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Histoire et usages du radar mural dans le cadre de la conservation du patrimoine architectural

La conservation du patrimoine architectural a, depuis une trentaine d’années, recours à des technologies géophysiques. Parmi ces méthodes, le radar mural s’est démarqué par sa capacité à générer des images de haute résolution de l’intérieur des structures sans pour autant détériorer l’intégrité de l’édifice. Ce billet propose de revenir sur l’histoire de cette méthode et d’illustrer quelques applications concrètes dans divers contextes patrimoniaux.

Fonctionnement du radar

Le radar à pénétration de sol ou géoradar est un outil qui permet de produire des images à différentes profondeurs du sous-sol. Le terme radar mural désigne le protocole lorsque l’appareil est appliqué contre des structures verticales. Le principe de fonctionnement du géoradar repose sur l’émission d’ondes électromagnétiques qui se propagent en profondeur et qui se réfléchissent selon les variations des propriétés diélectriques des interfaces rencontrées dans la matière. Les antennes radar envoient des ondes comprises entre 10 MHz et 4 GHz. La fréquence et la profondeur de pénétration sont liées : plus les fréquences sont basses plus elles pénètrent dans la matière, mais la résolution des images obtenues est aussi plus faible. Ainsi, pour des études détaillées telles que celles de l’auscultation des murs, les antennes à haute fréquence de 1 GHz à 4 GHz sont privilégiées. Bien que les impulsions à haute fréquence aient une faible capacité de pénétration, elles offrent une résolution d’image adaptée à l’analyse du bâti. Dans le cadre d’une prospection, le radar parcourt la surface étudiée générant un profil appelé radargramme. Ce dernier présente une coupe en 2D qui explore la profondeur de la matière. La compilation et l’interpolation de ces profils, enregistrés de manière parallèle et rapprochée, peut ensuite permettre de construire une représentation en 3D et de créer des sections transversales à différentes profondeurs dans le sol ou dans le mur étudié.

Fig. 1: Exemples de radar mural. (Solla et al., 2020)
Fig. 2 : Fonctionnement du radar à pénétration de sol (d’après Milsom et Eriksen, 2011)
Histoire du radar mural et de ses usages

À l’exception de quelques expériences scientifiques isolées, les domaines pionniers d’application du géoradar ont été la glaciologie et la géologie. Ce n’est qu’à partir des années 1980, avec le développement des technologies numériques, que le géoradar – au même titre que les autres méthodes géophysiques – se généralise dans d’autres secteurs (Annan, 2002, p.253 ; Conyers, 2004, p.16). Le géoradar a notamment été adopté dans le domaine du génie civil, où il a d’abord été employé pour l’étude de structures horizontales telles que les ponts, les routes et les terrasses. Son application aux structures verticales, comme les parois de murs, a nécessité le développement d’un appareil à plus haute fréquence, plus compact et plus maniable pour une utilisation en intérieur (Maierhofer et al., 2007, p.316). Cette méthode, toujours appliquée dans le génie civil, est principalement employée pour la détection et la cartographie des structures en béton. Elle se concentre sur trois objectifs : l’identification des barres d’acier et du réseau incorporés dans le béton, l’étude des variations du comportement du béton et la localisation d’humidité, de vides ou encore de fissures dans les structures.

Sur un corpus de 99 publications identifiées traitant de l’application du radar mural dans le domaine de la conservation du patrimoine architectural, il est intéressant de dresser un bilan historique et géographique des observations réalisées grâce à cette approche. Sans prétendre à l’exhaustivité, ce bilan offre néanmoins un aperçu significatif des usages du radar mural et de leur évolution.

Les premiers tests dans le cadre de la préservation du patrimoine bâti apparaissent dans les années 1990. Ils ont principalement été menés par Kahle (1993) en Allemagne et par Binda (2000) en Italie. Le premier a constaté que le radar s’avère être une méthode efficace pour l’étude de la structure et de l’état de conservation de la maçonnerie. Binda a proposé pour sa part une première procédure d’application et a encouragé l’utilisation du radar pour détecter les vides, les éléments métalliques, les fissures ou encore les différentes restaurations.

