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Topographie et photogrammétrie subaquatique des viviers antiques à Tyr (Liban). Retour d’expérience et reconstitution du niveau marin à la période romaine.

Introduction

Les oscillations du niveau marin au fil du temps sont induites par des variations eustatiques (variations du niveau de la mer induites par la fonte des glaces), des ajustements isostatiques (variations du niveau de la mer induites par le rééquilibrage des différents segments de la croûte terrestre) et des mouvements tectoniques (Flemming, 1969 ; Waelbroek et al., 2002 ; Lambeck et Purcell, 2005 ; Lambeck et al., 2004). Leur compréhension est essentielle pour déterminer la position altimétrique du niveau marin à différentes époques, et ainsi mieux contextualiser les recherches archéologiques et géoarchéologiques le long des littoraux. La reconstitution des variations relatives du niveau marin, est habituellement réalisée à partir d’indices géologiques (encoches, dépôts fossiles), biologiques (faune marine) ou de structures archéologiques côtières corollaires des activités marines : structures portuaires, rampes de halage, quais, carrières, pêcheries, viviers à poisson et/ou chenaux d’alimentation en eau (Pirazzoli, 1976 ; Caputo and Pieri, 1976 ; Rovere et al., 2011). En effet, leur bon fonctionnement implique nécessairement un positionnement précis par rapport au niveau marin durant la période d’utilisation (Antonioli et al., 2007). Par conséquent, les investigations altimétriques de ces structures sont particulièrement pertinentes pour reconstituer les variations du niveau marin, notamment dans des contextes à faible marnage (différence de hauteur entre la marée basse et la marée haute) comme en Méditerranée.

Les viviers antiques à poissons, nommés aussi piscinae, ont été construits à proximité des côtes méditerranéennes en Grèce, Chypre, Egypte, Croatie, Espagne, France et surtout en Italie avec une forte concentration le long des côtes tyrrhéniennes (Oikonomou et al., 2023). Il s’agit de bassins creusés dans la roche, souvent en contexte de carrières préexistantes. Les viviers ont été aménagés de manière à s’adapter à la géomorphologie locale et à la dynamique des courants marins (Evelpidou et al., 2012). La profondeur des bassins varie entre 2,80 m et 0,60 m. Un vivier à poissons est généralement aménagé avec des murs permettant de séparer les bassins et faciliter le passage à pied pour l’entretien. Les bassins sont reliés à la mer par un ou plusieurs canaux, de tailles variables, équipés de grilles afin d’assurer la circulation de l’eau. Les canaux peu profonds (environ 30-40 cm), étaient hors d’atteinte de la mer à marée basse. En revanche, à marée haute, l’eau s’écoulait dans les canaux permettant ainsi le renouvellement de l’eau du bassin. Pour les canaux profonds (>50 cm), le bassin était très probablement en connexion constante avec la mer.

Le prérequis pour le bon fonctionnement d’un vivier est de ne pas déborder à marée haute tout en assurant un renouvellement régulier en eau de mer par un système de chenaux. Les viviers à poissons et ces aménagements sont alors particulièrement pertinents comme indicateurs du niveau marin à l’époque de leur exploitation. Ce billet de blog présente ainsi le retour d’une expérience méthodologique dans la réalisation des relevés topographiques et photogrammétriques subaquatiques permettant d’appréhender le niveau marin dans le passé à partir de deux viviers à poissons découverts sur la façade occidentale du site de Tyr au Liban (Fig. 1 ; Goiran et al., 2019).

Fig. 1 : Localisation de la ville de Tyr avec les viviers à poissons antiques le long de la côte.
Hypothèse et objectifs 

L’hypothèse de cette étude repose sur le principe de fonctionnement d’un vivier à poissons. Afin d’assurer un renouvellement en eau par les chenaux d’alimentation sans déborder (Fig. 2A-B ; 3A), les viviers à poissons ont été conçus pour avoir une relation précise avec le niveau marin durant leur utilisation. Cependant, les structures sont aujourd’hui submergées à marée haute (Fig. 3D), alors qu’à marée basse le vivier est rempli à ras bord sans déborder (Fig. 3E). Par conséquent, des relevés topographiques sont nécessaires pour permettre d’estimer la variation du niveau marin entre la période de fonctionnement et aujourd’hui. Outre leur utilisation pour l’étude des variations du niveau marin, ces structures côtières ont une valeur intrinsèque sur le plan archéologique : aménagées sur d’anciennes chaussées de carrières, elles bénéficiaient d’un contexte rocheux totalement aplani, dans lequel il est encore possible de distinguer les négatifs des extractions de blocs (Fig. 3B). Certains détails tels que la longueur et la largeur des traces laissées par les outils pourraient permettre de renseigner les modes et les périodes d’extraction. Ainsi l’objectif de cette étude est double :

