Navigation – Plan du site

AccueilNuméros hors-sérieHors-série 62 - Innovation professionnelleDes diagnostics basés sur le calc...

2 - Innovation professionnelle

Des diagnostics basés sur le calcul des probabilités en vallée de l’Ariège

Test trenches based on probability calculations in the Ariège valley
Diagnósticos basados en el cálculo de probabilidades en el valle del Ariège
Patrick Barbier et Laurent Cordier
p. 284-289

Résumés

La prescription de diagnostic contient souvent un pourcentage de surface à diagnostiquer, et laisse le choix de la méthode à l’équipe de terrain. La technique par sondages réguliers et systématiques s’est développée dans le nord de la France pour répondre au défi des grands aménagements puis s’est généralisée de façon informelle à tout le territoire national. On peut considérer qu’elle a fait ses preuves. Cependant, depuis 27 ans, nous avons expérimenté une méthode autre, basée sur des calculs de probabilités, qui nous a semblé plus intéressante. Elle a été particulièrement efficiente sur une zone s’étendant entre Pamiers au sud, Saverdun au nord-ouest (distantes d’environ 9 km) et Montaut à l’est (distante d’environ 6 km de chacune des deux autres) où plus 9188 sondages ont été effectués sur plusieurs années. En disposant ceux-ci de manière optimale, il a été possible non seulement de caractériser les vestiges, mais également de repérer des strates géologiques en relation avec les choix préférentiels d’habitat à des périodes différentes.

Haut de page

Texte intégral

  • 1 Nous remercions les équipes Inrap qui sont intervenues sous la responsabilité des auteurs, de Fabri (...)
  • 2 Nous remercions M. Philippe Pellerin, passionné de mathématiques, qui a vérifié ces calculs.

1La prescription de diagnostic contient souvent un pourcentage de surface à diagnostiquer, tout en laissant le choix de la méthode à l’équipe de terrain. La technique par sondages réguliers et systématiques s’est développée dans le nord de la France pour répondre au défi des grands aménagements (linéaires, Zac…), puis s’est généralisée de façon informelle en quelques années à tout le territoire national. On peut considérer qu’elle a fait ses preuves. Cependant, depuis 27 années1, nous avons expérimenté une méthode autre, basée sur des calculs de probabilités qui nous a semblé plus intéressante2. Fin mars 2022, 51 318 sondages avaient été faits de cette façon.

2Comme exemple d’une zone où notre méthode de sondage a été particulièrement efficiente, nous avons choisi celle s’étendant entre Pamiers au sud, Saverdun au nord-ouest (distantes d’environ 9 km) et Montaut à l’est (distante d’environ 6 km de chacune des deux autres). À partir du début du xxie siècle, en effet, de vastes diagnostics ont été réalisés dans la vallée de l’Ariège, avant l’installation de gravières et d’une grande Zac. La réalisation de ces 13 diagnostics a nécessité l’ouverture de 9 188 sondages de 10 × 2 m puis, récemment, de 12 × 2 m (pour répondre à la demande du prescripteur qui graduellement augmente le pourcentage d’ouverture minimum, de 5 puis 7 ou 8 à enfin à 10 % de la surface à diagnostiquer). En disposant les sondages de manière optimale, il a été possible non seulement de caractériser les vestiges, mais également de repérer des strates géologiques en relation avec les choix préférentiels d’habitat à des périodes différentes.

3La profondeur des sondages est variable, en fonction de la profondeur d’apparition du toit de la terrasse alluviale de l’Ariège. Les niveaux sédimentaires au-dessus sont potentiellement positifs. Cette terrasse se met en place durant la transition entre le Tardiglaciaire et l’Holocène. Aux extrémités de chaque sondage, et au centre si nécessaire, on a consigné la profondeur d’apparition de son toit, soit environ 22 000 mesures (100 à l’hectare) pour ce secteur couvrant 320 hectares (quelques zones de contraintes n’ont pas été ouvertes). Il en résulte une cartographie précise (1 point tous les 100 m²) des ondulations du toit de la terrasse [ill. 1 : a et b]. Les diagnostics de Saverdun (1,5 par 0,75 km, 150 ha, 4 039 sondages) autour des lieux-dits la Barthale et la Borde Grande sont assez proches les uns des autres pour rendre cette cartographie exploitable. Elle permet de visualiser l’assagissement du cours de l’Ariège depuis la première moitié de l’Holocène. Par le grand nombre de sondages de 10 m de long ouverts et par le soin à atteindre le toit de la terrasse, elle est très précise et directement exploitable par les géomorphologues.

