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L’archéologie des paysages, entre recherche scientifique et développement culturel

La modélisation au service de l’évaluation et de la caractérisation du sol urbain d’Aix-en-Provence

A 3D Model for Evaluating the subsoil of Aix-en-Provence
Stéphane Bonnet, Marc Panneau et Hugues Giroux
p. 45-51

Résumés

La volonté de la Direction Archéologie & Muséum de la ville d’Aix-en-Provence (Damva) de restituer les paysages anciens de la commune afin de développer, enrichir et croiser les réflexions archéologiques et paléo-environnementales a notamment abouti à la création d’un nouvel outil de modélisation en trois dimensions du sous-sol du centre-ville. Ce projet, pensé dans une logique de partage des données, d’échange des savoirs et de mutualisation des moyens au sein de la collectivité, vise à répondre à des problématiques dépassant l’approche archéologique ou paléogéographique.

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Texte intégral

1À trente kilomètres au nord de Marseille, la ville d’Aix-en-Provence est située sur le flanc septentrional de la vallée de l’Arc. L’apport de plusieurs dizaines d’analyses géo-archéologiques, réalisées depuis plus de quinze ans dans le cadre d’opérations d’archéologie préventive menées par l’Inrap et par la Direction Archéologie & Muséum de la ville d’Aix-en-Provence (Damva) a fait de ce secteur une zone d’étude privilégiée de l’archéologie environnementale en Provence. La compilation de ces données sur le centre-ville a permis, dans un premier temps, de pressentir la présence de plusieurs anciens vallons jusqu’alors insoupçonnés. Leur histoire, depuis au moins 40 000 ans, a pu être appréhendée par l’étude de leurs colmatages ainsi que des modalités de l’occupation sur ce versant de l’Arc à partir du Néolithique moyen (Bonnet et al. 2010, Magnin et al. 2014).

2À la lumière de ces données, une reconstitution paléo-géographique précise de ce secteur s’est révélée primordiale pour améliorer la perception de son potentiel archéologique et sédimentaire (épaisseur et nature des dépôts). Par extrapolation, cette reconstitution est également censée améliorer la compréhension des changements paysagers sur l’ensemble des versants de la moyenne vallée de l’Arc, encore trop peu étudiés aujourd’hui. Il était toutefois extrêmement délicat d’enrichir cette restitution à partir des seules données issues des opérations archéologiques qui restent peu nombreuses en raison de la densité du tissu urbain.

3Afin de pallier ce manque, la Damva a lancé en 2009 un travail de collecte et de traitement des données géotechniques à l’échelle de la ville. Les essais de caractérisation des sols réalisés pour dimensionner la construction de nouveaux aménagements permettent, en effet, de différencier les formations superficielles des strates géologiques anté-quaternaires et font ainsi ressortir la géométrie de certains de ces paléo-vallons. La collecte de ces informations a abouti très récemment à une première compilation ainsi qu’à une réinterprétation des données stratigraphiques issues des prospections géotechniques et des interventions archéologiques. S’inspirant des recherches faites dans les agglomérations de Tours (Laurent 2007 ; Laurent-Dehecq 2014 ; Rodier 2000) et de Bordeaux (Thierry et al. 2006 ; Dominique 2007 ; Dominique et al. 2007 et 2010), ce travail effectué par la Damva et le Cerema Méditerranée, qui intègre le programme collectif de recherche (Pcr) « Archéologie environnementale de la vallée de l’Arc de l’âge du fer à l’Antiquité tardive », prend la forme d’un système d’information géographique (Sig).

4Notre propos, principalement méthodologique, vise à présenter l’avancement de la construction de cet outil aux objectifs multiples. Élaboré par un service archéologique de collectivité territoriale, il doit en premier lieu définir et préciser, à l’échelle du centre-ville d’Aix, le potentiel archéologique, l’évolution des paysages et les topographies urbaines. Toutefois, dans une logique de partage et de transversalité au sein de la collectivité, il a été pensé également pour répondre à d’autres problématiques touchant autant à l’hydrogéologie qu’à la géotechnique ou encore à la planification urbaine. Réalisé sous la forme d’une base de données géo-référencée, il a abouti, dans un premier temps, à des interprétations spatiales « préliminaires » tridimensionnelles du sous-sol permettant de tester, dans un secteur à fort potentiel, un essai de compilation de données encore trop peu conjuguées. Les premiers résultats de ces modélisations sont amenés à être améliorés par l’obtention de données supplémentaires, l’ajustement structurel de la base de données et, surtout, par le recours à des méthodes géostatistiques plus adaptées à l’interprétation spatiale.

