L’agglomération gallo-romaine de Mandeure se trouve en Franche-Comté, dans la vallée du Doubs, à quelques 60 km de l’oppidum principal et chef-lieu de cité des Séquanes, Vesontio - Besançon.
Le site se développe de part et d’autre d’un vaste méandre de la rivière Doubs, sur le territoire des communes actuelles de Mandeure et de Mathay (25).
Alors qu’elle porte un nom typiquement celtique, Epomanduodurum, ses origines gauloises restent encore mal connues. C’est pourquoi, les recherches réalisées entre 2001 et 2011 (sous la direction de Ph. Barral), dans le cadre du Projet Collectif de Recherche « Approche pluridisciplinaire d’une agglomération Antique : Epomanduodurum (Mandeure-Mathay, Doubs) » visaient à relancer une recherche dynamique sur un site majeur pour la compréhension des mécanismes d’organisation territoriale et de fonctionnement des premières agglomérations dans la Gaule de l’Est, à la fin de l’âge du Fer et pendant l’époque romaine.

Au sein du volume de données considérable acquis, obtenu et exploité dans le cadre de ce projet, la prospection géophysique occupe un rôle essentiel, voire majeur, dans sa contribution au renouvellement des connaissances sur l’agglomération en elle-même et son insertion dans son contexte environnemental (Thivet. 2008, Laplaige. 2012). En effet, les méthodes géophysiques permettent d’obtenir rapidement et de manière non destructive des informations sur la nature et la structure des matériaux du sous-sol à partir de la mesure des contrastes affectant leurs propriétés physiques (Scollar et al. 1990).

Si le recours à la prospection géophysique dans la cadre de recherches archéologiques n’avait alors rien d’original, c’est en revanche l’emploi de plusieurs méthodes complémentaires, qui enregistrent ainsi les variations spatiales de différentes grandeurs physiques, dans le cadre de démarches extensives qui a fait l’originalité des travaux menés à Mandeure/Mathay. Quatre méthodes ont été employées, durant une période d’acquisition qui s’étala principalement de 2001 à 2010 : la méthode électromagnétique (131 ha) ; la méthode magnétique (50 ha) ; la méthode électrique (58 ha) ; la méthode radar-sol (0,5 ha). Parmi les très nombreux résultats obtenus (Barral et al. 2015), on citera ici principalement l’actualisation du plan du réseau viaire de la ville du Haut-Empire, l’image détaillée de plusieurs quartiers d’habitation en rive droite et de secteurs artisanaux en rive gauche, la cartographie précise du complexe monumental cultuel, et enfin la relation étroite entre topographie urbaine et paléohydrographie.
L’objectif de la présente publication interactive, vise à diffuser le plus largement possible la multitude de données géophysiques acquises sur le site. Les données sont présentées, sous forme de cartes interactives, par méthode géophysique mise en œuvre.

Cartes interactives commentées

Ce résultat est le fruit d’un travail collaboratif réalisé, pour les approches géophysiques, sous la direction scientifique de Gilles Bossuet (CNRS, UMR 6249 Chronoenvironnement). Il implique de nombreux collaborateurs et partenaires scientifiques :
1997 : Terra Nova (L. Aubry et Michel Dabas) - prospection magnétique
1999 : Terra Nova (L. Aubry et Michel Dabas) - prospection électrique et magnétique
2001 : G. Bossuet, D. Arcay, C. Pallier - prospection électromagnétique
2001 : G. Bossuet, Terra Nova (S. Lacaze et L. Aubry) - prospection magnétique
2002 : G. Bossuet, Terra Nova (S. Lacaze et L. Aubry) - prospection magnétique
2003 : G. Bossuet, Terra Nova (E. Barrès, L. Bensima, L. Aubry) - prospection magnétique
2004 : Géocarta (M. Dabas, E. Marmet, A. Favard, J.-M. Valet) - prospection électrique
2004 : G. Bossuet, A. Mourot , M. Thivet – Prospection électromagnétique
2004 : G. Bossuet, A. Mourot , M. Thivet – Prospection magnétique
2005 : Géocarta (M. Chemin, A. Favard), G. Bossuet, M. Thivet – prospection électrique
2005 : G. Bossuet, M. Thivet, Y. Bière, S. Trillaud – prospection électromagnétique
2005 : G. Bossuet, M. Thivet, Y. Bière, S. Trillaud – prospection magnétique
2006 : G. Bossuet, M. Thivet, C. Camerlynck, M. Chassang, M. Al-Khaled – prospection radar-sol
2006 : Géocarta (A. Favard, L. Sarro), G. Bossuet, M. Thivet – prospection électrique
2007 : G. Bossuet – prospection magnétique
2007 : Geocarta (G. Hullin, S. Trillaud, M. Chemin, M. Dabas, L. Sarro, J.-M. Valet) – prospection électrique
2009 : G. Bossuet, C. Laplaige – prospection magnétique
2009 : Géocarta (S. Trillaud), prospection électrique
2012 : Géocarta, prospection électrique