1a. Cartographie du toit de la terrasse en vallée de l’Ariège, au lieu-dit la Borde Grande à Saverdun.

1a. Cartographie du toit de la terrasse en vallée de l’Ariège, au lieu-dit la Borde Grande à Saverdun.

L. Cordier, Inrap.

1b. Coupes géologiques de la terrasse.

1b. Coupes géologiques de la terrasse.

L. Cordier, Inrap.

4Dans ce secteur (Saverdun-la Barthale, la Borde Grande), les diagnostics s’insèrent aujourd’hui entre l’Ariège à l’ouest et un petit affluent, le Crieu, à l’est. Nous visualisons, grâce à cette carte, le passage progressif d’une rivière à chenaux multiples avec un lit extrêmement large visible sur l’ensemble des diagnostics du secteur – aussi bien à Pamiers (Zac de Gabrielat), à Montaut à l’est ou à Saverdun (la Barthale, la Borde Grande) à l’ouest – au chenal unique de l’Ariège aujourd’hui (Icole, Rieucau, 1976). Entre le Tardiglaciaire et la période actuelle, c’est un lit à méandres très marqués qui prévaut, méandres dont la trace est encore ponctuellement perceptible dans le paysage actuel. Le rendu cartographique permet de visualiser précisément et exhaustivement cet épisode : une Ariège « tumultueuse », sapant, au cours du temps, sa berme occidentale, abandonnant progressivement plus à l’est ses méandres, pour devenir aujourd’hui une rivière « paisible » à chenal unique [ill. 2]. Non seulement cette cartographie permet de voir les anciens lits des rivières, mais aussi les grands nivellements anthropiques, contemporains ou plus anciens.

2. Localisation des chenaux anciens.

2. Localisation des chenaux anciens.

a. Première moitié de l’Holocène. b. Actuels.

L. Cordier, Inrap.

  • 3 L’occupation du XXe siècle n’est pas dans l’emprise prescrite.

5Pour le diagnostic de la Borde Grande à Saverdun (1 628 sondages, 55 ha, 3 500 profondeurs relevées), les structures sont majoritaires entre −0,5 et −0,75 m et aucune n’a été repérée au-delà de 1,5 m de profondeur. Elles correspondent à des occupations de la préhistoire récente au Moyen Âge3 [ill. 3 : a, b, c]. Comme on le voit en dernière ligne du tableau [ill. 3 : a], 24 % des vestiges se situent entre −1 m et −1,5 m : il est crucial de descendre au niveau de la terrasse !

3. Sondages avec structures de la Borde Grande à Saverdun.

3. Sondages avec structures de la Borde Grande à Saverdun.

3a. Répartition des sondages positifs selon la profondeur d’apparition du toit de la grave. 3b. Pourcentages de structures selon la profondeur. 3c. Pourcentages des structures par période.

L. Cordier, Inrap.

6La cartographie du toit de la terrasse dans ce secteur permet de visualiser deux nivellements importants qui ont bouleversé le paysage. L’un, majeur, dès les premières années de l’occupation antique et l’autre, plus modeste, au xxe siècle.