Origine du projet

5Au regard de l’ancienneté de la recherche archéologique dans le centre ancien d’Aix, où les premières interventions remontent à la fin du xviiie siècle, l’approche environnementale apparaît éminemment récente. Il a fallu, en effet, attendre les années 2000 pour que les premiers questionnements paléo-environnementaux soient avancés. L’émergence tardive de ces problématiques est également induite par la forte densité de vestiges et du tissu urbain qui entrave la réalisation de sondages profonds ayant d’autres visées que la seule mise au jour de niveaux archéologiques et pourtant indispensables à toute réflexion diachronique à plus large échelle. C’est ainsi que les premières analyses géo-archéologiques à Aix-en-Provence ont été proposées sur une vaste friche de 20 hectares située aux portes des villes antique, médiévale et moderne, à l’occasion des opérations d’archéologie préventive effectuées pour l’aménagement de la zone d’aménagement concerté (Zac) Sextius-Mirabeau.

6Dans un premier temps très ponctuelles, ces analyses ont été systématisées après la découverte, lors de la fouille de l’îlot A en 2004, d’un niveau néolithique hydromorphe induisant la présence d’une cuvette jusqu’alors insoupçonnée. Les travaux conduits sur la Zac ont été ainsi le point de départ d’une réflexion géo-archéologique à l’échelle du centre-ville (Jorda & Nin 2004 ; Hasler 2008 ; Bonnet et al. 2010).

7La mise au jour de séquences sédimentaires dilatées et complexes confirmant la présence en ville de dépressions a rapidement enrichi la réflexion (Bonnet et al. 2010 ; Magnin & Bonnet 2014). C’est uniquement la compilation de l’ensemble de ces données, la topographie actuelle et la prise en considération du contexte de versant au sein duquel elles ont été obtenues qui ont permis de formuler l’hypothèse de la présence, dans ce secteur, de paléo-vallons ramifiés, aujourd’hui colmatés, qui ont favorisé le développement de zones humides dès la préhistoire récente. Le mieux documenté aurait été parcouru par la Torse, affluent de l’Arc qui coule actuellement à l’est du centre-ville. Cette restitution paléo-géographique très vague a le mérite de proposer des pistes de réflexion sur les modalités de la modification des reliefs et sur l’évolution des critères d’attractivité des milieux depuis le Néolithique moyen (Bonnet et al. 2010 et 2014). Durant cette période en effet, les sites mis au jour semblent s’être installés préférentiellement à proximité de zones basses humides. La fertilité des sols, la facilité d’accès aux ressources aquifères à des fins agricoles, mais aussi pour la chasse et la pêche, et la position stratégique de ces zones, qui peuvent correspondre à des axes de communication, sont autant d’atouts expliquant la concentration des sites, qui se vérifie sur le reste du territoire aixois. À l’époque romaine en revanche, la dynamique d’implantation est tout autre. La ville antique est fondée en limite immédiate des terrains hydromorphes impropres à l’habitat qui ne sont pas intégrés au tissu urbain. Son rempart sud, édifié à proximité immédiate d’une rupture de pente, forme un décroché surprenant. Il dessine en définitive une ligne de démarcation entre le terrain « sain » et une zone humide restée à l’écart de toute tentative d’urbanisation jusqu’ à l’époque moderne.

8La définition précise de la position, de la forme et de la dimension de ces vallons s’avère donc primordiale pour appréhender le potentiel archéologique du centre-ville d’Aix-en-Provence. Toutefois, compte tenu de leur morcellement important et de leur répartition inégale, les informations géo-archéologiques issues des fouilles apparaissent insuffisantes, et leur renouvellement est par trop tributaire de prescriptions de plus en plus rares sur le sous-sol du centre ancien. Ces dernières années, les efforts se sont donc reportés sur le réexamen de données anciennes à la lumière des nouvelles problématiques géomorphologiques. Les rapports d’opérations archéologiques ont fait l’objet de cette relecture, ainsi que les données stratigraphiques provenant des prospections géotechniques.