Mise en ligne des données
Cette mise en ligne des données a été intégralement réalisée par Lisa Klein dans le cadre de ses travaux de recherche de master réalisés à l’université de Strasbourg, sous la direction de Séverine Blin (CR CNRS, UMR AOROC) et le tutorat scientifique de Michel Dabas (DR CNRS, UMR AOROC), Matthieu Thivet (IGR université de Franche-Comté, UMR Chronoenvironnement) et Christophe Batardy (IE, UMR AOROC). Nous tenons également à remercier ici Agnès Tricoche (IE CNRS, UMR AOROC) pour son aide sur le dépôt des données sur Nakala (@Huma-Num).

Note sur l’utilisation des cartes :

– pour vous déplacez d’une carte à l’autre vous devez utiliser la barre de défilement se trouvant sur la droite, celle de la fenêtre chronocarto.
– pour revenir à la vue globale il faut cliquer sur le bouton suivant :

– la légende de la carte est visualisable en cliquant sur l’icône suivante :

• L’ensemble des données visualisable ici, est librement accessible (sous conditions de réutilisation et de distribution CC-BY-NC-SA 4.0) au sein de l’entrepôt de données Nakala d’Huma-Num, sous la collection « Epomanduodurum » : https://nakala.fr/collection/10.34847/nkl.90f94zzb
• Le lien de téléchargement précis (vers le dépôt Nakala) de chaque carte est accessible au sein des métadonnées (champ description) des différentes couches.

Carte 1 - Les prospections électromagnétiques

(Ouvrir dans une nouvelle fenêtre)

La méthode électromagnétique permet à la fois de mesurer la conductivité électrique, la susceptibilité magnétique et la permittivité diélectrique des sols (Dabas et al. 1998, p.191), ce qui en fait la méthode géophysique dont les applications sont les plus diversifiées. A Mandeure, nous avons surtout exploité les mesures de la conductivité électrique en raison de sa capacité à répondre aux problématiques géo-archéologiques et paléo-environnementales. Elles traduisent en effet la facilité avec laquelle un courant électrique traverse le sol (mS/m) (Dabas. 2024, p. 14). Son utilisation est donc privilégiée pour la caractérisation de paléo-chenaux, qui sont d’anciens bras de rivières (Barral et al. 2015, p.16). En effet, plus la composition du sous-sol est argileuse, plus l’environnement est humide et les mesures de conductivité hautes (Hesse. 1978, p.14). La première acquisition électromagnétique réalisée dans le cadre du PCR a été effectuée au lieu-dit « Champs des Ouchottes » en 2001, sur une surface de 14 ha. Ensuite, les prospections employant cette méthode se sont intensifiées en 2004 et 2005. Mises en œuvre selon une configuration à large maille (espacement entre les profils de 10 m), les prospections électromagnétiques réalisées à Mandeure-Mathay constituent la plus grande surface prospectée, avoisinant les 130 ha cartographiés. Les résultats obtenus permettent aujourd’hui de restituer, sur une longueur de près de 10 km, le tracé des réseaux hydrographiques anciens dans la plaine alluviale du Doubs et leur impact sur l’organisation spatiale du tissu urbain de l’agglomération antique de Mandeure.

