Le rôle des campagnes archéologiques dans le développement instrumental

Contexte géophysique et archéologique

Dans le cadre des campagnes archéologiques, de nouvelles technologies sont de plus en plus utilisés au service de la recherche archéologique, notamment des instruments géophysiques et géodésiques du marché.

Ces instruments très spécialisés sont généralement utilisés dans des domaines industriels et de recherche très éloignés de l’archéologie, de telle sorte qu’ils ne sont pas bien adaptés aux applications particulières liées à nos terrains d’étude archéologiques à l’étranger (Proche et Moyen Orient, Asie centrale, Sud-Caucase, etc.).

Pour illustrer ce problème, nous pouvons citer les exemples suivants parmi tant d’autres : les appareils électromagnétiques du marché ont été développés pour de la recherche géologique et leur portage par l’opérateur à hauteur de hanche n’est pas adapté à la recherche archéologique, qui nécessite un portage à quelques centimètres du sol. Autre exemple : il est possible d’utiliser un récepteur GPS de précision du marché et de synchroniser directement les mesures géophysiques avec le récepteur GPS pour géoréférencer chacune de ces mesures. Un tel matériel GPS a un coût, un poids à considérer pour son transport par avion et parfois son importation temporaire peut être compliquée dans certains pays. Lorsque ce matériel est bien présent sur un site archéologique, il peut être utilisé pour du relevé topographique sur les sites de fouilles, des repères de photogrammétrie, ou simplement du relevé topographique et il peut être alors problématique de monopoliser l’utilisation du GPS lors des prospections géophysiques. Pourtant, pouvoir directement associer nos mesures géophysiques à la topographie des zones prospectées permet une rapide et meilleure interprétation des cartes géophysiques. Dernier exemple : lors de certaines campagnes archéologiques, les prospections géophysiques ne sont pas forcément réalisées sur le site même où le topographe de la campagne peut facilement positionner les points par GPS ou station totale. Il arrive souvent de faire des prospections géophysiques exploratoires, c’est-à-dire sur un terrain éloigné du site, inaccessible en voiture et donc pour lequel le matériel géophysique et géodésique doit être transporté par les opérateurs sur un parcours long. Dans ce cas précis, le transport et l’utilisation du système de mesure géodésique habituellement utilisé par le topographe peuvent être compliqués. 

Ces exemples font partie d’un plus grand nombre de situations sur le terrain où l’intérêt d’adapter le matériel ou de développer de nouvelles approches apparaît évident.

Développement instrumental

Au pôle technique « Méthodes et analyses géophysiques » du laboratoire Archéorient, en parallèle des prospections sur le terrain et des analyses géophysiques, un intérêt particulier est apporté à cette adaptabilité du matériel et au développement instrumental permettant d’enrichir ces mesures géophysiques ou de faciliter le travail de l’opérateur. Ces projets sont développés avec l’aide d’élèves-ingénieurs de différentes écoles de la région. Ils sont financés en interne par le laboratoire et le labcom GEO-HERITAGE et grâce à des appels à projets de type IXXI. Une fois les premiers prototypes réalisés, c’est grâce aux différentes campagnes archéologiques du laboratoire qu’ils sont testés pour pouvoir être validés et améliorés.

Validation lors des campagnes archéologiques

Plusieurs projets ont été ainsi développés et testés sur le terrain ces dernières années.

Depuis 2016, le projet KheoPS a été initié pour concevoir un système GPS de précision compact, léger, low-cost et simple d’utilisation. Il a été développé grâce à un système GPS-RTK compact utilisé sur les drones, placé dans un boîtier développé en interne et alimenté par des sources d’énergie compatibles avec celles utilisées par un simple smartphone. En 2017 et 2018, le système a été testé sur le terrain dans le cadre de la mission de Bactriane protohistorique en Ouzbékistan, dirigée par Johanna Lhuillier (CNRS, Archéorient) : une première version du projet KheoPS a pu être testée avec une station de base (fig. 1) et un récepteur mobile pour positionner les points des zones de prospection magnétique. Sur le site, une station totale a permis de vérifier la bonne qualité du positionnement estimée ici à quelques centimètres près.

Fig. 1 : KheoPS version 0.1, base du système.
(© Mission de Bactriane protohistorique)

En 2019, une nouvelle version de KheoPS a pu être testée dans le cadre de la mission archéologique du bassin de l’Araxe dans le Nakhchivan, dirigée par Catherine Marro, (CNRS, Archéorient) : une station de base (fig. 2a) était installée sur un point fixe et alimentée grâce à un panneau solaire standard pliable afin de ne jamais manquer d’énergie au cours de la journée. L’acquisition des points de mesure était effectuée par un récepteur GPS-RTK mobile et une tablette avec un logiciel développé en interne (fig. 2b). Ce matériel a permis ainsi la prospection géophysique exploratoire du site de Bülov-Qayasi, isolé sur les hauteurs à distance du site de travail de l’équipe scientifique et pour lequel il aurait été compliqué pour le topographe de relever les points de la zone de prospection géophysique avec sa seule station totale.