Méthodologie

Recensement des données

9Débutée en 2009, la collecte de données géotechniques à l’échelle de la ville a nécessité des démarches longues et fastidieuses auprès de plusieurs organismes et sociétés privées d’étude de sols (tabl. 1). Elle a débouché sur le recensement de 519 rapports, issus :

  • des archives du Cerema méditerranée. Il s’agit de coupes de sondages et de rapports géotechniques conservés sous forme de microfilms triés selon un découpage géographique prédéfini morcelant ainsi la zone d’étude en six dalles. La numérisation de ces microfilms, financée par la Damva, a été indispensable afin de pouvoir traiter l’information de manière rapide et systématique ;
  • des archives des prestataires d’études géotechniques. Bien qu’un petit nombre d’entre eux ait répondu favorablement, nous avons toutefois obtenu 123 rapports ;
  • du fonds propre de la mairie d’Aix-en-Provence, géré par la Damva et concernant les opérations seules financées par la municipalité ;
  • de la banque de données du sous-sol (Bss) gérée par le Bureau de recherches géologiques et minières (Brgm) et accessible en ligne sur www.infoterre.fr.

Tabl. 1. Tableau concernant la quantité de données recensées et traitées dans le cadre de la modélisation de sous-sol de la ville d’Aix-en-Provence. © Dao S. Bonnet.

Tabl. 1. Tableau concernant la quantité de données recensées et traitées dans le cadre de la modélisation de sous-sol de la ville d’Aix-en-Provence. © Dao S. Bonnet.

10La cartographie des données recueillies a mis en exergue des lacunes géographiques, dans les zones peu urbanisées ou au cœur du centre ancien, par exemple. Pour les combler, nous avons décidé d’examiner l’ensemble des rapports des opérations archéologiques réalisées dans le secteur d’étude afin d’exhumer des enregistrements sédimentaires exploitables et ré-interprétables. Cette tâche a été grandement facilitée par l’utilisation du Sig interne à la Damva, qui répertorie et localise l’ensemble des interventions archéologiques sur la commune. Sur 300 rapports dépouillés, 90 présentent des coupes exploitables qui ont permis d’enrichir la base de 35 données ponctuelles supplémentaires. Elles ont été sélectionnées en fonction de leur degré de représentativité de la stratigraphie générale du site, de la possibilité de les localiser assez finement et de leur répartition à l’échelle de l’opération.

11Au vu de leur quantité et de leur répartition d’ensemble, et compte tenu des questionnements archéologiques et géomorphologiques, la zone d’étude a été recentrée sur le centre-ville (fig. 1). Elle prend ainsi la forme d’un rectangle de 2,5 km de long sur 1,4 km de large, soit 3,5 km², délimitée par le ruisseau de la Torse à l’est et l’autoroute A51 à l’ouest. Son contour méridional longe, entre autres, le boulevard périphérique du Roi-René, sa frontière septentrionale dépasse légèrement l’hôpital d’Aix-en-Provence. Cette emprise se situe à l’endroit où le tracé des vallons et paléo-vallons, particulièrement visible sur la carte topographique au 1/20 000 de 1936, a été effacé par la forte urbanisation (fig. 2). Cette zone englobe actuellement plus de 1 373 points de données, soit plus de 40 points par maille de 100 m².

Fig. 1. Carte de localisation des données utilisées pour la modélisation. © M. Panneau.

Fig. 1. Carte de localisation des données utilisées pour la modélisation. © M. Panneau.

Fig. 2. Carte de localisation de la zone d’étude et des vallons ou paléo-vallons repérés sur la carte Ign de 1936 au 1/20 000e. © S. Bonnet.

Fig. 2. Carte de localisation de la zone d’étude et des vallons ou paléo-vallons repérés sur la carte Ign de 1936 au 1/20 000e. © S. Bonnet.