Carte 2 - Les prospections magnétiques :

(Ouvrir dans une nouvelle fenêtre)

La méthode magnétique permet de mettre en évidence et de cartographier les variations du champ magnétique terrestre provoquées par des contrastes de susceptibilité magnétique propres aux matériaux constituant le sous-sol. On repère donc des anomalies magnétiques induites notamment par la présence de vestiges archéologiques de nature très différente. Il est possible de distinguer, a priori, grâce aux caractéristiques des anomalies, plusieurs types de structures enfouies, construites ou en creux, comme les vestiges de construction, les remblais, les fossés, les zones d’activités artisanales (Dabas. 1998).
Le principal inconvénient de la méthode est sa sensibilité à de nombreuses causes de perturbation statiques (ferrailles erratiques, clôtures métalliques) ou variables (environnements urbains et industriels). On soulignera le fait que les dimensions d’une structure ne peuvent être directement extrapolées de celles de l’anomalie qu’elle génère : la profondeur d’enfouissement affecte en effet l’évaluation de l’extension spatiale des anomalies.
L’ensemble de ces prospections a été effectué selon le même mode opératoire qui consiste à enregistrer les mesures le long de profils parallèles et espacés d’une distance fixe d’1 m sur la totalité de chaque bloc de mesures.
Les premières prospections magnétiques, à Mandeure, ont été réalisées en 1997 par la société Terra Nova sur le site du Castellum au lieu-dit « Champs des Cloux du Château ». Depuis cette première intervention, les prospections magnétiques ont été étendues à la quasi-totalité des parcelles disponibles, localisées principalement à l’intérieur du méandre du Doubs. A ce jour, ce sont 38 hectares qui ont été cartographiés de part et d’autre du cours du Doubs.

Carte 3 - Les prospections électriques :

(Ouvrir dans une nouvelle fenêtre)

La méthode électrique permet de caractériser les variations de la résistivité électrique apparente du sous-sol. Elle consiste à mesurer la différence de potentiel (tension électrique mesurée en Volts) générée par un courant de faible intensité (quelques milli Ampères) injecté dans le sol. La valeur de la résistivité électrique apparente (notée Rho et mesurée en Ohmmètre) se déduit des valeurs de l’intensité du courant, de la différence de potentiel et du facteur géométrique propre au dispositif employé lors de l’acquisition des données.
La résistivité varie principalement selon la nature des matériaux constitutifs du terrain et de la teneur en eau de ceux-ci. Les variations de résistivité seront donc sensibles aussi bien à la présence des structures en « dur » (pierres, maçonneries, ...) qu’à celle des structures « en creux » de type remblais ou fossés. En règle générale, une structure empierrée ou maçonnée sera plus résistante qu’une structure fossoyée. Les variations latérales de la résistivité apparente, cartographiées lors de la prospection, peuvent être interprétées en termes de structures archéologiques dont les dimensions sont directement extrapolables de la taille des anomalies électriques.

La dynamique en place autour du projet de recherche aura été propice à l’expérimentation à grande échelle du dispositif breveté ARP (Automatic Resistivity Profiling), développé par la société Géocarta (Chemin, Dabas. 2006), et dérivé des prototypes RATEAU (Résistivimètre Auto Tracté à Enregistrement Automatique (Hesse. 1986 ; Dabas et al. 1989) et MuCEP (Multi Depth Continuous Electrical Profiling, Panissod. 1997, 1998). Ce dispositif présentait pour principal intérêt de permettre, en fonction de l’écartement des dipôles, de mesurer simultanément la résistivité électrique à différentes profondeurs (respectivement 50 cm, 1 m et 2 m à Mandeure/Mathay) . La rapidité d’acquisition des données sur le terrain était assurée par l’utilisation d’un quad qui permettait de réaliser des profils avec une vitesse de près de 10 km/h. Le système développé présentait également l’avantage d’un enregistrement automatique des mesures de résistivité intégrant un positionnement par système GNSS différentiel. Ainsi, en réalisant des profils espacés de 1 m dans une parcelle, le dispositif permettait d’acquérir plus de 150 000 mesures de résistivité par hectare à trois profondeurs, livrant trois images complémentaires de la structuration du sous-sol à une résolution jusqu’alors inédite sur de telles surfaces. Avec près de 60 hectares cartographiés, c’est de loin la méthode qui a fourni les résultats les plus riches et les plus résolus sur l’organisation de la trame urbaine et l’extension spatiale de l’agglomération antique dans son contexte sédimentaire alluvial.

