Cartographie: Les cartes marines - comment naît le principal outil de navigation

Au moment de la pose de la quille de tout yacht aujourd'hui classique, et pendant de nombreuses décennies encore après, la carte marine était l'alpha et l'oméga de la navigation sûre. Ce n'est souvent plus le cas au 21e siècle. Sur certains bateaux restaurés à l'identique, un traceur moderne brille depuis longtemps sous le pont, rivalisant honteusement avec la lampe à pétrole. Même autrefois, personne ne se souciait de la fabrication des cartes. Et même aujourd'hui, leur existence, sous forme imprimée ou électronique, est une évidence pour beaucoup.

Pendant longtemps, il a fallu beaucoup de temps et d'efforts pour fixer sur le papier des informations sur la profondeur de l'eau, les lignes côtières et autres, même si aucun appareillage technique sophistiqué n'était nécessaire. Au contraire, la plupart des étapes de travail nécessitaient un travail manuel minutieux. Jusque dans les années cinquante, les cartes marines étaient réalisées sur la base de gravures en filigrane. Ce n'est qu'au cours de la seconde moitié du siècle dernier que le procédé de gravure par couches s'est imposé, permettant une production rapide des cartes. L'Office fédéral de la navigation maritime et de l'hydrographie (BSH) l'utilisait encore il y a quelques années - puis la révolution numérique a également touché le monde des cartes. Un regard sur l'histoire montre l'importance de la documentation et du traitement des données nautiques.

Le principe de la production de cartes marines

Le principe de la production de cartes marines a toujours été très simple : lors de la navigation dans la zone, on sonde le plus souvent possible, on inscrit la profondeur sur une carte blanche, on dessine à nouveau proprement le résultat à terre, on le reproduit et on le vend avec profit. Mais cette méthode pose un problème : où faut-il placer le chiffre de la profondeur sur la feuille blanche ?

Si la côte est encore visible et que la terre correspondante a déjà été mesurée de manière fiable, les géomètres ont de la chance - ils peuvent copier la carte de la côte exactement à la même échelle sur la feuille blanche. Deux laquais équipés d'extensomètres de relèvement, que nous appellerons des rapporteurs, chantent alors leurs degrés à chaque profondeur relevée, à condition que la visibilité soit bonne et que la mer soit peu agitée. Grâce à l'astuce de l'incision à l'envers et à un marqueur avec une règle d'angle au-dessus de la carte encore vierge, chaque profondeur peut ensuite être inscrite avec précision. En théorie, oui. En pratique, il faut d'abord corriger la profondeur du fil à plomb en fonction du niveau d'eau actuel. Il est impossible de le déterminer en mer. Il faut donc que quelqu'un à terre prenne des notes sur le niveau.

Alors que les hommes utilisent des perches pour les faibles profondeurs jusqu'à environ quatre mètres, ils utilisent ensuite des sondes manuelles. Si les bras sont assez longs, il est possible d'effectuer jusqu'à six mesures par minute. Plus la profondeur augmente, moins le bateau de sondage peut se déplacer. Mais à partir de douze mètres de profondeur, cette méthode échoue également. Le responsable de l'arpentage arrête alors la navigation pour chaque point de mesure et fait effectuer des sondages individuels à l'aide du treuil manuel et d'un poids lourd. Cette méthode permet de mesurer jusqu'à 200 mètres de profondeur. Au-delà, des treuils à moteur seront utilisés ultérieurement.

Dans un article de 1879, paru dans la "Deutsche Rundschau für Geographie und Statistik", on pouvait déjà lire : "Pour donner une idée du respect qu'il faut avoir pour lancer et remonter un fil à plomb de 100 brasses, il est permis de jeter un coup d'œil sur le sondage du golfe de Gascogne à des fins hydrographiques au 19e siècle. Là, il fallait 33,5 minutes pour atteindre le fond à 4456 mètres de profondeur, et un treuil à vapeur de douze chevaux mettait environ quatre heures pour le remonter".

Un savoir précieux

Il est donc compréhensible que les mesures effectuées au-delà du plateau continental aient été peu nombreuses. A l'époque, onze à treize personnes composaient généralement l'équipage d'un bateau de sondage. Cette difficulté à obtenir des données exploitables, qui demande beaucoup de personnel, laisse déjà penser que les cartes obtenues seront vendues plus tard comme des feuilles d'or.

