des territoires.

ORCID 0000-0002-4118-346X

nicolas.poirier1@univ-tlse2.fr

## Droits d'auteur

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