SCHANG Pierre-Lou

Résumé de la thèse

Ce projet de recherche vise à évaluer l’apport des méthodes géophysiques aux études archéologiques du bâti. Celles-ci sont déjà utilisées dans le cadre du patrimoine architectural essentiellement à des fins de conservation et de restauration. Grâce à la miniaturisation des outils géophysiques, notamment de type radar, et l’augmentation de la résolution de ces outils, les méthodes géophysiques permettent d’envisager une utilisation beaucoup plus fine pour dresser une cartographie détaillée des maçonneries. La qualité des images qu’il est possible d’obtenir amène donc à évaluer quelle pourrait être la contribution de la géophysique pour la compréhension de la construction d’un bâtiment et de son évolution architecturale à travers le temps. Les approches géophysiques pourraient en effet donner accès à des informations complémentaires sur des murs enduits ou peints, ou encore à identifier et analyser des éléments architecturaux anciens pris dans la maçonnerie.  Ce projet portera principalement sur les données radar mais évaluera aussi la complémentarité avec d’autres comme la thermographie infrarouge et la tomographie de résistivité électrique.

La thèse s’articulera ainsi autour de trois enjeux principaux : 

Déterminer comment les approches géophysiques sont susceptibles de renouveler les questionnements liés à la compréhension d’un édifice. Différents types de matériaux et de techniques de construction vont être testés, sans bien entendu chercher à atteindre l’exhaustivité ou à se limiter à un cadre spatio-temporel prédéfini. L’objectif est d’évaluer, dans un contexte archéologique donné, quels sont les éléments structuraux qui peuvent être caractérisés par les approches géophysiques en haute résolution et dans quelle mesure, et avec quelle précision, le phasage de la construction d’un édifice peut être déterminé.

Élaborer la mise en place de protocoles selon les contextes archéologiques et selon les appareils utilisés. D’un point de vue technique, la réalisation d’une prospection géoradar haute résolution appliquée au bâti impose de comparer les performances des appareils selon leur fréquence et selon les types de murs, mais aussi de réfléchir à des dispositifs de mis en application selon la hauteur des murs et de protection si ces derniers possèdent des enduits fragiles.

Développer l’utilisation de modèles numériques 3D croisant les données géophysiques et archéologiques. La réalisation de mesures en haute résolution soulève logiquement l’intérêt de la modélisation 3D à partir des données radar. Dans l’étude patrimoniale des bâtiments, l’utilisation de modèle numérique réunissant et permettant de croiser les différents types d’information sont de plus en plus utilisés : ils sont désignés en anglais sous le nom de HBIM (Historical Building Information Modeling).

Trois sites expérimentaux ont été retenus pour leur facilité d’accès : Commanderie de Jalès (Ardèche), Abbaye de Cluny (Saône-et-Loire), Palais des papes d’Avignon (Vaucluse). Les études de bâti déjà menées permettront une comparaison et une évaluation pertinente des données géophysiques obtenues. La participation à des missions de terrain avec Éveha International permettra dans un second temps de diversifier les cas d’étude et tester d’autres architectures et d’autres matériaux de construction.

Thesis project abstract 

The aim of this research project is to evaluate the contribution of geophysical methods to the building archaeological study. These methods are already used in the context of architectural heritage, mainly for conservation and restoration purposes. Thanks to the miniaturisation of geophysical tools and the increase of their resolution, geophysical methods can now be used much closer to map masonry in detail. The quality of the images that can be obtained leads us to evaluate the contribution that geophysics can make to understanding the construction of a building and its architectural evolution over time. Geophysical approaches could provide additional information on plastered or painted walls, or identify and analyse old architectural features embedded in the masonry. This project will focus mainly on radar data, but will also assess the complementarity with other techniques such as infrared thermography and electrical resistivity tomography.

The thesis will therefore focus on three main issues: 

To Identify how geophysical approaches are likely to renew the questions linked to the understanding of a building. Different types of materials and construction techniques will be tested, without, of course, seeking to be exhaustive or limited to a predefined spatio-temporal framework. The aim is to evaluate, in a chosen archaeological context, which structural elements can be characterised by high-resolution geophysical approaches and to what extent, and with what precision, the phasing of the construction of a building can be determined. 

To develop the protocols according to the archaeological contexts and the equipment used. From a technical point of view, high-resolution ground-penetrating radar surveys applied to buildings require comparisons to be made between the performance of different types of equipment, depending on their frequency and the type of wall, as well as the need to consider the implementation of the equipment according to the height of the walls and to the protection of the external facings. 

To develop the use of 3D digital models combining geophysical and archaeological data. High-resolution measurements logically raises the interest of 3D modelling based on radar data. In the study of the heritage of buildings, the use of digital models that combine different types of information is becoming increasingly popular: they are known as HBIM (Historical Building Information Modeling). 

Three experimental sites have been selected for their ease of access: Jalès commandery (Ardèche), Cluny Abbey (Saône-et-Loire), Avignon popes palace (Vaucluse). The building studies already carried out will enable us to evaluate the geophysical data obtained. Taking part in field missions with Éveha International will then enable us to diversify the case studies and test other architectures and construction materials.