Mais elles ne sont pas encore imprimées. Le résultat final, affiché sur la table à cartes des yachts classiques, n'était pas seulement le fruit de mesures très complexes. Il représentait également l'un des plus grands défis pour l'art de l'impression, encore jeune à l'époque. Dans ce contexte, la plaque de cuivre comme base de l'impression représentait déjà un grand progrès. Au 16e siècle, on imprimait encore en relief à partir de plaques de bois artistiquement sculptées, ce que l'on appelait la gravure sur bois. Seuls les noirs ultérieurs pouvaient être conservés. Avec la gravure en taille-douce, en revanche, les surfaces blanches pouvaient rester non traitées. On parle alors de gravure à la pointe sèche.

Si l'on créait en outre de minuscules rainures de cuivre à l'aide d'un burin, celles-ci donnaient plus tard à l'impression une ligne contrastée, nette et même légèrement palpable.

Daniel Janssen, l'un des rares graveurs d'aujourd'hui - c'est le terme correct pour désigner les graveurs sur cuivre -, fait une démonstration du procédé sur une pièce d'exposition de la taille d'une main au Musée du travail de Hambourg. La procédure, qui demande beaucoup d'énergie, commence par la préparation des burins. "Il n'était pas rare qu'un seul graveur en utilise 50. Ils étaient exactement adaptés à la longueur de sa main", explique Janssen. "Pour les chiffres ou les symboles des épaves, on ajoutait encore des poinçons spéciaux en acier". Le graveur doit non seulement creuser toutes les lignes avec précision et à la même profondeur, mais il doit aussi les re-tailler. En effet, il ne peut enfoncer le burin dans le cuivre au début d'une ligne qu'avec une pente. Pour un début de ligne propre, chaque sillon est donc creusé une nouvelle fois de l'autre côté jusqu'à la fin.

"Les graveurs utilisent donc une sphère sur laquelle ils peuvent faire tourner leur pièce à graver dans un sens ou dans l'autre", explique Janssen. Il n'est guère surprenant que la gravure de cartes terrestres et maritimes n'ait pas été très appréciée des artisans, car les grandes plaques d'impression ne pouvaient pas être tournées très rapidement. Les graveurs ont donc eu recours à une astuce : ils ont d'abord commencé à graver le plus grand nombre de lignes possible dans une direction puis, après une rotation de la plaque, ils ont gravé en gros. Comme si cela ne suffisait pas, le fait que le procédé d'impression exigeait un travail en image miroir est venu compliquer les choses. Janssen : "Pour devenir un graveur compétent, il n'était pas rare que quatre années d'apprentissage s'écoulent".

Dans la course contre la montre

Si les cartes géographiques de tout un pays représentaient déjà une tâche colossale pour les graveurs et les géomètres, l'établissement de cartes maritimes représentait en plus un travail contre la montre. Pas plus en 1861 qu'en Prusse, le fond de la mer, contrairement à toute colline visible sur terre, ne peut être mesuré directement et change constamment. C'est pourquoi les "instructions de navigation" et les "manuels maritimes" ont une tradition aussi longue que les cartes elles-mêmes : On y publiait rapidement ce qui avait changé. En effet, après les levés, il fallait bien six mois pour dessiner une nouvelle carte marine sur carton à partir des données obtenues. Enfin, le graveur se penchait sur une seule plaque d'impression en cuivre pendant une année entière ! Ensuite, il y avait l'impression proprement dite, qui prenait également beaucoup de temps, suivie de la distribution des cartes.

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En résumé, si l'ensemble de la zone côtière d'un pays devait figurer sur les cartes maritimes, il s'agissait d'une question d'importance nationale. On s'en est rendu compte en 1861, ou seulement en Prusse. La prise de conscience était un peu tardive. Depuis 1800, l'Espagne, les États-Unis, la Russie, le Portugal et la Belgique disposaient déjà de cartes imprimées. Certes, il existait déjà à l'époque l'"Atlas maritime de Prusse" de 1841, qui était même considéré comme assez précis. Mais les géomètres n'avaient ramé qu'un kilomètre et demi à trois kilomètres en mer avec de petites embarcations ouvertes et des sextants à miroir, et y avaient déterminé les profondeurs à l'aide de mires et de fils à plomb. Ils ne s'étaient pas aventurés plus loin sur la côte.

