Les globes de Mercator – du XVIe au XXIe siècle

par Alexandre Hirzel, systèmes d’information géographique, Ci-UNIL

Suite à la découverte, à l’UNIL, d’une authentique paire de globes terrestre et céleste du XVIe siècle, une version virtuelle en ligne permet à tous d’explorer ces chefs-d’œuvre.

Gerardus Mercator par Jodocus Hondius – public domain, Wikimedia Commons

Une découverte incroyable

Imaginez une carte du monde que vous pouvez parcourir d’un simple mouvement du doigt sans jamais en atteindre le bord ; une carte qui ne déforme pas ses continents, qui n’altère pas les distances. D’un coup de loupe, vous découvrez une multitude d’informations. Cette carte ajouterait les données les plus récentes accessibles à la technologie moderne aux connaissances des anciens.

Evidemment, une telle carte est impossible à réaliser en deux dimensions à cause des déformations introduites lors de l’ « aplatissement » de la planète sur le papier.

Cette « carte » idéale, Gerardus Mercator essaya de la réaliser au XVIe siècle sous la forme de deux globes, l’un terrestre et l’autre céleste. De tels objets existaient déjà, mais étaient auparavant des exemplaires uniques et donc fort coûteux. Grâce aux dernières innovations de l’imprimerie, il parvint à les produire en grand nombre et les diffuser à travers toute l’Europe. Maîtrisant l’ensemble des opérations de conception et fabrication, il fit de son affaire familiale un succès commercial certain.

On ignore combien de globes furent fabriqués au cours des quelque 40 ans que dura leur production, mais les exemplaires ayant survécu jusqu’à nos jours ne sont que quelques dizaines. C’est dès lors avec stupéfaction et une certaine incrédulité initiale, qu’une paire de globes estampillés Gerardus Mercator Rupelmundanus fut découverte en 2004 dans les locaux du Cubotron, le bâtiment de physique de l’UNIL.

Le globe terrestre et le globe céleste, après restauration
© Fabrice Ducrest – UNIL

Sous la conduite passionnée autant que rigoureuse de Micheline Cosinschi (professeure FGSE) et Géraldine Falbriard (Unicom), ces antiquités furent soumises à une batterie d’analyses de pointe afin d’une part de vérifier leur authenticité et d’autre part d’en savoir plus sur leur structure et mode de construction. C’est ainsi que le bois de leurs socles fut analysé par les techniques du carbone-14 et de la dendrochronogie, qui prouvèrent que leur âge était compatible avec leur date de construction supposée. Pour dater les globes eux-mêmes, des fibres furent prélevées dans leur épaisseur et soumises à diverses analyses de radiocarbone, dont les résultats vinrent confirmer les précédents. La colle, les pigments, tout concorde : ce sont d’authentiques originaux du XVIe siècle.

Il est à noter que les globes de l’UNIL sont les premiers à avoir été authentifiés de manière aussi complète et rigoureuse et ils font maintenant figure d’« étalon » dans le domaine.

Après un méticuleux travail de restauration et de conservation, ces chefs-d’œuvre peuvent maintenant quitter les laboratoires d’analyse et les sous-sols sécurisés pour s’exposer à la vue du public. Ils firent d’ailleurs une première apparition fort remarquée de mai à juillet à l’Espace Arlaud (Lausanne).

Virtualisation

Toutefois, une exposition a ses limites. Impossible en effet de toucher les globes, de les faire tourner, de s’en approcher, ce qui en rend certaines parties difficilement visibles ou mal éclairées. Afin de permettre à tout un chacun de visualiser l’œuvre de Mercator sous ses moindres coutures, il fallait en faire une version virtuelle, visible sur Internet. Nous voulions également que le modèle informatique puisse être aisément comparable aux cartes modernes, que l’on puisse en représenter différentes parties avec le minimum de déformation. Pour toutes ces raisons, il fut décidé de modéliser les globes dans le Système d’Information Géographique (SIG) ArcGIS.

La première étape consista à photographier les globes sous tous les angles, ce qui fut fait par Eric Sapin, photographe scientifique, dans les locaux et avec le matériel de l’Ecole des sciences criminelles.

Plan des prises de vue en 42 photographies. Les cercles indiquent la portion de l’image qui devait être homogène
© Alexandre Hirzel – UNIL

Photographier un objet sphérique pose de nombreux problèmes : géométriquement, seul le point le plus proche de l’objectif est rigoureusement perpendiculaire à l’axe optique, le reste du globe offrant un angle de plus en plus aigu, et donc une déformation de l’image imprimée. Il se pose également le problème de la netteté qui ne peut être parfaite sur l’ensemble de l’hémisphère. Toutes ces difficultés furent résolues en définissant un plan de photographie en 42 images par globe, qui permettrait de ne conserver de chacune d’elles que la partie centrale, où les problèmes de géométrie et de focalisation sont minimes.