7La relation entre l’emplacement des sites et la transformation du paysage est immédiatement mise en évidence. À l’âge du Bronze moyen, un des deux sites d’occupation se développe au bord d’un ancien lit, délimitant peut-être une île [ill. 4 : 1] ; il est tronqué en son centre par le nivellement antique [ill. 4 : 6]. Le second se forme plus à l’est, de part et d’autre de l’ancien lit du Crieu [ill. 4 : 2]. L’habitat de l’âge du Fer est sur la rive droite le long d’un ancien lit de l’Ariège [ill. 4 : 3]. Le site des urnes à incinération de même époque est implanté en retrait de cette occupation sur un axe nord-sud, certainement sans interruption. Il est comparable à deux autres sites fouillés en Haute-Garonne, place des Carmes à Toulouse et à Grand Noble 2 à Blagnac (Pons et al. 2005 et 2010). Les absences, en effet, sont probablement le résultat des nivellements agricoles historiques. La localisation de cette zone funéraire ne semble pas sans rapport avec des paléotalwegs tardiglaciaires en partie comblés. Par contre, le site funéraire longe, 150 m plus à l’est, l’ancien lit de l’Ariège, le long duquel est installé l’habitat de la même période [ill. 4 : 4]. Les sites de l’Antiquité (villa, chemin d’accès, nécropole, petits bâtis ruraux et fossés parcellaires) sont présents sur toute la surface du secteur la Barthale-la Borde Grande. La cartographie de la terrasse permet de visualiser la transformation du paysage induite par le vaste nivellement effectué au début de la période antique consistant dans le comblement du lit d’anciens méandres, asséchés ou non, comme celui du bras de l’Ariège le long duquel était localisé l’habitat du Bronze moyen [ill. 4 : 7]. Un autre colmatage de deux d’entre eux a permis la mise en place du chemin d’accès à la villa [ill. 4 : 5]. Au sud du diagnostic, en se basant sur l’absence ou la présence des fossés parcellaires, on peut positionner le lit de l’Ariège 200 m plus à l’est qu’il ne l’est aujourd’hui. Quant aux silos médiévaux, ils n’ont été perturbés que par le nivellement contemporain [ill. 4 : 8].

4. Localisation des sites archéologiques et des modifications des lits de rivière.

4. Localisation des sites archéologiques et des modifications des lits de rivière.

L. Cordier, Inrap.

8Pour conclure, neuf locus ont été mis au jour, révélant six périodes chronologiques ; certains ont fait l’objet de prescription de fouille. Rappelons qu’il s’agit d’une opération de diagnostic et que les surfaces indiquées ci-dessous sont celles constatées après ouverture des sondages. Le Bronze moyen et final ainsi que le premier âge du Fer (habitat, quatre urnes funéraires) ont été évalués sur une surface cumulée de 7,4 ha ; 5 563 m² ont été prescrits à la fouille pour cette période. La période antique (bâti, chemin d’accès, fosses et quatre tombes) a été évaluée à 10 hectares ; 1 200 m² ont été prescrits à la fouille pour cette période. La période médiévale concerne 84 structures (essentiellement des fosses et des silos, et pas d’habitat) et a été évaluée à 5,5 ha ; 2 400 m² ont été prescrits à la fouille pour cette période. Les fermes et dépendances correspondant à l’occupation moderne et contemporaine dans ce secteur sont hors emprise du diagnostic.

9De nombreux diagnostics, de nombreux sondages archéologiques ouverts puis rebouchés : c’est le quotidien des archéologues de l’Inrap. Pour nous, spécialisés dans les diagnostics en milieu rural, c’est cette méthode de sondages assez courts, selon un module fixe de 10 m de longueur, qui a affermi une recherche systématique et efficace, notamment dans les vallées alluviales. On a pu appréhender 100 % des sites de plus de 25 m² et au minimum 25 % des petites structures de 1 m² (tels qu’un foyer à galets chauffés ou un silo isolé – or ils le sont rarement). La méthode démontre que la longueur des sondages (10, 20 ou 30 m…) et leur disposition (régulière ou pas) influencent directement la probabilité de découvrir ou non les structures enfouies. Par la précision obtenue grâce à cette méthode, on a pu mettre au point un outil en commun avec nos collègues géomorphologues pour cartographier les ondulations du toit des terrasses alluviales. Cette cartographie permet, enfin, de visualiser les transformations passées des paysages et de mieux comprendre la mise en place et l’étendue réelle des sites archéologiques, originelles ou tronquées, et donc de mieux anticiper les situations avec les prescripteurs lors d’éventuels futurs travaux d’aménagement.