Fig. 2 : KheoPS version 0.2, base du système(a) et saisie des points (b).
(© Mission archéologique du bassin de l’Araxe)

En janvier 2020, c’est un tout autre projet en cours de développement, ZheoPS qui a pu profiter de la mission archéologique de Bat/al-Arid au sultanat d’Oman, dirigée par Corinne Castel (CNRS, Archéorient). ZheoPS (Z Positioning System) est un projet de mesure d’altitude de chaque point de mesure géophysique grâce à un baromètre placé au-dessus du capteur magnétique (fig. 3a). Cette mesure altimétrique est transmise à l’instrument géophysique par trames NMEA comme celles régulièrement utilisées avec un système GPS. Une carte altimétrique peut ainsi être construite (fig. 3b) simultanément par rapport à la carte magnétique (fig. 3a). Une corrélation rapide peut ainsi être effectuée entre ces deux cartes brutes sans besoin de géoréférencement des mesures. Cette comparaison permet une interprétation géophysique plus rapide et plus facile. Lors de cette campagne, un relevé photogrammétrique par cerf-volant (fig.3d) a permis la construction d’une carte topographique (fig. 3e) qui a ainsi validé la cohérence de la carte altimétrique et son utilisation possible pour l’interprétation des mesures géophysiques.

Fig. 3 : ZheoPS version 0.1, prospection magnétique (a), carte magnétique (b), carte altimétrique ZheoPS (c), vue aérienne (d) et carte topographique (e). © Mission archéologique de Bat/al-Arid)
Valorisation

Le projet KheoPS a été présenté au salon « Innovatives SHS 2019 » à Lille dans le cadre du labcom « Géohéritage » et au salon « SITEM 2020 » à Paris. Une telle valorisation a permis de confirmer l’intérêt du projet et a favorisé des échanges avec des scientifiques et des professionnels qui ont été essentiels pour la suite du projet.

La validation du projet ZheoPS sur le terrain dans un cadre archéologique présente un intérêt évident puisque les mesures acquises permettront de présenter ces résultats méthodologiques lors de l’ICAP 2023 (International Conference on Archaeological Prospection) à Kiel en Allemagne.

Une évolution de ce système ZheoPS a donné naissance au projet ZheoPS-RTK. Il a été développé pour améliorer la précision des mesures en utilisant une base placée sur un point fixe pour supprimer en temps réel l’erreur de mesure due aux variations des conditions météorologiques. Il est désormais en cours de tests sur quelques terrains.

ZheoPS-RTK a été présenté au salon « Innovatives SHS 2022 » à Paris-Condorcet, et valorisé dans le cadre de conférences nationales (Darras 2021).

La promotion de tels développements lors de colloques ou salons, nationaux ou internationaux a toute son importance ; elle montre par le développement instrumental l’apport original des missions sur le terrain du laboratoire Archéorient non seulement à la recherche archéologique mais également à la recherche scientifique en général.

Profiter de campagnes archéologiques pour le développement instrumental peut paraître surprenant, or l’archéologie offre une opportunité presque unique pour des développements et des améliorations de nos instruments géophysiques et géodésiques qui pourront sans aucun doute bénéficier à tout autre type de recherche en science naturelle et environnementale.

Bibliographie

Darras L. 2021. Acquisition de mesures topographiques appliquée aux prospections géophysiques en milieu couvert. E3S Web Conf, Journées Scientifiques AGAP Qualité 2022 Volume 342, 02002. Disponible sur : https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/abs/2022/09/e3sconf_jsa2022_02002/e3sconf_jsa2022_02002.html

Darras L. ZheoPS-RTK, Instrument low-cost d’acquisition de la microtopographie sans GPS. Atelier Low-COAST – Atelier d’information et d’échange autour de l’instrumentation low-cost/low-tech pour l’observation en milieu côtier, Sep 2022, Brest, France. ⟨hal-03782612

L’auteur

Lionel Darras est ingénieur d’étude au CNRS, spécialiste en géophysique et en développement instrumental. Il est membre de l’UMR 5133-Archéorient, Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Lyon.



Citer ce billet
Lionel Darras (2022, 28 octobre). Le rôle des campagnes archéologiques dans le développement instrumental. ArchéOrient - Le Blog. Consulté le 20 juin 2024, à l’adresse https://doi.org/10.58079/bd2e

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