Driving archeological interpretation of geophysical data using 3D geomodelling

Session 8 : Nouveaux instruments pour le travail de terrain et l’enregistrement / New instruments for field work and recording

Par Paul Cupillard et Judith Sausse. Avec la collaboration d’Eva Despinoy, Thibault Fleury, Joseph Dogui, Raymond Éguin, Romain Baville et Louise Houbre

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Abstract / Résumé

Geophysical prospection methods make it possible for archeologists to investigate sites in a non-destructive way. They provide images of physical properties (electrical resistivity or conductivity, magnetic or gravity anomalies, seismic or electromagnetic wave velocity contrasts) of the underground over large areas. Interpretation of such images can reveal archeological and sedimentological structures, which helps in better understanding a site and/or estimating the potential of it prior to excavation. However, interpretation can be ambiguous due to i) the uncertainty derived from the imaging process, ii) the limited resolution of the obtained images and iii) the sparsity of the observations. In this work, we show how geomodelling tools can guide the interpretation of geophysical data. Relying on the Gombervaux case study (late Middle Age, France), we use Discrete Smooth Interpolation (DSI) to build triangulated surfaces in 3D from features identified on maps and vertical sections. Although developed for geological surfaces, DSI can model archeological structures as well if relevant data constraints and mesh resolution are chosen. The obtained surfaces lead to a 3D model of the underground, which considerably eases its understanding as compared to a purely visual inspection of the geophysical images. Moreover, such a model can be modified in a stochastic way to sample the uncertainties associated to the geophysical data.

Keywords: geophysics, geomodelling, uncertainties, Gombervaux

Interprétation archéologique des données géophysiques à l’aide de la géomodélisation en 3D

Les méthodes de prospection géophysique permettent aux archéologues d’étudier les sites de manière non destructive. Elles fournissent des images des propriétés physiques (résistivité ou conductivité électrique, anomalies magnétiques ou gravimétriques, contrastes de vitesse des ondes sismiques ou électromagnétiques) du sous-sol sur de vastes zones. L’interprétation de ces images peut révéler des structures archéologiques et sédimentologiques, ce qui permet de mieux comprendre un site et/ou d’en estimer le potentiel avant de procéder à des fouilles. Cependant, l’interprétation peut être ambiguë en raison : de l’incertitude dérivée du processus d’imagerie, de la résolution limitée des images obtenues, de la rareté des observations. Dans ce travail, nous montrons comment les outils de géomodélisation peuvent guider l’interprétation des données géophysiques. En nous appuyant sur l’étude de cas de Gombervaux (fin du Moyen Âge, France), nous utilisons l’Interpolation Dscrète et Lisse (DSI) pour construire des surfaces triangulées en 3D à partir d’éléments identifiés sur des cartes et des coupes verticales. Bien que développée pour les surfaces géologiques,la DSI peut également modéliser des structures archéologiques si les contraintes de données et la résolution du maillage sont choisies. Les surfaces obtenues conduisent à un modèle 3D du sous-sol, ce qui facilite considérablement sa compréhension par rapport à une inspection purement visuelle des images géophysiques. De plus, un tel modèle peut être modifié de manière stochastique pour échantillonner les incertitudes associées aux données géophysiques.

Mots clés : Gombervaux, géophysique, géomodélisation, incertitudes

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Pour citer ce poster

CUPILLARD, Paul, SAUSSE, Judith, DESPINOY, Eva (coll.), FLEURY, Thibault (coll.), DOGUI, Joseph (coll.), ÉGUIN, Raymond (coll.), BAVILLE, Romain (coll.) & HOUBRE, Louise (coll.). (2023). Driving archeological interpretation of geophysical data using 3D geomodelling [poster]. Dans K. Fechner, J. Deák, C. Carpentier, O. Blin, Ph. Husi, M. Liard et J.-B. Rigot, Lire le sol en archéologie : pratiques de terrain et regards croisés / Reading the soil in archaeology: field practice and interdisciplinary perspectives, 29 nov. – 1^er dec. 2023, Tours, Inrap / UMR 7324 CITERES-LAT. DOI : 10.34692/dhmx-5428. <hal-04438003>.

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Auteurs

• Paul Cupillard, Université de Lorraine, GeoRessources / École Nationale Supérieure de Géologie, paul.cupillard@univ-lorraine.fr
• Judith Sausse, Université de Lorraine, GeoRessources / École Nationale Supérieure de Géologie, judith.sausse@univ-lorraine.fr

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