Les services topographiques de l'État

Le BSH, qui a aujourd'hui succédé au Bureau hydrographique, compte actuellement environ 800 employés. Il y a 151 ans, il a démarré avec un seul cartographe en chef et deux dessinateurs. Il a fallu six ans pour que la première carte soit publiée. Entre-temps, les côtes du Schleswig-Holstein et du Hanovre, qui avaient été annexés, sont passées à la Prusse, ce qui a augmenté la tâche. Néanmoins, en 1882, 21 ans après la création du bureau, 44 cartes de la mer Baltique, du Belten, du Sund et de la mer du Nord ont été publiées. En 1893, le personnel cartographique est passé à neuf hommes, puis à onze en 1896. C'est à ce moment-là que l'Afrique de l'Ouest fut également cartographiée. Il en résulta neuf cartes. L'archipel Bismarck fut également cartographié, ainsi que le Kaiser-Wilhelm-Land, ce qui donna lieu à huit cartes. Enfin, la mer au large de l'Afrique orientale allemande fut documentée par 14 cartes. En 1899, on comptait 220 cartes maritimes - une performance remarquable.

L'année suivante, l'amiral von Tirpitz, secrétaire d'État à la marine du Reich, déposa un projet de loi au Reichstag, dans lequel il demandait l'extension de la cartographie maritime allemande aux eaux étrangères. Les colonies allemandes étaient encore considérées comme des côtes nationales. Deux ans plus tard, le Reichstag accorda deux millions de marks pour cette tâche, un maçon qualifié gagnant alors 40 marks par semaine. L'expansion spatiale était un thème important, les guerres n'effrayaient pas grand monde.

En 1903, Erskine Childers a écrit "L'énigme du banc de sable", le tout premier roman d'espionnage. Il s'agissait d'un appel à l'aide lancé par l'auteur par conviction politique désespérée : Le livre devait prévenir une attaque depuis le Watt allemand. Il s'est avéré plus tard qu'elle était effectivement prévue. Ce n'est pas une conséquence directe, mais c'est dans cet état d'esprit qu'à partir de 1908, en l'espace de 50 ans, environ 2400 cartes du monde entier devaient être réalisées - une tâche à laquelle toutes les nations maritimes se sont consacrées simultanément. Et ce n'était pas du tout une division du travail. En période de crise imminente, personne ne voulait dépendre des cartes de l'adversaire, qui étaient rapidement confisquées en cas de guerre. Les graveurs - entre-temps, plusieurs entreprises de gravure ont été employées - avaient des carnets de commandes pleins. Jusqu'à la Première Guerre mondiale, 664 cartes avaient été publiées, à la fin de la Seconde Guerre mondiale, elles s'élevaient à 1050. 60 carto-graveurs travaillaient désormais exclusivement sur des cartes maritimes allemandes dans différentes entreprises.

De la typographie à l'héliogravure et à l'impression à plat

Les tirages croissants et les temps de gravure fabuleusement rapides plaçaient toutefois les imprimeurs devant un dilemme : les plaques de cuivre s'aplatissaient à chaque impression et les creux étaient rapidement aplatis par les machines d'impression. Seules 50 à 100 impressions nettes sont généralement possibles à partir d'une plaque de cuivre. C'est trop peu.

Dès 1870, des tentatives ont été faites pour dessiner les cartes directement sur le calcaire schisteux de Solnhofen, plus stable, une pierre particulièrement fine issue d'un ancien sédiment calcaire et disponible uniquement dans une carrière bavaroise. L'impression des cartes marines conquit ainsi un nouveau territoire. L'heure n'était plus à l'impression en relief ou en creux, mais à l'impression à plat. Mais ce procédé présentait lui aussi des inconvénients : Non seulement les plaques de la taille d'une carte marine pesaient 350 kilogrammes chacune, mais le résultat était en outre trop plat par rapport aux tirages auxquels on était habitué avec les gravures sur cuivre. De plus, la correction des plaques de pierre n'était possible qu'au prix de grands efforts. Et même la copie sur galvanoplastie ne produisait pas la netteté des bords souhaitée. Les brillantes cartes marines britanniques étaient toujours considérées comme la référence en la matière.

Par conséquent, le cuivre était à nouveau gravé. Si des corrections étaient nécessaires, on tapait au début sur les plaques pour les aplatir par derrière. Ce n'était pas très facile, car il fallait d'abord transférer le bon endroit par l'avant. Plus tard, on a donc appliqué du nouveau cuivre à l'avant à l'aide de procédés galvaniques pour les corrections. Ensuite, on procédait au surfaçage et au retaillage. Malgré l'allègement du travail, il s'agissait toujours d'une tâche colossale.