  • sur un plan géoarchéologique, reconstituer l’évolution du niveau relatif de la mer depuis la période d’utilisation des viviers, supposée à l’époque antique (Goiran et al., 2019) à partir des relevés topographiques et bathymétriques.
  • sur un plan archéologique, fournir des données pour des futures investigations afin de pouvoir mieux décrire les structures, leur contexte d’implantation, et éventuellement les méthodes de construction.
Fig. 2 : Photographies panoramiques du vivier à poissons nord (C) et du canal d’alimentation en eau (A-B).
Fig. 3 : Photographies panoramiques du vivier à poissons sud à marée haute (D et E), le canal d’alimentation (A), les traces d’extraction des blocs (B) et des structures semi-circulaires inconnues (C).
Approche méthodologique

Cette étude repose sur des relevés topographiques par GPS différentiel (DGPS) Trimble. Les élévations ont été corrélées avec un référentiel altimétrique local, le Nivellement Général du Liban (NGL) grâce aux stations du site archéologique à proximité.  Les données brutes sont projetées avec le géoïde universel (EMG 96) avec une bonne précision (< 10 cm). En parallèle des relevés topographiques des viviers, des mesures du niveau marin local ont été effectuées régulièrement à marée haute et à marée basse. Les altitudes obtenues sont en adéquation avec les données fournies par le site tidetime.org basées sur les données du port de Saïd, environ 40 km au nord de Tyr. Le zéro marin libanais du NGL correspond au sommet de l’étage infralittoral et à la base de l’étage médiolittoral, le niveau des plus basses marées. Les élévations fonctionnelles, correspondant aux niveaux des structures comparés au niveau de la mer, ont été établies afin de fournir une estimation fiable du niveau au moment de l’utilisation des viviers. Cette approche permet d’allier des observations topographiques précises, aux descriptions détaillées de chaque entité dans des tables attributaires. La structuration de ces données au sein d’un Système d’Information Géographique (SIG) permet ainsi de proposer plusieurs cartographies des viviers à poissons et de spécifier l’altitude des structures (bassins, murs, canaux etc.) et leur contexte d’implantation.

En complément des données altimétriques obtenues par DGPS, des relevés photogrammétriques subaquatiques permettent une modélisation 3D et un modèle numérique de terrain (MNT) du vivier à haute résolution (< 1 cm). Cette précision permet de renseigner les traces d’enlèvements des blocs sous l’eau. La photogrammétrie subaquatique a été réalisée lors de conditions météorologiques favorables, en particulier l’absence de vent et de houle. Les cibles ont été disposées comme pour un relevé hors de l’eau. Les clichés ont été pris sous différents angles avec un Olympus Tough TG-5, doté d’une coque de plongée, tout le long du fond et des parois des viviers permettant ainsi une couverture complète. Au total, 600 photos ont été sélectionnées pour la modélisation 3D à haute résolution. Le traitement a été réalisé à l’aide du logiciel Agisoft Photoscan. 

Retour d’expérience : stratégie d’acquisition et réalisation du modèle 3D 

La photogrammétrie en contexte archéologique est généralement réalisée par la prise des clichés au sol ou aériens par perche ou drone. À Tyr, des clichés aériens par perche ont été réalisés pour les parties peu profondes (<40 cm) du vivier nord. Cependant, les résultats ont montré que la déformation de la lumière par l’eau, même par temps et mer calmes, induit des déformations et des reflets (Fig. 4B). Bien que certaines photos ne comportaient pas de reflets (Fig. 4A), l’ensemble du lot comptait assez de déformations pour induire des erreurs dans la réalisation d’un modèle numérique complet. Par conséquent, la stratégie pour l’acquisition photogrammétrique s’est portée sur des clichés subaquatiques.  

L’expérience de terrain a montré qu’un bon relevé photogrammétrique subaquatique est conditionné par :

  • la performance de l’appareil photographique,
  • le recouvrement des clichés
  • la qualité des photos (absences de reflet, vague, matière en suspension).

Le choix pour cette mission s’est porté sur un Olympus Tough TG-5, étanche, assez polyvalent pour être réutilisé à d’autres tâches. Le recouvrement des clichés et la qualité des photos dépendent du photographe qui est mis au défi par les contraintes inhérentes au milieu marin, toujours en mouvement. Il est donc nécessaire d’opérer par temps très calme, sans vent et sans vague. Les contraintes de lumière sont également exacerbées, puisque que les rayons solaires dessinent des formes en passant à travers l’eau (Fig. 4C). D’autre part, il faut anticiper les déplacements pour ne pas engendrer de remous qui créent des bulles et soulèvent des matières en suspension (Fig. 4D-E). Le quadrillage des prises de vues (qui se réalisent à la nage) doit également prendre en compte le fait que l’eau ne permet pas les arrières plans, forcément bleus (Fig. 4F).