Carte 4 – La prospection géoradar ou GPR (Ground Penetrating Radar)

(Ouvrir dans une nouvelle fenêtre)

Le géoradar, ou GPR (Ground Penetrating Radar), appelé également radar-sol est une méthode de prospection géophysique d’un emploi relativement récent en archéologie (Conyers & Goodman. 1997, Dabas. 1998). Elle repose sur l’étude de la propagation et des réflexions d’impulsions électromagnétiques (radar pulsé) émises dans une bande de fréquences de largeur comparable à celle de la fréquence centrale d’émission qui est généralement comprise entre 10 MHz et 1 GHz.
Le mode classique d’utilisation du radar-sol consiste à parcourir un profil en gardant deux antennes d’émission et de réception à distance fixe l’une de l’autre. En chaque point de ce profil, un signal bref (le « pulse ») est émis et se propage dans le sol ; la succession des différents échos (la « trace ») est enregistrée par l’antenne de réception à l’aide d’un ordinateur portable. Cette trace représente l’amplitude du signal reçu au cours du temps. Toutes les traces acquises le long du profil sont alors assemblées pour former une coupe temps, équivalente d’une pseudo-image verticale sous le profil. Des techniques permettent de déterminer la vitesse réelle de propagation dans le sol assurant ainsi la conversion temps-profondeur. En faisant l’acquisition le long de profils parallèles on obtient un cube de données. Des cartes peuvent ainsi être tracées en coupant le volume « horizontalement » afin de représenter la position des structures réflectives à un temps donné (« Time Slice ») ou à une profondeur donnée (« Depth Slice ») si la transformation temps profondeur a été préalablement effectuée. De tels documents peuvent être ainsi directement comparés aux résultats cartographiques issus des autres méthodes de prospection (Camerlynck. 2005).
A Mandeure, la seule zone prospectée par radar-sol se situe dans la prairie des « Ouchottes », au sud du théâtre antique. Elle correspond à l’exploration d’une bande de terrain de 100 m par 50 m, implantée sur le replat de la basse terrasse alluviale, à l’emplacement d’un ensemble de vestiges monumentaux détectés en prospection magnétique et électrique. L’utilisation du radar-sol visait à acquérir des informations complémentaires sur la nature et l’organisation des structures repérées par les autres méthodes (Chassang. 2005, Bossuet et al. 2006).

Carte 5 : l’archéo-géophysique et la complémentarité des méthodes : l’exemple de la prairie des Ouchottes à Mandeure

(Ouvrir dans une nouvelle fenêtre)