Construction de la base de données

12Chaque carottage, sondage archéologique et géotechnique ou essai géotechnique (pénétromètre, pressiomètre) a été renseigné au sein d’une base de données élaborée sous le logiciel libre Sig Qgis. Elle comprend une trentaine de champs dont les principaux sont :

  • le nom des opérations dont ils sont issus ;
  • la date de leur réalisation ;
  • la technique mise en œuvre (pénétromètre, pressiomètre, carottage, sondage) ;
  • leurs coordonnées (X, Y, Z) ;
  • les profondeurs piézométriques et dates des relevés ;
  • le nombre de couches repérées ;
  • la présence d’essais mécaniques.

13Avant d’intégrer cette base, les données, sujettes aux incohérences provenant d’erreurs commises lors des phases d’acquisition ou de transcription, ont fait l’objet d’une vérification, notamment en ce qui concerne l’altimétrie de chaque enregistrement sédimentaire ainsi que la qualification et l’épaisseur des formations sédimentaires décrites. Ainsi, la pertinence de l’information, qu’elle soit issue d’une observation directe (sondage, carottage) ou indirecte (essai géotechnique) de la stratigraphie, est qualifiée uniquement par comparaison avec d’autres certifiées conformes. Chaque carottage, sondage ou essai géotechnique a donc été analysé individuellement, replacé dans le contexte avoisinant et enfin validé.

14D’un point de vue altimétrique, les cotes du sommet de chaque coupe ou log ont été comparées à celles fournies par la télédétection par laser ou Lidar réalisée en 2010 sur le territoire d’Aix-en-Provence, avec une précision altimétrique du modèle numérique de terrain (Mnt) inférieure à 0,05 m, puis intégrées au Sig. Réalisée à partir de l’examen de cartes et plans anciens, cette vérification intègre la possibilité d’un écart entre ces deux valeurs pour certains secteurs où le relief a pu connaître une évolution très récente. C’est le cas par exemple de l’emprise de la Zac Sextius-Mirabeau, dont la topographie a été profondément bouleversée depuis le début des années 2000.

  • 1 Il s’agit de quatre géologues engagés dans le Pcr « Archéologie environnementale de la vallée de l (...)

15La validité de la nature et de la profondeur des séquences sédimentaires rencontrées, basée sur la connaissance que différents experts1 ont du sous-sol, est vérifiée par comparaison avec la stratigraphie rencontrée dans les opérations voisines. Ce travail se révèle relativement complexe, les formations superficielles et substratiques présentant une forte variabilité spatiale et les données utilisées se prêtant à des interprétations très diverses. En effet, les enregistrements sédimentaires visibles dans un sondage sont interprétés de manière différente s’ils sont observés par un géologue, un géo-technicien ou un archéologue. Non seulement l’échelle de lecture varie, mais la manière de décrire, propre à chaque spécialiste, est également tributaire de ses objectifs et problématiques.

16Afin de spatialiser ces données, la base a été importée sous le logiciel de Sig Qgis (2.18), qui permet à la fois de visualiser la répartition des points et les coupes associées grâce aux hyperliens créés dans chacune des fiches de la base relationnelle. La visualisation et la cartographie des données a facilité le travail d’analyse en vue de leur modélisation.

Construction du modèle

17La cartographie et la modélisation en trois dimensions du sous-sol du centre-ville d’Aix se basent sur la réinterprétation de l’ensemble de la donnée selon la distinction de plusieurs grandes unités sédimentaires théoriques.

18Compte tenu de nos problématiques, du temps relativement court imparti à ce travail et du contexte morphologique de notre zone d’étude – un versant vallonné au sein duquel il est très hasardeux de distinguer des grands ensembles sédimentaires homogènes –, le choix a été fait de reprendre « la pile stratigraphique » utilisée dans le cadre du projet Riviera, « Risques en ville, équipements, réseaux, archéologie ».