Et il y avait encore d'autres problèmes à surmonter : L'héliogravure en taille-douce fonctionne mieux avec du papier bien absorbant. En revanche, les cartes marines doivent être imprimées sur du papier le plus résistant possible à l'eau. Et elles doivent pouvoir supporter de nombreux effacements des lieux et des cours inscrits au crayon. On a donc été obligé de chercher des compromis.

Après la Seconde Guerre mondiale, la gravure par couches est devenue praticable, tant à l'Institut hydrographique allemand (DHI) de l'époque qu'au Service hydrographique maritime (SHD) de la RDA. Le nouveau procédé a permis de gagner beaucoup de temps, il a remplacé les cuivres de cartographie.

Du négatif au positif

Janet Gudusch de BSH s'occupe encore une fois de ses "éléphants" et de ses "anneaux de gravure" - des burins sensibles pour des lignes d'une propreté impeccable. Ils continuent de peupler son poste de travail. Pas seulement par nostalgie, ils fonctionnent encore aujourd'hui de manière impeccable. Les plus étroits possèdent une pointe en saphir, taillée au centième de millimètre. Le procédé de stratification rappelle le grattage de la peinture au doigt sur une vitre, mais en beaucoup plus régulier. La cartographe technique grave des côtes, des routes, des ponts à l'aide de ses outils de gravure sur un revêtement rouge transparent composé d'un film aux dimensions stables, créant ainsi une image négative. À la fin d'une journée de travail, elle a enlevé un dé à coudre de revêtement sous forme de lignes très fines. Un procédé de copie spécial produit une copie positive de ce négatif, sur laquelle tout ce qui a été enlevé auparavant apparaît en noir intense. Sur cette copie, on monte encore les tonnes, les profondeurs et les écritures. Cela signifie coller de minuscules films autocollants au bon endroit à l'aide d'un cutter et de pincettes.

Pour chacune des dix couleurs, on fabriquait une feuille séparée. Cela rendait certes l'impression fastidieuse, car chaque feuille de carte devait passer dix fois par la même presse offset et la carte devait être réajustée à chaque fois. Mais à l'époque de la gravure sur cuivre, on ne pouvait que rêver de dix couleurs. De plus, il était désormais relativement facile d'apporter des corrections à l'encre et à la plume sur les feuilles. De plus, les cartographes techniques pouvaient enfin travailler à l'endroit.

Si même un imprimeur expérimenté avait encore besoin d'une dizaine de minutes par impression à partir d'une plaque de cuivre, il était désormais possible d'atteindre des débits beaucoup plus élevés. Les machines d'impression fonctionnaient généralement une journée entière par couleur spéciale de carte marine, puis étaient lavées. Puis un jour sur la couleur suivante, et ainsi de suite. Mais depuis deux ans, la production se fait uniquement en quadrichromie offset. Les feuilles passent par les quatre gammes de couleurs cyan, magenta, jaune et noir en une seule fois. La plaque d'impression en aluminium, autrefois l'œuvre annuelle d'un graveur, est recrachée et développée en quelques minutes par l'imprimante numérique. Elle coûte 15 euros par couleur.

Moins, c'est plus

Autrefois, les cartes maritimes se vantaient d'avoir une zone bien mesurée avec de nombreuses indications de profondeur. Les zones blanches étaient considérées comme non étudiées. Le travail éditorial d'aujourd'hui implique en revanche une omission presque radicale. Alors que les différentes perpendiculaires sur les lignes de sonde étaient encore faciles à suivre sur les premières cartes, l'arrivée des échographes a soudainement entraîné une surabondance de données livrées par les géomètres aux rédactions des cartes. Pour les cartes géographiques, les cartes très généralisées et éventuellement très colorées sont considérées comme des gadgets de débutants. Les cartes marines actuelles sont beaucoup plus attrayantes et ne cherchent pas à représenter le fond de manière aussi détaillée qu'une feuille de mesure terrestre. Elles offrent aujourd'hui une image cartographique beaucoup plus réduite.