Ces travaux précurseurs ont permis de lancer le projet Onsiteformasonry (Onsiteformasonry project : On-site investigation techniques for the structural evaluation of historic masonry buildings) financé par la Commission Européenne et qui a réuni des équipes de plusieurs pays (Allemagne, Italie, Espagne, Suède, Slovénie, et République Tchèque) entre 2001 et 2004 (European Commission, 2006). L’objectif principal du projet était de développer des méthodologies pour améliorer l’évaluation des structures patrimoniales grâce aux techniques géophysiques non destructrices. Ainsi, des directives d’utilisation de ces technologies et des recommandations stratégiques pour établir des diagnostics complets ont été proposées. Ce projet marque le point de départ d’une série de travaux de recherche dans plusieurs pays européens.

Fig. 3 : Nombre d’études traitant l’application du radar mural dans le cadre de la conservation du patrimoine architectural, par pays.

L’Italie se distingue comme le principal pays mettant en œuvre ces recherches, notamment grâce aux travaux précédemment cités de Binda dans les années 1990-2000 et aux différents groupes de recherche italiens présents au sein du projet Onsiteformasonry. Ces recherches ont également reçu l’appui des pouvoirs publics italiens. Dès le début des années 2000, l’administration de la Toscane s’est particulièrement investie dans l’intégration des nouvelles technologies pour l’étude et la gestion du patrimoine culturel (European Commission, 2006, p.125). Au niveau national, le ministère de la Culture a mis en place des politiques visant à évaluer et réduire les risques sismiques pesant sur le patrimoine au moyen, entre autres, de méthodes non destructrices entre 2004 et 2008 (Coli et al., 2019). L’engagement de l’Italie dans ces recherches est également motivé par les risques naturels spécifiques au pays. Outre le risque sismique, il ne faut pas négliger les fortes variations de température qui augmentent les risques de fissures et d’effondrement des bâtiments. Par exemple, G. Ludeno et son équipe ont étudié les variations de dimensions des fissures présentes au sein des murs du hall de la loggia du Palais des Consuls de Gubbio, en Ombrie (Ludeno et al. 2020). Ils ont ainsi pu obtenir des informations sur la profondeur des fissures, sur les dimensions des creux et la disposition de l’appareil de la maçonnerie. Ils ont également conclu que les variations du taux d’humidité et de température avaient un impact sur les dimensions des fissures et des vides selon les saisons.

La combinaison de la recherche scientifique et du soutien institutionnel a permis de poser les bases de la recherche dans ce domaine, offrant un modèle de référence pour d’autres pays soumis aux mêmes contraintes environnementales et sismiques. On observe en effet une multiplication des travaux sur le sujet au début des années 2010 dans d’autres pays méditerranéens comme l’Espagne (Perez-Gracia et al. 2015), le Portugal (Matias et al. 2021), la Grèce (Angelis et al. 2017) et la Turquie (Yalçıner, 2019). Durant les mêmes années, on note également l’émergence de ces recherches dans d’autres pays non-méditerranéens comme l’Allemagne (Maierhofer et al. 2008) et la Pologne (Rucka et al. 2016). La majorité de ces publications se focalise soit sur l’efficacité du radar mural selon les contextes patrimoniaux, soit sur la compatibilité avec d’autres méthodes géophysiques, sans toutefois établir un véritable diagnostic de conservation.

Fig. 4 : Exemple de prospection de surveillance d’une fissure au niveau de la tour du château de Pisece en Slovénie (Fernandes, 2006)

Les projets de conservation menés sur le Saint-Edicule au cœur du Saint Sépulcre (Alexakis et al. 2018), le monastère de Batalha au Portugal (Solla et al. 2020) ou encore l’ermitage de San Segundo à Avila en Espagne (Solla et al. 2024) dévoilent le rôle essentiel que joue le radar mural dans l’étude de l’état de conservation du monument et dans l’appui scientifique à la prise de décision lors des travaux de restauration. Dans les trois cas, le radar a permis de déterminer les structures internes, les matériaux ainsi que la disposition des blocs au sein des maçonneries, mais aussi de localiser et de mesurer des fissures, des vides et des infiltrations d’humidité. Le radar a ainsi pleinement été employé tout au long du processus, soit en amont de toute intervention afin d’anticiper les travaux de consolidation éventuels, soit tout au long du processus de restauration afin d’évaluer l’efficacité et la pertinence des travaux effectués.