19Ce découpage, proposé pour la modélisation du sous-sol de l’agglomération bordelaise, est subdivisé en trois séquences (Thierry et al. 2006 ; Dominique 2007). Il distingue le substratum géologique dont le toit est interpolé par rapport à l’épaisseur de la couverture superficielle, les dépôts quaternaires anthropisés, nommés anthroposols pour la modélisation, de ceux qui ne le sont pas et sont nommés quaternaires. Cette réinterprétation de l’ensemble des enregistrements sédimentaires étudiés se matérialise, dans la base de données, par trois champs concernant la cote altimétrique de la base de chaque unité stratigraphique. La classification des différentes couches observées dans les coupes ou logs sélectionnés, selon la nomenclature choisie, se fonde sur une étude de faciès, sur l’analyse des données archéologiques et paléo-environnementales disponibles.

20Pour intégrer les données géotechniques, qui sont nombreuses, un modèle statistique a été proposé afin de repérer les trois séquences théoriques sur les diagrammes pénétrométriques et pressiométriques (Giroux & Azemard 2017). Cette tentative s’est révélée toutefois infructueuse, car les séquences définies dans la pile stratigraphique regroupent une diversité de strates qui ont des comportements mécaniques très variés, à l’image du substratum. Seules les données issues d’observations directes (carottage, essai à la tarière, coupe archéologique) sont exploitées dans le modèle, soit 735 études pour la zone, représentant 20 points par maille de 100 m².

21Une fois la relecture et la réinterprétation des coupes et des logs effectuées et intégrées dans la base de données, le travail de cartographie et de modélisation a débuté réellement grâce au transfert de la base dans le logiciel Qgis, qui permet d’interpoler les données entre chaque point suivant différentes méthodes déterministes ou probabilistes. Ce type d’interpolation d’une surface repose sur une combinaison linéaire des valeurs mesurées en tenant compte des corrélations spatiales existantes. Chaque couche est ainsi interpolée, formant une cartographie qui donnera, en chaque point de l’espace, une profondeur du substratum ou de l’anthroposol.

22La première étape s’est donc concentrée sur une méthode déterministe, qui est plus simple à mettre en place et qui, au vu du nombre important de données, aboutit à un résultat rapide. La méthode d’interpolation spatiale retenue s’appuie sur l’algorithme de pondération des valeurs d’entraînement ou pondération inverse de la distance (Idw), en calculant, pour chaque point, la moyenne des valeurs estimée de ses voisins les plus proches. Elle présente toutefois des défauts. En effet, si l’obtention d’une donnée matricielle est immédiate, elle crée également des cercles de concentration en lentille autour des valeurs retenues et aucun critère statistique ne permet de les vérifier (Rodier et al. 2011). Afin d’optimiser les estimations, nous les avons comparées aux données archéologiques et historiques connues, mais non prises en compte dans le calcul.

23La seconde étape doit ensuite permettre d’ajuster par itérations et comparaisons successives de l’interpolation pour optimiser le rendu, notamment en supprimant des points aberrants ou en contraignant le modèle dans des zones visiblement mal interpolées, compte tenu de la connaissance géologique ou géomorphologique locale. Des points pourront alors être ajoutés artificiellement, pour contraindre le modèle dans les zones les moins renseignées. Si certains secteurs sont pauvres en données, d’autres, au contraire, en renferment une importante quantité, ce qui, paradoxalement, peut fausser l’interpolation globale. En effet, la trop grande concentration d’informations sur un espace restreint peut créer des anomalies qui ne reflètent en rien ou exagèrent une réalité stratigraphique.

24Enfin, la dernière étape sera de proposer d’autres méthodes probabilistes de modélisation spatiale basées sur la géostatistique, notamment par krigeage, méthode d’estimation linéaire garantissant le minimum de variance le plus adapté à ce type de données (Matheron 1970 ; Rodier et al. 2011) et par l’établissement de variogramme pour chaque couche modélisable. L’enrichissement de la base au gré de nouvelles opérations (archéologiques et/ou géotechniques), notamment dans les zones de manque, permettra également d’améliorer notablement le modèle au fur et à mesure.

Cartographie et modèle en trois dimensions

Modélisation du toit du substratum

  • 2 Qui correspond aux trois traits foncés dans la figure 3.

25La modélisation du sommet des formations géologiques en place a mis en lumière une paléo-topographie plus marquée qu’aujourd’hui, où se distinguent au moins trois anciens vallons au tracé ondulé2, orientés globalement nord-sud (fig. 3). Parcourus par d’anciens affluents de l’Arc drainant le versant nord du plateau de Puyricard, ils mesurent au maximum 600 m de large pour plusieurs mètres de profondeur.

