L’abbaye Saint-Germain d’Auxerre : photogrammétrie et laser-scanner pour la restauration, l’archéologie et la médiation

L’initiative se voulait d’abord une réponse à la complexité du site. Les relevés historiques des années 1990, réalisés au calque et au 1/100, offraient une base utile mais limitée : irrégularités altimétriques, imprécisions d’élévation, raccords approximatifs dans une abbatiale qui multiplie les ruptures de niveau. Le nuage de points géoréférencé, à l’inverse, restitue fidèlement déformations, dévers, transformations et accidents de la pierre. Pour l’abbatiale seule, la masse de données approche déjà les 4 à 5 To.

Mais c’est le relevé très haute définition des charpentes qui fait véritablement entrer l’opération dans un territoire inédit. Photogrammétrie au centimètre, plus de douze mille clichés, vues redressées révélant la moindre trace : trous de chevilles, mortaises et entailles, mi-bois, marques des anciennes portées voire parements sculptés, signe de réemploi. Cette précision n’a pas été pensée pour produire immédiatement des plans de chantier : elle répond avant tout à un désir de connaissance et prolonge la longue tradition d’étude archéologique du site sous l’égide du Centre d’études médiéval d’Auxerre (CEM).

Restauration : un changement d’échelle dans la compréhension du bâti

Pour la maîtrise d’œuvre, l’usage du nuage de points a induit une inflexion nette dans la manière d’aborder l’édifice. Le fichier en volume 3D photographique/pixellisé –dans sa version brute, non modélisée– apparaît comme un outil d’observation d’une efficacité singulière. Elle révèle des zones invisibles depuis le sol ou depuis les combles, met en évidence des ruptures d’appareil, des retours de balustrades, des décrochements structurels qui échappent à la visite physique. La vue ne remplace pas l’expérience du lieu, mais elle la complète, la prolonge, en offre un contre-champ.

Cette richesse s’accompagne d’une exigence accrue de vigilance. Le passage du nuage de points vers le dessin –qu’il soit effectué par un architecte, un géomètre, un appareilleur ou un logiciel semi-automatique– n’est jamais neutre. Les conventions de représentation varient selon les métiers et peuvent provoquer des glissements sensibles : portes génériques substituées à des huisseries anciennes, seuils omis, coupes interprétées comme sections, simplifications trop rapides ou appareillage “de remplissage”. Le risque n’est pas théorique : c’est celui de baser un diagnostic ou une intervention sur une donnée modélisée qui aurait perdu, au passage, la nuance du réel.

L’avenir du relevé patrimonial se joue peut-être dans cette zone de friction : conserver la puissance informative du nuage brut tout en permettant aux architectes d’y appliquer leurs propres critères de représentation. Ce qui s’annonce, à terme, c’est la possibilité d’outils hybrides, capables de dessiner “dans” le nuage, de produire des plans précis tout en respectant les logiques graphiques propres au patrimoine. L’opération de Saint-Germain donne un avant-goût de ces évolutions.

Relevé numérique et archéologie des charpentes

Archéologie du bâti et mutation numérique : combles, toitures et acquisitions 3D

Depuis les années 2000, l’archéologie du bâti appliquée aux monuments comme aux constructions les plus modestes, connaît deux évolutions majeures : d’un côté, elle intègre de plus en plus l’approche des combles et des toitures, ne se limitant plus aux seules élévations et, de l’autre, elle voit se généraliser les méthodes de relevé et d’acquisition numériques, notamment la photogrammétrie et la lasermétrie. Les récentes évolutions technologiques rendent ces dernières de plus en plus accessibles aux archéologues et leurs performances répondent de plus en plus aux exigences croissantes du terrain et des cahiers des charges : rapidité, précision et opérabilité. Dans les combles, comme sur les élévations, cette véritable révolution numérique permet désormais d’intégrer facilement et avec justesse, le plus petit des détails, dans une vision globale du bâtiment, jouant pleinement des jeux d’échelle.