Fig. 4 : Photographies illustrant différentes conditions durant la prise des photographies subaquatiques.

Les deux premiers relevés photogrammétriques (une demi-journée par relevé) du vivier sud n’ont pas été concluants en raison d’une houle et d’un vent importants. Pendant plusieurs jours consécutifs, des membres de l’équipe ont donc dû se rendre sur le site tôt le matin (lorsque le vent était encore modéré) afin d’obtenir un relevé satisfaisant. 

Le traitement de données optimal, réalisé sous Agisoft Photoscan, était d’intégrer l’ensemble du bassin en une fois. Tous les jeux de photos disponibles ont donc été mis à contribution, à condition qu’ils soient tous pris depuis le fond du bassin. Des points de calages avaient été relevés au DGPS, dans le bassin et ses alentours, permettant d’obtenir un modèle géoréférencé. Ainsi le modèle brut était suffisant pour toutes les parties immergées (fond, parois) mais très « bruité » sur les pourtours, générant des artéfacts qui pouvaient conduire à des erreurs d’interprétation. C’est pourquoi le MNT issu du modèle a nécessité un post traitement sous SIG. L’original a donc été fractionné et conservé tel quel pour les zones de l’intérieur du bassin. L’extérieur a fait l’objet d’un lissage progressif, permettant de combler des vides. Cette opération de « cyber-pelletage » ayant pour conséquence de surélever l’altitude moyenne originelle, le MNT extérieur fut ensuite recalculé pour retrouver son élévation d’origine par rapport aux relevés DGPS. Enfin les deux MNT ont été rassemblés.

Aperçu des résultats

Les résultats de cette étude ont permis de cartographier et spatialiser l’ensemble des structures corollaires des deux viviers à poissons au nord et au sud de la ville antique de Tyr (Fig. 5). Les deux structures ont été creusées dans le substratum aplani par les activités d’extraction de blocs au sein des carrières côtières. Néanmoins, certaines surfaces demeurent préservées, formant ainsi un « mur de mer » afin de protéger les viviers de la houle. Le vivier nord (Fig. 5) est semi-circulaire et a une surface d’environ 300 m² avec une profondeur maximale actuelle d’environ 1 m. La profondeur et la largeur du canal d’alimentation à l’entrée du vivier (Fig. 2A-B) sont respectivement d’environ 40 cm et 120 cm. Le canal semble se séparer en deux pour alimenter deux bassins séparés par des murs.

Fig. 5 : Cartographies morphologiques des environs des viviers à poissions. Réalisées par Emmanuelle Régagnon. 

Le vivier sud (Fig. 5) est rectangulaire et a une surface d’environ 140 m² avec une profondeur maximale d’environ 1 m. La profondeur et la largeur du canal d’alimentation à l’entrée du vivier sont respectivement d’environ 30 cm et 80 cm.  La figure 6 présente les modèles numériques de terrain des deux viviers avec différents niveaux marins, de -20 cm à +60 cm afin de simuler l’effet de l’élévation du niveau marin depuis la construction des viviers. Le niveau 0 actuel de la mer est le niveau maximal sans débordement du vivier à l’époque de la construction. Compte tenu du marnage local d’environ 50-60 cm, les viviers auraient été fonctionnels à condition que le niveau marin soit d’environ 50-60 cm plus bas que l’actuel. Ceci permet alors de supposer une hausse relative du niveau marin d’environ 60 cm depuis la construction des deux viviers à Tyr (Goiran et al., 2019).

Fig. 6 : Modèles numériques de terrain des deux viviers à poissons. Simulation progressive d’inondation par la marée.

Le MNT à haute résolution, obtenu à partir de la photographie subaquatique (Fig. 7), révèle de nombreuses marques d’extraction de blocs au fond du vivier sud, en particulier dans la partie centrale. Sur les parois sud, des surcreusements artificiels forment de petits espaces séparés dont la fonction demeure inconnue. Le résultat permet d’illustrer au mieux les enlèvements des blocs lors du creusement du bassin. Ce type de relevé vient compléter celui du GPS, en offrant un support de travail aux archéologues qui pourront y lire les marques d’outils et raisonner sur les questions de datation.