Contrairement à la topographie nationale, où les courbes de niveau sont moyennées, il faut désormais trouver le point le plus élevé pour les profondeurs, le reste est secondaire et est supprimé. Pour ce faire, les cartographes sont de plus en plus aidés par des impressions de séries de perpendiculaires extrêmement volumineuses, dans lesquelles les mêmes chiffres de profondeur apparaissent dans les mêmes couleurs. Ils reçoivent également des informations des services des eaux et de la navigation, qui collectent désormais des données avec des échosondeurs en éventail à des intervalles d'un décimètre. Sur 100 données de ce type, seul le relevé le plus élevé sur le fond est retenu pour la sélection rédactionnelle, et seule une toute petite partie de ces données figure sur la carte. La conséquence est que les feuilles deviennent plus claires, donc nettement plus vides par rapport aux éditions précédentes. L'attention ne doit plus se porter que sur les points dangereux. Les taches blanches signifient donc aujourd'hui que la zone est plus profonde que les indications de profondeur environnantes. De même, la terre derrière les côtes est de plus en plus réduite à des points réellement visibles depuis la mer. Les courbes de niveau et l'ombrage, qui étaient autrefois la norme, ont également disparu.

En 1986, elles étaient encore considérées comme une sensation. Dans une publication commémorative à l'occasion des 125 ans de l'hydrographie officielle allemande, on peut lire : "La haute qualité et la clarté de cette exécution de l'ombrage étaient un standard de performance des graveurs allemands qui n'a été atteint que dans l'œuvre des cartes marines allemandes et qui a fait des cartes marines allemandes les meilleures de toutes". Les services européens d'arpentage maritime échangent désormais leurs données, de sorte qu'aucun navire d'arpentage ne travaille plus au large des côtes étrangères. En raison des normes cartographiques internationales, les cartes maritimes des zones situées en dehors des côtes nationales ont également de moins en moins de sens.

Depuis des années, BSH réduit de plus en plus son programme de cartes. Elles ne deviennent pas pour autant moins chères. De 1903 à 1920, 1,2 million de cartes ont certes été vendues, dont 872 553 à la Reichsmarine. Mais à la fin de cette période, 664 cartes avaient également été émises. Il y en avait donc moins de 100 par an et par édition - pas vraiment des best-sellers. Mais les petits tirages impliquent des prix élevés. Pourtant, à l'origine, c'est exactement le contraire qui était souhaité : "Les prix des cartes marines sont maintenus à un niveau extrêmement bas afin de permettre leur utilisation par l'ensemble de la navigation allemande et de la pêche en haute mer", pouvait-on lire en 1921 dans les "Beiträge zur deutschen Kartographie".

Pas plus qu'un bon souvenir

Certains peuvent regretter les anciennes images de cartes, artistiques et détaillées. Dans la pratique, même la table à cartes méticuleusement restaurée d'un bateau-pilote centenaire doit comporter une feuille actuelle. Aujourd'hui, on ne voit plus guère les difficultés de sa réalisation. Même dans les bureaux de géomètres, la nostalgie est à peine perceptible : à part des exemplaires historiques et des rouleaux de logs archivés, on n'y trouve presque rien sur la gravure en taille-douce, qui n'est pas si ancienne que cela. Un géomètre de l'autorité portuaire de Hambourg déclare volontiers : "Bien sûr, nous avons encore un tel fil à plomb à bord. Mais l'année dernière, nous l'avons peut-être utilisé une ou deux fois".

Le grand art de la cartographie : des origines à nos jours

Les manuels maritimes ou instructions de navigation sont plus anciens que les cartes marines. En 400 avant Jésus-Christ, ils n'étaient certes pas encore diffusés à un rythme hebdomadaire comme aujourd'hui. A partir de la fin du 13e siècle, le développement de la boussole a conduit aux premières cartes marines, appelées portolanes. Elles ne comportent pas encore de réseau de degrés. Elles se distinguent plutôt par leurs rayons caractéristiques, qui indiquent de manière plutôt théorique les routes entre les ports. En Méditerranée, par exemple, elles se distinguaient par une représentation étonnamment précise du tracé des côtes.

A partir du 16e siècle environ, des cartes avec un réseau de degrés sont établies, mais ce n'est qu'avec la projection de Mercator de 1569 que la navigation est vraiment possible. A cette époque, les routes de A à B apparaissent correctement sur la carte sous forme de ligne droite (voir aussi "500 ans de Mercator", YACHT 17/12). En 1880, le tunnel ferroviaire de Gotthard, long de 15 kilomètres, a été percé avec seulement 33 centimètres de décalage latéral et cinq centimètres de différence d'altitude grâce à une triangulation sur le col du Gothard.

Les lignes côtières et l'espace maritime en amont étaient également représentés de manière toujours plus précise sur les cartes marines. En dehors de la visibilité de la terre, c'est toutefois la navigation astronomique à l'aide du sextant, puis du Decca et du Loran, qui ont permis d'atteindre une précision toujours plus grande - jusqu'au GPS différentiel actuel.