Fig. 3. Modélisation du toit du substrat et mise en lumière de trois paléo-vallons. © M. Panneau.

Fig. 3. Modélisation du toit du substrat et mise en lumière de trois paléo-vallons. © M. Panneau.

26La dépression occidentale correspond de toute évidence au vallon de Bagnols, visible dans les hauteurs de la ville sur les cartes anciennes. Apparaissant dans le quartier de la Chevalière, il longe ensuite le rebord oriental de l’autoroute A51.

27La seconde prend naissance dans le quartier de Montvert. Alors que son tracé, dans ce secteur, se calque sur celui de l’avenue Philippe-Solari, il dévie légèrement vers l’ouest au niveau du Centre hospitalier du Pays d’Aix pour se diriger vers la place Charles-de-Gaulle et traverser le quartier des facultés.

28Enfin, l’origine de la dépression orientale se situe au nord-est de la ville, dans le quartier de Rémusat, au contact du torrent de la Torse. Ce vallon emprunte ensuite l’actuel cours des Arts-et-Métiers et l’extrémité nord de la rue d’Italie pour se connecter à la dépression précédente à l’emplacement de la Faculté des Lettres. D’autres vallons pressentis, aux tracés beaucoup plus délicats à observer, correspondent vraisemblablement à des ramifications secondaires des dépressions déjà décrites.

29Le centre-ville a probablement été parcouru par d’autres talwegs qui ne figurent pas sur cette modélisation : ils n’ont pas entaillé le sommet du substratum, à l’instar de celui qui est situé sous le cours Mirabeau et dont la présence est attestée dans les textes et des plans anciens. Toutefois, les vallons décrits supra, qui correspondent aux incisions linéaires majeures sur ce versant, s’apparentent à des zones privilégiées pour le développement des problématiques d’archéologie environnementale. En effet, c’est au sein de ces réceptacles sédimentaires que se trouvent, de toute évidence, les formations superficielles les plus dilatées et les vestiges archéologiques les mieux conservés, car enfouis sous une épaisseur de dépôt variable mais sans doute importante.

30Si la cartographie proposée n’a pas vocation à définir la chronologie du colmatage de ces vallons au fort potentiel archéologique, elle fournit un zonage des secteurs où il sera nécessaire de lancer de nouvelles investigations afin de mieux cerner l’évolution des paysages et des modalités de sédimentation.

31La superposition parfaite, proposée dans le cadre de ce travail, des tracés des paléo-vallons avec ceux issus des restitutions paléo-topographiques anciennes (Bonnet et al. 2010) ou pressentis lors de l’examen de la topographie actuelle (Lidar) ou passée (carte IGN de 1936) permettent de valider les modélisations effectuées (fig. 4).

Fig. 4. Validation du modèle grâce à la compilation de l’ensemble de la donnée. © S. Bonnet, M. Panneau.

Fig. 4. Validation du modèle grâce à la compilation de l’ensemble de la donnée. © S. Bonnet, M. Panneau.

Modélisation de l’épaisseur sédimentaire

32À l’instar de la modélisation du toit du substratum, les modélisations effectuées lors de l’étude à partir des données sédimentaires ont été confrontées aux données ponctuelles et anciennes déjà présentées. Ces contrôles ont permis de confirmer les données issues du modèle. D’une part, ils corroborent pleinement les résultats antérieurs ; d’autre part, ils constituent une source complémentaire permettant désormais d’envisager des analyses plus poussées sur ces secteurs.

33L’expression « épaisseur sédimentaire » correspond ici à la soustraction de l’altitude du toit du substratum à celle du terrain actuel obtenu par le Lidar. Ainsi, du point de vue du modèle, elle regroupe les séquences nommées quaternaire et anthropsol définies supra.