Sondages et probabilités
La méthode repose sur les principes de base suivants :
- le diagnostic doit porter sur une surface au-delà de laquelle il devient utile d’effectuer un diagnostic systématique par sondage ;
- la longueur d’un sondage est variable, mais sa largeur est fixée par celle du godet de la pelle mécanique, en général une largeur de 2 m ;
- la répartition des sondages est régulière sur l’ensemble de la surface du diagnostic [ill. 5] ;
la dimension d’une structure est aléatoire (pour la démonstration développée ici, nous retiendrons une taille minimum de 1 m²).
Une fois ces principes posés, la première question est celle de la probabilité de découvrir une structure archéologique d’une surface supérieure ou égale à 1 m² en ouvrant des sondages de y m de long par 2 m de large. S’ensuit celle de la variation de cette probabilité en fonction de l’espacement entre chaque sondage, élevant le pourcentage de la surface sondée par rapport à la surface totale du diagnostic.
Lorsque l’on effectue un sondage de longueur y avec une pelle équipée d’un godet de largeur 2 m, la surface découverte est de 2 y m². Si le vestige mis au jour est un carré de côté x m, on peut considérer que notre sondage a virtuellement couvert une surface de (2 + 2 x)(y + 2 x) m² [ill. 6].
L’efficacité de notre sondage est définie par le rapport de surface virtuellement sondée à la surface effectivement sondée :
Eff = [(2 + 2x) (y + 2x)] / 2y soit encore Eff = (1 + x) (1 + 2 (x/y))
Il apparaît avec cette formule mathématique que l’efficacité de la méthode diminue si y augmente. Et inversement : plus y est petit, plus l’efficacité augmente. L’optimum à trouver sera donc une valeur de y ni trop petite (nombre de sondages très important), ni trop grande (efficacité très faible).
Nous avons retenu pour y une valeur de 10 m qui représente un compromis acceptable : pour un vestige recherché de 1 m², cela donne une surface virtuellement sondée de 48 m² lorsque le sondage « réel » mesure 20 m².
Considérons maintenant un terrain de 1 ha (100 × 100 m). Si l’on appelle z l’espacement en mètres entre deux sondages, chaque sondage (avec espacement) occupant yz m, on peut placer environ 100/(10 + z) sondages par « largeur » de terrain. En « longueur », on peut en placer environ 100/(2 + z). En tout, le nombre de sondages N est donc : N = 10 000/(10 + z)(2 + z).
Comme on pouvait s’en douter, le nombre de sondages augmente lorsque z diminue, et ce, très rapidement, car le dénominateur est lié au carré de z.
Replaçons les résultats obtenus par ces formules sur un tableau bien plus compréhensible [ill. 7 : a], qui donne, pour un terrain d’un hectare et en fonction de l’espacement z entre sondages, le nombre N de sondages, le pourcentage de surface sondée et la probabilité de trouver un vestige de taille donnée. La ligne en gris fait ressortir que des sondages de 10 × 2 m, espacés de 10 m (donc 45 par ha), représentent 9 % du terrain et procurent une probabilité de 100 % de trouver une structure de 25 m² (22 % pour une structure de 1 m²). Il apparaît également que, si l’on veut sonder un terrain à 5 %, un espacement de 15 m entre sondages donne une probabilité de trouver des vestiges allant de 12 % pour des vestiges de 1 m² à 58 % pour des vestiges de 25 m², puis 100 % au-delà.