Les investigations extensives conduites depuis 2001 aux abords du complexe monumental sanctuaire-théâtre ont complètement renouvelé notre connaissance sur l’environnement archéologique de ce secteur en révélant notamment la présence d’un très grand nombre de structures archéologiques totalement inédites. Les méthodes électrique, magnétique et radar-sol permettent aujourd’hui de dresser un schéma d’organisation générale d’un vaste quartier cultuel (environ 10ha) implanté au sud de l’agglomération antique. (Bossuet et al. 2001-2007).
Au sud du théâtre, les observations anciennes faites aux XVIIIe et XIXe siècles (Dunod. 1709 ; Morel-Macler. 1847 ; Duvernoy. 1873) mentionnaient, sans toutefois les situer avec précision, l’existence de thermes et de différents vestiges en rapport avec la collecte (puits), la distribution (aqueduc ? canalisation) et le stockage de l’eau (cuves). En 2001, la première prospection électromagnétique du PCR avait permis d’identifier un premier faisceau de paléo méandre dont les divagations s’étendent jusqu’au pied du théâtre antique, témoignant ainsi du rôle majeur de la rivière la structuration du complexe monumental. Cette même année, un premier ensemble de bâtiments (temple, thermes ?) avait été repéré sur le replat de la basse terrasse alluviale par la prospection magnétique (Bossuet et al. 2001). Les investigations géophysiques complémentaires (électrique, radar-sol), effectuées en 2004 et 2006, ont permis d’en préciser le plan et la fonction, tout en assurant la découverte de nouvelles structures archéologiques (Bossuet et al. 2004, 2006).
La synthèse des données permet aujourd’hui de conclure qu’il s’agit d’un ensemble très complexe associant les vestiges d’édifices cultuels, chronologiquement distincts, à des enceintes polygonales délimitant vraisemblablement le périmètre d’espaces sacrés. Cette interprétation se base sur la cartographie combinée des différentes méthodes géophysiques. Celles-ci montrent clairement :
– Sur le sommet de la terrasse, un premier édifice correspondant à un bâtiment de forme rectangulaire de 31 x 24m à exèdres semi-circulaires, constitué d’un portique à colonnades large d’environ 5m et dont le plan évoque celui d’un temple T1. Plus au nord, un second édifice de 23m de côté, à l’intérieur duquel il est possible de restituer une galerie de 3,50m de large. Il pourrait s’agir d’un second temple T2 de plus petite dimension et de plan plus classique que le précédent.
– Les vestiges d’un état de construction T3 distinct du précédent, attesté sous la forme de maçonneries sous-jacentes au temple T1 et d’orientation discordante.
– Le tracé de plusieurs enceintes polygonales, dont une de caractère « monumental », EN1, constituée par des tronçons de murs séparés à intervalles réguliers par 3 massifs carrés de 7m de côté ; deux répliques, EN2 et EN3, plus ou moins complètes de ce tracé polygonal ont été détectées plus haut dans le relief de la terrasse ; le recoupement des tracés entre les différentes enceintes marquerait l’emprise sacrée des différents d’établissements cultuels. Plus au nord, le tracé linéaire d’une quatrième enceinte EN4, interrompue par une « porte », s’aligne approximativement sur la façade du théâtre.
– D’autres anomalies, de caractère continu ou plus ponctuel, pouvant correspondre à plusieurs types d’aménagements d’usage cultuel comme des fosses, à des voies d’accès dans l’aire sacrée, et surtout à des monuments évoquant des systèmes d’adduction et de réserve d’eau (A1, A2). De ce point de vue, on soulignera les analogies entre cette organisation et le plan des vestiges reconnus par la fouille du sanctuaire de Mirebeau-sur-Bèze (Joly et Barral. 2007).
– Enfin des alignements de fosses quadrangulaires FO de grande dimension (4x4m) reconnues en contrebas dans le chenal du méandre qui court en face du théâtre et dont la fonction reste encore aujourd’hui inconnue. A titre de comparaison, sur le site de Cassinomagus (Chassenon, Charentes), la prospection a détecté des anomalies géophysiques ressemblantes (forme, taille, disposition) entre le péristyle et le temple de Montélu ; elles ont été interprétées comme des citernes (Bobée. 2007).
Dans l’hypothèse où la fonction religieuse des deux édifices T1 et T2 serait avérée, nous serions donc en présence de sanctuaires secondaires disposés en marge des autres grands sanctuaires (« Cloux du Château » et « Champs des Fougères »), l’ensemble constituant un vaste complexe religieux identifié en périphérie sud de l’agglomération.

Conclusion :

Le Projet Collectif de Recherche « Approche pluridisciplinaire d’une agglomération Antique : Epomanduodurum (Mandeure-Mathay, Doubs) » (dir Ph. Barral) est encore considéré actuellement comme l’un des projets de recherche les plus novateurs en archéologie, tout particulièrement dans son usage des méthodes de prospections géophysique et de télédétections. L’avènement de la science ouverte permet aujourd’hui, grâce à un important travail de mise en forme et d’homogénéisation des données (Klein 2024) de partager très largement ce corpus majeur pour la connaissance des agglomérations gallo-romaines de l’est et du centre-est de la Gaule. Par cette démarche les travaux du PCR continuent de se placer à l’avant-garde de la recherche en constituant le principal corpus de données géophysique intégralement ouvert en France. Nous souhaitons que cette démarche permette de maintenir le site d’Epomanduodurum sur le devant de la scène de la recherche archéologique nationale.

site web où se trouve l’information
Nakala (Huma-Num) : https://nakala.fr/collection/10.34847/nkl.90f94zzb