Fig. 7 : Modèle numérique de terrain du vivier à poissons sud réalisé à partir de la donnée photogrammétrique subaquatique. Réalisation Emmanuelle Régagnon. 
Remerciements

Nous remercions la fondation Honor Frost pour avoir entièrement financé la mission de terrain et la formation des étudiants, ainsi que le programme ANR Aqua Tyr (ANR-21-CE27-0032) qui a permis de poursuivre et d’approfondir ce travail. Les auteurs remercient tout particulièrement Emmanuelle Régagnon pour son engagement durant la mission de terrain ainsi que pour les traitements géomatiques et photogrammétriques réalisés après la mission. Nous exprimons également notre gratitude envers la Mission archéologique de Tyr (HiSoMa) et la Direction Générale des Antiquités du Liban (DGA), notamment Ali Badawi, pour leur soutien institutionnel et logistique. Nous remercions chaleureusement Jeanine Abdul-Massih et Jwana Chahoud pour leurs discussions constructives, ainsi que Fatima El Khatib et Walid Khalil pour leur aide précieuse sur le terrain. Les auteurs remercient Claire Giguet, Emmanuelle Vila, Michel Rasse et Marie-Odile Rousset pour la relecture, les corrections et la mise en page du manuscrit.

Bibliographie

Antonioli, F., Anzidei, M., Lambeck, K., Auriemma, R., Gaddi, D., Furlani, S., Orru, P., Solinas, E., Gaspari, A., Karinja, S., Kovačić, V., Surace, L., 2007. “Sea-level change during the Holocene in Sardinia and in the northeastern Adriatic (central Mediterranean Sea) from archaeological and geomorphological data”. Quaternary Science Reviews, 26(19-21), p. 2463-2486.

Caputo, M., & Pieri, L. 1976. “Eustatic sea variation in the last 2000 years in the Mediterranean”. Journal of Geophysical Research, 81(33), p. 5787-5790.

Evelpidou, N., Pirazzoli, P., Vassilopoulos, A., Spada, G., Ruggieri, G., & Tomasin, A. 2012. “Late Holocene sea level reconstructions based on observations of Roman fish tanks, Tyrrhenian coast of Italy”. Geoarchaeology, 27(3), p. 259-277.

Flemming, N. C. 1969. “Archaeological evidence for eustatic change of sea level and earth movements in the Western Mediterranean during the last 2000 years (Vol. 109)”. Geological Society of America.

Goiran, J. P., Chapkanski, S., Régagnon, E., Pavlopoulos, K., & Fouache, E. 2019. Preliminary results of rock-cut fish tanks evidence along the Tyre coast of Lebanon. Implication for ancient sea-level reconstruction. BAAL-Bulletin d’Archéologie et d’Architecture Libanaises19.

Lambeck, K., & Purcell, A. 2005. “Sea-level change in the Mediterranean Sea since the LGM: model predictions for tectonically stable areas”. Quaternary Science Reviews, 24(18-19), p. 1969-1988.

Lambeck, K., Antonioli, F., Purcell, A., & Silenzi, S. 2004a. “Sea-level change along the Italian coast for the past 10,000 yr”. Quaternary Science Reviews, 23(14-15), p. 1567-1598.

Oikonomou, P., Karkani, A., Evelpidou, N., Kampolis, I., & Spada, G. 2023. ‘The Fish Tanks of the Mediterranean Sea’. Quaternary, 6(2), 24.

Pirazzoli, P. A. 1976. “Sea level variations in the northwest Mediterranean during Roman times”. Science, 194(4264), p. 519-521.

Rovere, A., Antonioli, F., Enei, F., & Giorgi, S. 2011. “Relative sea level change at the archaeological site of Pyrgi (Santa Severa, Rome) during the last seven millennia”. Quaternary International, 232(1-2), p. 82-91.

Waelbroeck, C., Labeyrie, L., Michel, E., Duplessy, J. C., McManus, J. F., Lambeck, K., Baldon, E., & Labracherie, M. 2002. “Sea-level and deep water temperature changes derived from benthic foraminifera isotopic records”. Quaternary Science Reviews, 21(1-3), p. 295-305.

Les auteurs 

Stoil Chapkanski est géomorphologue-géoarchéologue à l’Université de Rouen Normandie, membre du laboratoire IDEES UMR 6266, référent des équipements d’analyses physico-chimiques.

Jean-Philippe Goiran est Chargé de Recherche au CNRS. Géo-archéologue, il travaille sur l’histoire des ports antiques et les paléoenvironnements littoraux et deltaïques. UMR 5133 – Archéorient, Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Lyon.


OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
Stoil Chapkanski et Jean-Philippe Goiran (17 octobre 2025). Topographie et photogrammétrie subaquatique des viviers antiques à Tyr (Liban). Retour d’expérience et reconstitution du niveau marin à la période romaine. ArchéOrient - Le Blog. Consulté le 7 novembre 2025 à l’adresse https://doi.org/10.58079/14z76


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