Fig. 5 : Utilisation du radar mural dans le cadre du projet de restauration de l’édicule du Saint-Sépulcre (Alexakis et al., 2018)

Le radar mural peut également fournir des informations sur la composition des décors peints lorsqu’il est utilisé à haute fréquence. L’équipe de Coli (2022) a ainsi pu déterminer les différentes couches de la fresque peinte par Giotto dans la basilique de Santa Croce à Florence. De leur côté, l’équipe d’ Ortega-Ramirez (2021) a étudié les peintures murales du Temple Rouge du site de Cacaxtla au Mexique afin d’estimer l’état d’adhérence des couches de mortier et d’identifier les dimensions des zones détachées. Dans les deux cas, le radar mural a fourni des informations précieuses pour la conservation des décors peints.

Fig. 6 : Identification des couches de la fresque de Giotto de la basilique de Santa Croce de Florence (Coli et al., 2022)

En France, une étude a été réalisée par Hesse (1995) sur le château de Versailles. Son travail visait à localiser les agrafes métalliques entre les blocs des architraves de l’avant-corps au nord de la Galerie des Glaces, ainsi que ceux de l’avant-corps de l’aile du Midi. Bien que les appareils utilisés lors de cette étude ne soient pas des radars à pénétration de sol, mais des détecteurs de métaux dits « simple » et à impulsion, il convient de le mentionner, car il s’agit de la première étude utilisant une méthode géophysique sur un monument. Ce travail « avant-gardiste » est malheureusement resté unique.

L’emploi du radar dans la préservation du patrimoine architectural a gagné en importance ces dernières années, néanmoins son intégration n’est pas encore systématique. En 2024, Frąckiewicz (2024) met en évidence que les conclusions actuelles reposent principalement sur des études de cas isolées, sans qu’un protocole d’analyse standardisé n’ait encore émergé. Par ailleurs, malgré la multiplication des études, l’interprétation des données radar reste du ressort des spécialistes. Les difficultés liées à l’interprétation et à la visualisation des résultats constituent un frein à une utilisation plus large de cette technologie. Il est encore nécessaire d’apporter des améliorations pour que l’utilisation du radar mural soit généralisée et systématique.

Son utilisation en archéologie du bâti semble également avoir été freinée par ces mêmes facteurs. Il est en effet surprenant que le radar mural ne soit pas plus employé dans ce domaine compte tenu de son usage établi dans l’étude du sous-sol des sites archéologiques et des résultats prometteurs obtenus dans plusieurs études patrimoniales. De plus, dès 2006, le rapport Onsiteformasrony (European Commission, 2006, p.118) soulignait l’intérêt des méthodes géophysiques comme alternatives non invasives aux techniques archéologiques traditionnelles. Malgré cela, ce n’est que récemment, grâce aux travaux de Benech (2021), Hulin (2021) et de Michel et Lataste (2023), que le potentiel du radar mural pour l’archéologie du bâti a été mis en évidence.

Bibliographie

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L’auteur

Pierre-Lou Schang est doctorant en géophysique appliquée à l’archéologie du bâti, engagé en contrat Cifre dans le cadre d’une collaboration entre la société Éveha International et le laboratoire Archéorient UMR 5133, Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Lyon. 

 

 


OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
Pierre-Lou Schang (14 février 2025). Histoire et usages du radar mural dans le cadre de la conservation du patrimoine architectural. ArchéOrient - Le Blog. Consulté le 14 mars 2025 à l’adresse https://doi.org/10.58079/13blh


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