Lire les charpentes autrement : le numérique au service des structures en réemploi

Aujourd’hui en 2025, il va donc de soi que l’archéologie des charpentes se pense aussi comme une archéologie numérique, quel que soit le cadre d’intervention : archéologie préventive sur prescription du service régional d’archéologie (SRA), sollicitations en amont des restaurations à la demande des gestionnaires du patrimoine (étude diagnostic, projets de protection). Les charpentes présentent souvent des dispositions complexes où ces nouvelles méthodes d’acquisition ont leurs avantages : bois nombreux, imbrication des structures, accessibilité moyenne voire difficile, faiblesse de l’éclairage des espaces, etc. Les archéologues, comme les architectes, disposent désormais d’une capacité inédite pour saisir et représenter ces charpentes dans leur intégralité et avec une précision inégalée. Comme corollaire, leur capacité à appréhender ces structures a aussi beaucoup évolué. Le relevé numérique devient autant un support d’observation sur le terrain, qu’une source d’information offrant une vision et un recul sans précédent sur les ouvrages en bois. De nombreux aspects caractérisant ces structures et leur histoire matérielle peuvent ainsi être documentés et alimenter une réflexion visant à comprendre et à resituer les différents états chronologiques d’une charpente et leur insertion dans le bâti existant.

La démarche engagée par la Ville d’Auxerre sur les charpentes de l’abbaye Saint-Germain s’inscrit dans une perspective encore toute nouvelle et quasi inédite pour les archéologues du bâti. Ces derniers sont généralement confrontés à des charpentes homogènes ou modifiées, pour lesquelles les méthodes et les approches de terrain sont assez bien rodées (étude du marquage, etc.). En revanche, ils sont moins exposés à l’approche de structures en réemploi, dont la restitution est un exercice long et aux résultats souvent incertains, expliquant généralement le choix de traiter le cas d’une seule structure démontée et remployée. Le cas des charpentes de l’abbatiale de Saint-Germain présente une complexité bien plus importante en raison de la présence de réemplois issus de plusieurs structures anciennes, démontées et mélangées entre elles et dans les ouvrages actuels réalisés aux XVIII^e siècle. Cette approche inédite se veut ainsi une démarche expérimentale, un laboratoire destiné à tester une méthodologie. Cette dernière impose ainsi de travailler “bois à bois” et doit donc prendre en compte les caractéristiques de chaque pièce (plusieurs centaines) et surtout de chaque assemblage orphelin. C’est là que, précisément, les méthodes de relevé numérique présentent un atout considérable en permettant d’accéder virtuellement à chaque bois et d’acquérir avec précision tous les détails de leur physionomie : forme, profil, assemblage, chevillage, etc.

De la dépose au diagnostic : une méthodologie intégrée pour les charpentes remployées

Un diagnostic archéologique des combles a permis d’évaluer en amont l’importance et la densité des réemplois, ainsi que les structures démontées. Une méthodologie de travail a ensuite été élaborée, puis soumise au Conseil scientifique en octobre 2023. Le principe adopté consiste en un accompagnement archéologique des travaux de restauration, visant à acquérir une connaissance optimale des bois avant leur dépose et prévoyant des compléments d’observation limités aux bois susceptibles d’être remplacés ou greffés. En amont de ce travail, le CEM a accompagné la Ville d’Auxerre pour élaborer un cahier des charges en vue de sélectionner et de suivre un prestataire ayant pour mission de constituer et de fournir une documentation numérique répondant aux exigences de la démarche archéologique : définition des sujets, précision des acquisitions, spécificités des vues à fournir, etc. Sur l’ensemble des combles, se sont presque cent cinquante ortho-images qui ont été calculées par l’entreprise AxisConseil, véritables documents de travail ne permettant pas seulement d’identifier les bois réemployés et leurs assemblages, mais aussi de percevoir leurs plus petits détails, tels que les trous de cheville.

Le travail de récolement avec les observations de terrain est en cours. Cette démarche, qui repose autant sur l’acquisition de connaissances que sur l’élaboration d’une nouvelle méthodologie, associe également l’Université Louis Pasteur (Besançon) par la formation d’un Masterant (parcours Arba) en archéologie du bâti¹ . L’objectif de ce master vise aussi, par un volet archivistique, à mieux appréhender la gestion des chantiers mauristes du XVII^e siècle durant lesquels, plusieurs charpentes médiévales ont été démontées. Par ailleurs, les premières analyses dendrochronologiques ont confirmé la présence de bois très anciens de la fin du XII^e siècle, probablement issus de la charpente du dortoir (à confirmer). De même, les premières observations ont permis de démontrer la présence d’un système de contreventement original et peu recensé, associant des écharpes raidissant les versants.