Un autre problème majeur est celui des ombres et reflets créés par l’éclairage lors de la prise de vue. Eric Sapin parvint à les réduire en prenant, pour chaque « facette », deux photographies, l’une éclairée de la gauche et l’autre de la droite. Un traitement dans Photoshop permit ensuite de combiner les deux aspects pour obtenir une image homogène dans sa partie centrale.

Les 84 photographies (42 pour chaque globe) étaient désormais prêtes à être géoréférencées, dans le SIG. Ce processus consiste à tourner et étirer une image comme si elle était peinte sur du caoutchouc de façon à pouvoir la draper sur une sphère, de telle sorte que chacun de ses points soit aligné correctement avec le système de coordonnées en longitude et latitude. Pour réaliser cette transformation, les lignes tracées sur le globe par Mercator étaient évidemment cruciales et elles furent d’abord reproduites sur le globe virtuel. Cela impliquait de déplacer les lignes de longitudes de 14.1° vers l’ouest, car Mercator utilisait le méridien de Fuerteventura au lieu de celui de Greenwich, comme nous le faisons actuellement. Ensuite, il suffit de « relier » chaque croisement de graticule sur les photographies avec celui qui lui correspond sur la grille virtuelle.

Cette animation montre comment chaque nouvel « ancrage » améliore l’ajustement du drapage de la photographie sur le globe virtuel. Entre 20 et 30 ancres par image étaient nécessaires.
© Alexandre Hirzel – UNIL

Une fois le drapage terminé, seul le centre de chaque image fut conservé, chaque cercle se superposant légèrement à ses voisins, ce qui permit, par une opération de « blending », de gommer encore quelques traces d’inhomogénéité.

En répétant le processus de géoréférencement et de découpage pour l’ensemble des 42 photographies, on obtient une mosaïque recouvrant l’ensemble du globe virtuel.
© Alexandre Hirzel – UNIL

Les globes de Mercator en ligne

La procédure relativement fastidieuse décrite ci-dessus ne fournit pas un modèle virtuel 3D tel qu’on peut en voir dans les jeux vidéo ou au cinéma, mais une image géoréférencée, ce que l’on appelle une couche raster dans le jargon des SIG, ce qui autorise par la suite de nombreux traitements et analyses géographiques.

La plus spectaculaire consiste à projeter cette couche sur un globe virtuel de façon à pouvoir la manipuler comme si on avait les véritables mappemondes dans les mains. Grâce à la technologie d’ArcGIS Online, nous pûmes ainsi mettre les deux globes de Mercator (le terrestre et le céleste) en ligne où ils sont librement consultables par tous aussi facilement que l’on peut le faire avec Google Earth.

Les globes virtuels en ligne, à gauche le globe terrestre, à droite le céleste. Cliquer pour les consulter en ligne avec ArcGIS Online.
© Alexandre Hirzel – UNIL

Il est également possible de n’afficher que certaines portions du globe (un continent, un cartouche, une illustration) en corrigeant les déformations apportées par la rotondité de l’objet, de la même façon que l’on utilise différentes projections selon que l’on veut représenter la Suisse, l’Afrique ou le Monde entier. On peut ainsi visualiser la terre entière, telle que Mercator la dessina sur son globe.

Le globe terrestre, une fois « déployé » selon la projection de Robinson (à gauche) ou celle de… Mercator (à droite) !
© Alexandre Hirzel – UNIL

On peut également superposer d’autres informations sur la couche « Mercator », par exemple le tracé des côtes obtenu par les méthodes modernes. Cela permet de comparer la précision des données dans différentes parties du Monde. On peut ainsi constater que si la latitude est en général correcte, la longitude l’est beaucoup moins. Sans surprise, les zones qui étaient les mieux connues au XVIe siècle, telles que l’Europe ou les Caraïbes sont dessinées avec plus de précision que d’autres régions.

Carte moderne superposée à celle de Mercator.
© Alexandre Hirzel – UNIL

Les mêmes manipulations sont évidemment possibles avec le globe céleste, afin de comparer les connaissances d’alors sur la position des étoiles avec un catalogue stellaire dernier cri.

Les globes célestes virtuels présentent d’autres possibilités, comme la superposition de la carte de Ptolémée ou celle des trajets des grands navigateurs dont les voyages ont redessiné la vision du monde de l’époque.

 

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