# Acquisition Low-Tech de la microtopographie de profils de mesures électriques en milieu souterrain dans un contexte archéologique

Lionel Darras

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Lionel Darras. Acquisition Low-Tech de la microtopographie de profils de mesures électriques en milieu souterrain dans un contexte archéologique. Journées de rencontres du RTCE (Réseau Technologique sur les Capteurs en Environnement), Nov 2024, Fréjus, France. 137, 2020, 10.1016/j.cageo.2020.104423. hal-04788032

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Submitted on 18 Nov 2024

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# Acquisition Low-Tech de la microtopographie de profils de mesures électriques en milieu souterrain dans un contexte archéologique

Lionel DARRAS CNRS/UMR5133-Archéorient, Lyon, France

## Contexte & problématique

Dans le cadre d'études de sites archéologiques, des mesures de tomographie électrique le long d'un profil permet d'obtenir une coupe géophysique pour détecter des murs, des paléochenaux et des cavités entre autres (Figure 1).

Pour une meilleure interprétation, leur corrélation avec la microtopographie du profil est indispensable.

Ces mesures peuvent être réalisées dans des galeries souterraines.

Dans cet environnement particulier, le positionnement des mesures ne peut pas être relevé par un système GPS habituel

Comment peut-on mesurer simplement la microtopographie d'un profil en milieu souterrain ? Sans matériel topographique contraignant ...

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1 – exemples d'applications archéologiques des mesures de topographie électrique</figcaption></figure>

## Idée originale

Les systèmes de positionnement du marché (systèmes GPS et stations totales pour relevé topographique) permettent un positionnement en 3 dimensions (x, y, z). Dans le cas d'une mesure de tomographie électrique, le positionnement de chaque point de mesure est exprimé en 2 dimensions (x, z). Leur coordonnée x peut être matérialisée le long d'un mètre ruban mais la coordonnée z reste à mesurer pour prendre en compte la microtopographie du profil dans le traitement des données.

Pour développer un système de mesure d'altitude la plus précise possible, plusieurs principes issus de différentes applications peuvent être utilisés :

- La mesure par capteur barométrique de précision décimétrique utilisée par les parapentistes (Figure 2).

- La correction en temps-réel des variations parasites de la mesure par station de référence (Figure 3), comme utilisée par les systèmes de positionnement de type GPS-RTK.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2 – Principe de la mesure de l'altitude</figcaption></figure>

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

Correction / station de référence

<caption>Figure 3 – Principe de la correction en temps-réel</caption>

## Principe du système d'acquisition ZheoPS-RTK*

* Z Positioning System – Real Time Kinematic

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 4b – Système mobile</figcaption></figure>

## Application en milieu souterrain

En septembre 2023, ce système d'acquisition ZheoPS-RTK a été utilisé pour relever la microtopographie d'un profil de tomographie électrique (Figure 6c) dans une galerie souterraine (Figure 7) sous d'anciennes termes gallo-romaines sur le site du palais du miroir (Image de fond) à Saint-Romain en Gal, aux alentours de Vienne en Isère.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 5a – Altitudes de la station de base</figcaption></figure>

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 5b – Altitudes/ZheoPS-RTK des points le long du profil de tomographie électrique</figcaption></figure>

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Figure 5c – Altitudes (/ZheoPS-RTK et /Station totale) des points le long du profil</figcaption></figure>

Pendant la durée du relevé microtopographique du profil avec le système ZheoPS-RTK (12 minutes), les mesures altimétriques du point de base (Figure 5a-courbe rouge, Figure 6a, Figure 7-point rouge) fluctuent autour de l'altitude de référence (Figure 5a-courbe grise). Les mesures brutes de chaque point du profil (Figure 5b-courbe jaune, Figure 6b) fluctuent également. Grâce à la différence calculée entre les mesures acquises et l'altitude de référence de la station de base (Figure 5a), une correction peut être appliquée pour obtenir une mesure d'altitude de précision décimétrique (Figure 5b-courbe violette/verte). Ces mesures peuvent être comparées aux altitudes relevées avec une station totale par un topographe (Figure 5c-courbe noire). Une cohérence entre les mesures issues de ces deux méthodes distinctes peut être observée et semble prouver l'efficacité de ce système Low-Tech. La microtopographie ainsi mesuré pourra être ensuite prise en compte dans le traitement et la visualisation des mesures de tomographie électrique (Figure 8), réalisée avec le logiciel open-source ResIPy (Blanchy, 2020).

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Figure 6b – Relevé d'altitudes avec le système ZheoPS-RTK</figcaption></figure>

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 6c – Electrodes le long du profil de tomographie</figcaption></figure>

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure 7 – Représentation 3D des galeries souterraines (©S. Sorin/CNRS)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 8 – Affichage des mesures de tomographie électrique sous ResIPy (Blanchy, 2020)</figcaption></figure>

## Perspectives

Le prototype de ce principe d'acquisition altimétrique ZheoPS-RTK a permis de valider la preuve de concept de ce système Low-Tech utilisable en milieu couvert (souterrain, forestier et urbain). Tout au long des tests réalisés en milieu souterrain, des améliorations possibles ont été relevées et un nouveau prototype sera développé début 2025 en privilégiant les améliorations suivantes :

- Augmentation de la fréquence d'échantillonnage des mesures.

- Augmentation de la distance de transmission radio.

- Amélioration des fonctionnalités de calibration et configuration.

## Références bibliographiques

Lionel Darras. Mesures innovantes de la microtopographie d'un terrain d'étude : nouvelle méthode et système d'acquisition Low-Tech. 17èmes Journées de la Mesure et de la Métrologie, INRAE, Oct 2023, Sète, France. (hal-04315209).

Guillaume Blanchy, Sina Saneiyan, James Boyd, Paul McLachlan and Andrew Binley. 2020.“ResIPy, an Intuitive Open Source Software for Complex Geoelectrical Inversion/Modeling.”Computers & Geosciences, February 2020, p104423. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2020.104423.

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