Apport d’une luge pour l’acquisition des données électromagnétiques basse fréquence en archéologie

En 2017 et 2018, deux acquisitions géophysiques ont été réalisées sur le site du Petit Camp de César (La Roche Blanche – Puy-de-Dôme) avec un appareil électromagnétique multifréquence (Geophex GEM2). La première phase a été réalisée en mode manuel, c’est-à-dire porté à la main, la seconde en mode tracté, l’appareil étant posé sur une luge. La comparaison de ces deux modes d’acquisition a permis d’évaluer l’intérêt d’une luge amagnétique et non conductrice pour les mesures électromagnétiques.

Fig. 1 : Prospection avec le Geophex GEM2 en mode manuel. G. Hulin, Inrap.
Fig. 2 : Prospection avec le Geophex GEM2 en mode tracté sur une luge. G. Hulin, Inrap.

Lors de la première phase, l’appareil était tenu à la main par une sangle. L’appareil était connecté à une antenne GNSS qui envoie une trame de positionnement avec correction centimétrique en temps réel à une fréquence de 1 Hz. Ainsi, malgré l’avancement non uniforme de l’opérateur, les points collectés restent très précisément positionnés. Le décalage spatial entre l’antenne GNSS et le système d’acquisition est corrigé en post-traitement grâce au plugin AGT. Si ce mode d’acquisition permet un positionnement très précis des points de mesure, il entraîne néanmoins un bruit lié aux mouvements de l’opérateur lors de l’acquisition. Ce mouvement est caractérisé par une légère variation d’altitude du capteur, mais aussi un roulis et un tangage plus ou moins prononcés en fonction des conditions de terrain. S’ajoute à cette difficulté une assez grande variabilité d’attitude entre les différents opérateurs et donc des effets induits lors de changements d’utilisateur. Malgré ces contraintes, les résultats obtenus sur ce site se sont avérés particulièrement intéressants puisque le fossé du Petit Camp de César a pu être observé sur le signal en phase du fait d’une anomalie de susceptibilité magnétique apparente. Cette anomalie est étroitement corrélée aux anomalies observées avec la prospection magnétique.

Fig. 3 : Cartographies magnétique et électromagnétique basse-fréquence (Susceptibilité magnétique et conductivité électrique) sur le site du Petit Camp de César – La Roche-Blanche (Puy-de-Dôme). F.-X. Simon, Inrap.

Lors de la seconde phase, la zone investiguée a été étendue et un nouveau système d’acquisition a été testé. Afin de stabiliser l’appareil, celui-ci a été fixé sur une luge en matériau composite (développement Inrap/Solutions Composites inspirés des travaux de l’université de Ghent). Tout comme pour le mode manuel, les points sont localisés en temps réel par un système GNSS. Grâce à cette luge, tous les mouvements de roulis et de tangage évoqué précédemment ont pu être considérablement réduits. De même les variations de hauteur de l’appareil générées par le mouvement de marche de l’opérateur se trouvent quasiment annulées. Les figures 4 et 5 présentent la différence entre l’acquisition en mode manuel et en mode tracté pour le signal en phase et pour le signal en quadrature. Le bruit d’acquisition a été considérablement réduit et permet dès lors de distinguer des anomalies moins contrastées telles que des fosses visibles par ailleurs sur les données de la prospection magnétique. De plus, ce système d’acquisition présente l’avantage de pouvoir être tracté par un quad ou un 4×4 et permet donc de couvrir des surfaces beaucoup plus importantes. Alors que les cartes du signal en quadrature paraissaient déjà de très bonne qualité il s’avère que le système tracté a également permis de gagner en résolution. Ainsi plusieurs fosses conductrices et non magnétiques ont été repérés lors de cette seconde acquisition.

Fig. 4 : Carte de susceptibilité magnétique : a. Acquisition manuelle ; b. Acquisition avec luge tractée. F.-X. Simon, Inrap.
Fig. 5 : Carte de conductivité électrique : a. Acquisition manuelle ; b. Acquisition avec luge tractée. F.-X. Simon, Inrap.

Ce test montre qu’il est fortement recommandé de privilégier le portage des appareils EMI sur une luge dès que cela est possible. Le rapport signal/bruit est fortement amélioré. Des structures et des contextes jusqu’alors difficiles à étudier peuvent dorénavant être cartographiés par la méthode électromagnétique basse fréquence. On pense notamment aux contextes volcaniques où, par ailleurs, l’effet de l’aimantation rémanente de certaines roches rend la prospection magnétique peu adaptée à la détection de vestiges archéologiques. Dans ce cas, la prospection électromagnétique et notamment l’étude de la susceptibilité magnétique apparente peut apporter des résultats particulièrement significatifs.

Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de l’opération de prospection thématique coordonnée par Yann Deberge (Inrap) et Marion Dacko (MSH de Clermont-Ferrand) et financée par le Ministère de la Culture, le CD63 et l’Inrap.


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