34Les résultats de la modélisation ont été obtenus sous forme d’une cartographie des épaisseurs formant des taches diffuses selon les mesures obtenues (méthode par pondération inverse de la distance) (fig. 5). Plus la teinte de ces taches est foncée, plus l’épaisseur sédimentaire est importante. Au vu des éléments de définitions établis, cette cartographie ne révèle pas le potentiel archéologique strict du sous-sol du centre-ville d’Aix-en-Provence, mais elle fournit des éléments d’informations sur sa puissance sédimentaire. Elle permet en effet de distinguer des ensembles et des modèles continus sur la carte. S’il est difficile, à l’heure actuelle, de les définir ou de les interpréter, les premiers résultats semblent cohérents avec les données archéologiques et historiques connues sur les zones modélisées.

Fig. 5. Modélisation de l’épaisseur des formations superficielles. © M. Panneau.

Fig. 5. Modélisation de l’épaisseur des formations superficielles. © M. Panneau.

35La partie ouest du cours Mirabeau, par exemple, dont la modélisation propose une épaisse sédimentation au vu des données proches, semble cohérente avec les données historiques sur ce secteur qui a été le lieu d’un exhaussement prononcé pour la réalisation et la création de l’actuelle Rotonde au xixe siècle. Par ailleurs, la répartition de ces « tâches » sédimentaires semble dessiner, autour du centre historique de la ville, une forme circulaire qui trouve une certaine correspondance quand on la superpose aux fortifications médiévales. Ces épaisseurs ont-elles un lien avec les enceintes successives et leurs fossés défensifs, ou sont-elles le résultat des aberrations statistiques d’interpolation dues à la méthode déterministe et des données mal réparties ?

36Il est encore trop tôt pour proposer des interprétations ou des conclusions. Les années à venir vont désormais être consacrées à corriger les données et leur interpolation en contraignant le modèle dans les secteurs connus, notamment par l’implantation des remparts, pour empêcher la modélisation de se diffuser au-delà, et par celle des altitudes basses en valeur absolue des entités archéologiques connues. La réalisation ponctuelle de mesures géophysiques par radar géologique dans des secteurs problématiques, grâce au Cerema Méditerranée, est également envisagée pour préciser le modèle.

Conclusion

37La compilation de l’ensemble de la donnée stratigraphique a abouti à la réalisation d’une modélisation paléo-topographique « préliminaire » pour le centre-ville d’Aix-en-Provence. Les anciens vallons mis au jour sur ce versant ont probablement joué un rôle majeur dans l’évolution des paysages et dans le choix de l’implantation de l’habitat et des modalités de l’occupation. De plus, les premiers résultats du modèle sur l’épaisseur sédimentaire ont peut-être permis de repérer les anciens fossés défensifs des villes médiévale et moderne.

38Ce premier travail qui définit la morphologie du substratum et l’épaisseur des formations superficielles propose une cartographie très, voire trop, simplifiée du sous-sol, mais il constitue une étape obligée du développement de la réflexion et de l’affinement des outils. Pour préciser ces résultats encourageants, mais qui restent à valider, il est dorénavant indispensable de concevoir une nouvelle pile stratigraphique nécessaire à la réinterprétation de l’ensemble de la donnée. En effet, celle utilisée jusqu’à présent a atteint ses limites, compte tenu de la forte hétérogénéité du sous-sol aixois. Pour utiliser pleinement les informations géotechniques déjà recueillies et définir le potentiel archéologique de la zone d’étude, il faudra discriminer les différents types de substratum géologique, en fonction de leur nature, et distinguer les séquences anthropisées des remblais liés aux aménagements très récents. Ces nouvelles données devront également faire l’objet d’un traitement statistique plus adapté afin d’extrapoler au mieux l’information manquante entre les différents points du modèle.

39En ce qui concerne la réflexion sur l’occupation ancienne du territoire, cette compilation de données sédimentaires de natures très diverses n’est qu’une étape en vue d’une seconde modélisation qui aura pour but de restituer les topographies urbaines de la ville depuis l’Antiquité, grâce à la prise en compte des données archéologiques. Cet outil nous apportera également des éléments pour appréhender le fonctionnement des affluents de l’Arc sur une partie du flanc méridional du plateau de Puyricard, et ainsi mieux comprendre le rôle des apports latéraux dans l’édification de la plaine de la moyenne vallée de l’Arc.