On peut ordonner les résultats différemment, en fonction de la taille du plus petit vestige à découvrir, du nombre de sondages à effectuer par hectare, ainsi que du pourcentage de surface fouillée pour avoir la certitude de le mettre au jour [ill. 7 : b]. Ici, la ligne en gris indique toujours qu’il faut ouvrir au moins 9 % de la surface du diagnostic (sondages de 10 × 2 m espacés de 10 m) pour être certain de mettre au jour les structures d’au moins 25 m².
La conclusion à en tirer est qu’à pourcentage de surface sondée constante, multiplier le nombre de sondages (en réduisant donc leur taille) augmente la probabilité de trouver des vestiges, mais qu’augmenter la taille des sondages (donc, augmenter la surface sondée) sans méthode n’est pas l’assurance de meilleurs résultats. À titre d’exemple, nous proposons une comparaison entre des sondages de 10 × 2 m et de 20 × 2 m espacés de 10 m. En ouvrant avec des sondages de 20 m de long, la surface sondée est de 14,4 % contre 9 % pour des sondages de 10 m de long, pour un résultat moindre [ill. 7 : c] !
Ce constat étant fait, on peut se demander s’il y a une taille optimale de sondage et un espacement optimal entre les sondages pour lesquels la probabilité de découvrir les structures archéologiques (d’une surface de 1 m² à l’infini) est maximale.
Si la surface du sondage est supérieure à celle du vestige archéologique, il n’est pas possible de réduire la longueur du sondage, car la probabilité de trouver cette structure est déjà inférieure à 100 %. Par contre si la surface du sondage (d’une longueur y) est inférieure à celle de la structure, il devient possible de réduire la longueur du sondage (de z m) en appliquant cette équation : 2x y = z.
Prenons un exemple : Si l’on recherche des vestiges potentiellement supérieurs à 49 m² (7 × 7 m ; ici x = 7) sur une surface de 10 000 m², en réalisant des sondages de 10 m de long tous les 10 m, le terrain est « perforé » régulièrement de 45 sondages, et donc ouvert à hauteur de 9 % (45 × 20 m² = 900 m² soit 9 % de 10 000 m²).
À présent, appliquons l’équation 2y = z soit 14 - 10 = 4 m. La taille du sondage optimal serait donc 6 m (y z soit 10 - 4 m) ; et la distance idéale entre les sondages devient 14 m (10 + 4 m).
Dans le premier cas, on effectue 45 sondages de 10 m de long (de 20 m²) et on ouvre 9 % du terrain pour 100 % de probabilité de mettre au jour notre structure de 49 m². Dans le second cas, on ne creuse que 36 sondages de 6 m de long (de 12 m²), ce qui ne représente plus que 4,32 % de surface sondée pour également 100 % de probabilité de mettre au jour cette structure, soit 52 % de surface ouverte en moins pour le même résultat en termes de probabilité mathématique, et concrètement en nombre de structures repérées de cette dimension.
Il est donc bien possible de réduire la taille du sondage et le pourcentage de surface ouverte sans perte d’informations sur le nombre et le type de structures, permettant ainsi d’utiliser au mieux les délais et moyens.