Restaurer l’Abbaye Saint Germain, l’adapter aux usages futurs

Anticiper, coordonner, éclairer : les fondements du projet

Travailler sur un monument historique de l’ampleur de l’abbaye Saint Germain oblige à anticiper, formaliser les enjeux et fixer un ordonnancement des objectifs à atteindre en lien avec la volonté politique et le respect des procédures.

Dans cet enchevêtrement de possibilités, la détermination des priorités reste l’apanage de la maîtrise d’ouvrage mais pour qu’elles soient comprises et acceptées, cela ne peut se faire qu’en partenariat, échanges constants avec toutes les parties prenantes, les utilisateurs finaux, la Direction régionale des affaires culturelles, l’architecte des bâtiments de France, les services de la collectivité et les élus.

Sur un projet de cette envergure, la connaissance du site, du bâti, le récolement des données existantes et la relative fiabilité dimensionnelle des plans existants (relevés dans les années 1990), les nécessaires adaptations techniques à mettre en place pour les usages futurs (CVC, électricité, sécurité…) dans le cadre de l’évolution de la pratique et de l’accueil muséal ont très rapidement mené à la nécessité d’un relevé exhaustif de l’existant afin de pouvoir intégrer au fur et à mesure l’évolution du projet.

Néanmoins, être dans un monument historique, qui a déjà été remanié à de maintes reprises à la fois dans son architecture (évolution du bâti depuis le V^e siècle) mais également dans ses usages à travers les siècles, impose de bien mesurer les niveaux d’intervention. C’est en ce sens qu’un conseil scientifique a été mis en place sous la présidence de Christian Sapin.

Le relevé exhaustif : un socle commun pour restaurer, projeter, transmettre

Les échanges avec le SRA et la DRAC, les avis partagés avec la maîtrise d’œuvre (François Peyre, architecte du patrimoine) et le Centre d’études médiévales (partenaire de la ville sur le suivi du site) ont permis de pousser la réflexion et d’envisager un relevé détaillé de l’ensemble de l’édifice en l’élargissant à ses abords. Ce relevé préalable aux travaux permet de conserver un état “0” avant la campagne de restauration.

Il permettra de projeter l’ensemble des restaurations patrimoniales à faire, d’intégrer les aménagements futurs et les lots techniques mais également de diffuser la connaissance du site de manière dématérialisée.

C’est donc avec cette volonté de mutualisation des usages que le marché de relevés a été confié, par suite d’un marché public, à la société Axis Conseils.

Avec près de 5 To de données, ce relevé doit permettre de formaliser les futurs projets d’aménagements de l’abbaye Saint Germain mais il appartient encore à la maîtrise d’ouvrage de structurer les modalités d’usage, de stockage et de déterminer le fonctionnement d’un tel outil.

L’évolution des technologies impose aujourd’hui, aux maîtres d’ouvrage publique, d’être précurseurs dans leurs utilisations mais également d’anticiper de nouveaux modes de gestion et de partage de l’information et des données.

Ainsi, ces relevés devront permettre de répondre aux enjeux les plus fins de l’analyse archéologique du bâti à la projection des futurs projets en passant par des outils de diffusion et de vulgarisation.

Conserver, transmettre : la question de la pérennité numérique

La masse de données produite invite enfin à reposer la question, trop souvent négligée, de la conservation numérique. Formats, évolutions logicielles, puissance nécessaire pour les ouvrir, sauvegardes régulières, stockage à long terme : le patrimoine numérique n’a pas encore son cadre national clairement établi. Les DWG et autres PDF survivront sans doute ; les maquettes complètes, leurs visionneuses et leurs métadonnées, peut-être moins. L’opération de Saint-Germain confirme la nécessité d’un vade-mecum national sur la gestion de ces corpus lourds et stratégiques.

Le relevé numérique de Saint-Germain ne se résume pas à une innovation technique : c’est un changement de culture. Architectes, archéologues et médiateurs y partagent un même matériau, chacun y trouvant des réponses différentes : précision pour la restauration, profondeur temporelle pour l’archéologie, lisibilité pour la valorisation publique.

Dans le mouvement de renouvellement actuel des outils numériques, l’opération d’Auxerre constitue un jalon important : elle montre comment, dans un site archéologique majeur, la photogrammétrie haute définition peut devenir un terrain commun, un espace d’interprétation collective, un levier pour mieux comprendre, mieux restaurer et mieux transmettre.