40Le sous-sol d’Aix-en-Provence est bien évidemment un secteur sensible et les problématiques qui s’y appliquent dépassent largement le seul champ de l’archéologie ou de la paléo-géographie. Ainsi, grâce à la connaissance acquise par l’utilisation de cette modélisation, la Damva est devenue un interlocuteur privilégié des autres services de la municipalité, pour fournir des études d’impacts préalables aux projets de construction ou délivrer très rapidement une première expertise lors de désordres importants, liés à un fort afflux d’eau ou à un affaissement des sols.

41Le partage et l’échange faisant intégralement partie de ce projet, il est prévu, après son optimisation, de le rendre accessible à tous en l’intégrant dans le Sig de la ville et en imaginant d’autres formats de partage en 3D comme le Bim (Building Information Modeling), actuellement mis en place au sein de la collectivité.

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Bibliographie

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Notes

1 Il s’agit de quatre géologues engagés dans le Pcr « Archéologie environnementale de la vallée de l’Arc de l’âge du fer à l’Antiquité tardive » (Y. Dutour, P. Largois, D. Nury, M. Villeneuve), de l’équipe de la Damva, et de deux géotechniciens du Cerema Méditerranée (P. Azemard et H. Giroux).

2 Qui correspond aux trois traits foncés dans la figure 3.

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Table des illustrations

Titre Tabl. 1. Tableau concernant la quantité de données recensées et traitées dans le cadre de la modélisation de sous-sol de la ville d’Aix-en-Provence. © Dao S. Bonnet.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/4865/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 79k
Titre Fig. 1. Carte de localisation des données utilisées pour la modélisation. © M. Panneau.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/4865/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 2,8M
Titre Fig. 2. Carte de localisation de la zone d’étude et des vallons ou paléo-vallons repérés sur la carte Ign de 1936 au 1/20 000e. © S. Bonnet.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/4865/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 2,2M
Titre Fig. 3. Modélisation du toit du substrat et mise en lumière de trois paléo-vallons. © M. Panneau.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/4865/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 3,1M
Titre Fig. 4. Validation du modèle grâce à la compilation de l’ensemble de la donnée. © S. Bonnet, M. Panneau.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/4865/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 1,9M
Titre Fig. 5. Modélisation de l’épaisseur des formations superficielles. © M. Panneau.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/4865/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 7,1M
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Pour citer cet article

Référence papier

Stéphane Bonnet, Marc Panneau et Hugues Giroux, « La modélisation au service de l’évaluation et de la caractérisation du sol urbain d’Aix-en-Provence », Les nouvelles de l'archéologie, 153 | 2018, 45-51.

Référence électronique

Stéphane Bonnet, Marc Panneau et Hugues Giroux, « La modélisation au service de l’évaluation et de la caractérisation du sol urbain d’Aix-en-Provence », Les nouvelles de l'archéologie [En ligne], 153 | 2018, mis en ligne le 14 mars 2019, consulté le 20 juillet 2019. URL : http://journals.openedition.org/nda/4865 ; DOI : 10.4000/nda.4865

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Auteurs

Stéphane Bonnet

Géomorphologue – Direction Archéologie & Muséum de la ville d’Aix-en-Provence – Centre technique municipal, 2035 route des Milles, 13290 Aix-en-Provence – Aix-Marseille Université (AMU-CNRS), UMR 7299 Centre Camille Jullian (CCJ) « Histoire et archéologie de la Méditerrannée et de l’Afrique ». – bonnets@mairie-aixenprovence.fr

Articles du même auteur

Marc Panneau

Archéologue et topographe – Direction Archéologie & Muséum de la ville d’Aix-en-Provence – Centre technique municipal, 2035 route des Milles, 13290 Aix-en-Provence – Aix-Marseille Université (AMU-CNRS), USR 3155 Institut de recherche sur l’architecture antique (IRAA). – panneaum@mairie-aixenprovence.fr

Hugues Giroux

Hydrogéologue – CEREMA (centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement) Île-de-France – Laboratoire de Trappes, 12, rue Teisserenc-de-Bort, 78190 Trappes-en-Yvelines. – hugues.giroux@cerema.fr

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Droits d’auteur

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