5. Positionnement des 45 sondages de 10 × 2 m sur une surface à diagnostiquer de 1 ha.

5. Positionnement des 45 sondages de 10 × 2 m sur une surface à diagnostiquer de 1 ha.

L. Cordier, Inrap.

6. Calcul de la surface virtuellement sondée.

6. Calcul de la surface virtuellement sondée.

Structure « de base » : dimensions : largeur x, longueur x ; surface St. = x² m². Sondage « de base » : dimensions : largeur 2 m, longueur y ; surface : Sd. = 2 y m².

L. Cordier, Inrap.

7. Pourcentages de surface sondée et probabilité de trouver un vestige de taille donnée.

7. Pourcentages de surface sondée et probabilité de trouver un vestige de taille donnée.

En fonction du nombre de sondages et de l’espacement entre eux [a]. En fonction de la taille des vestiges potentiels [b]. En fonction de la taille des sondages [c].

L. Cordier, Inrap.

Haut de page

Bibliographie

Pour les opérations archéologiques citées dans cet article, les références, notices et documents liés des rapports sont consultables sur le catalogue des fonds documentaires de l’Inrap : https://dolia.inrap.fr ou dans les SRA.

Icole M., Rieucau L. 1976 : Les alluvions fluviatiles dans le bassin de la Garonne et ses affluents. Les limons quaternaires et les dépôts de pente dans le bassin de la Garonne et ses affluents, in La Préhistoire française, Cnrs éd., Paris, I, 1, p. 144-147.

Pons F., Lagarrigue A., Boudartchouk J.-L. 2005 : Découverte de tombes protohistoriques à incinération place des Carmes à Toulouse (Haute-Garonne), Documents d’archéologie méridionale, 28, 2005, p. 61-70.

Pons F., Lagarrigue A., Bruxelles L., Georges P. 2010 : Une nécropole protohistorique à incinération dans le Toulousain : le site de Grand Noble 2 à Blagnac (Haute-Garonne), Documents d’archéologie méridionale, 31, p. 153-170.

Haut de page

Notes

1 Nous remercions les équipes Inrap qui sont intervenues sous la responsabilité des auteurs, de Fabrice Pons, ou de Jean-Christophe Bats.

2 Nous remercions M. Philippe Pellerin, passionné de mathématiques, qui a vérifié ces calculs.

3 L’occupation du XXe siècle n’est pas dans l’emprise prescrite.

Haut de page

Table des illustrations

Titre 1a. Cartographie du toit de la terrasse en vallée de l’Ariège, au lieu-dit la Borde Grande à Saverdun.
Crédits L. Cordier, Inrap.
URL http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/docannexe/image/13523/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 343k
Titre 1b. Coupes géologiques de la terrasse.
Crédits L. Cordier, Inrap.
URL http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/docannexe/image/13523/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 276k
Titre 2. Localisation des chenaux anciens.
Légende a. Première moitié de l’Holocène. b. Actuels.
Crédits L. Cordier, Inrap.
URL http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/docannexe/image/13523/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 211k
Titre 3. Sondages avec structures de la Borde Grande à Saverdun.
Légende 3a. Répartition des sondages positifs selon la profondeur d’apparition du toit de la grave. 3b. Pourcentages de structures selon la profondeur. 3c. Pourcentages des structures par période.
Crédits L. Cordier, Inrap.
URL http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/docannexe/image/13523/img-4.png
Fichier image/png, 775k
Titre 4. Localisation des sites archéologiques et des modifications des lits de rivière.
Crédits L. Cordier, Inrap.
URL http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/docannexe/image/13523/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 249k
Titre 5. Positionnement des 45 sondages de 10 × 2 m sur une surface à diagnostiquer de 1 ha.
Crédits L. Cordier, Inrap.
URL http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/docannexe/image/13523/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 67k
Titre 6. Calcul de la surface virtuellement sondée.
Légende Structure « de base » : dimensions : largeur x, longueur x ; surface St. = x² m². Sondage « de base » : dimensions : largeur 2 m, longueur y ; surface : Sd. = 2 y m².
URL http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/docannexe/image/13523/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 77k
Titre 7. Pourcentages de surface sondée et probabilité de trouver un vestige de taille donnée.
Légende En fonction du nombre de sondages et de l’espacement entre eux [a]. En fonction de la taille des vestiges potentiels [b]. En fonction de la taille des sondages [c].
Crédits L. Cordier, Inrap.
URL http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/docannexe/image/13523/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 242k
Haut de page

Pour citer cet article

Référence papier

Patrick Barbier et Laurent Cordier, « Des diagnostics basés sur le calcul des probabilités en vallée de l’Ariège »Archéopages, Hors-série 6 | -1, 284-289.

Référence électronique

Patrick Barbier et Laurent Cordier, « Des diagnostics basés sur le calcul des probabilités en vallée de l’Ariège »Archéopages [En ligne], Hors-série 6 | 2022, mis en ligne le 03 août 2023, consulté le 13 février 2025. URL : http://0-journals-openedition-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/archeopages/13523 ; DOI : https://0-doi-org.catalogue.libraries.london.ac.uk/10.4000/archeopages.13523

Haut de page

Droits d’auteur

Le texte et les autres éléments (illustrations, fichiers annexes importés), sont « Tous droits réservés », sauf mention contraire.

Haut de page
Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search