SUMMARY: The in-phase response collected by portable loop–loop electromagnetic induction (EMI) sensors operating at low and moderate induction numbers (≤1) is typically used for sensing the magnetic permeability (or susceptibility) of the subsurface. This is due to the fact that the in-phase response contains a small induction fraction and a preponderant induced magnetization fraction. The magnetization fraction follows the magneto-static equations similarly to the magnetic method but with an active magnetic source. The use of an active source offers the possibility to collect data with several loop–loop configurations, which illuminate the subsurface with different sensitivity patterns. Such multiconfiguration soundings thereby allows the imaging of subsurface magnetic permeability/susceptibility variations through an inversion procedure. This method is not affected by the remnant magnetization and theoretically overcomes the classical depth ambiguity generally encountered with passive geomagnetic data. To invert multiconfiguration in-phase data sets, we propose a novel methodology based on a full-grid 3-D multichannel deconvolution (MCD) procedure. This method allows us to invert large data sets (e.g. consisting of more than a hundred thousand of data points) for a dense voxel-based 3-D model of magnetic susceptibility subject to smoothness constraints. In this study, we first present and discuss synthetic examples of our imaging procedure, which aim at simulating realistic conditions. Finally, we demonstrate the applicability of our method to field data collected across an archaeological site in Auvergne (France) to image the foundations of a Gallo-Roman villa built with basalt rock material. Our synthetic and field data examples demonstrate the potential of the proposed inversion procedure offering new and complementary ways to interpret data sets collected with modern EMI instruments.

The IGEAN (Innovative Geophysical Approaches for the study of Early Agricultural villages of Neolithic) Thessaly project focused on Early and Neolithic settlements in Thessaly, Central Greece. The aim of the project was to highlight in an extensive way differences in settlement layouts while investigating commonalities as a way to understand Neolithic use of space. To accomplish this, a suite of geophysical prospection techniques (geomagnetic, electromagnetic induction, and Ground Penetrating Radar (GPR)), aerial platforms (historic aerial imagery and Remotely Piloted Aerial Systems (RPAS)) as well as very high resolution spaceborne sensors were integrated to acquire comprehensive pictures of settlements. Results of the IGEAN project provide archaeological information on the dynamic character of enclosures, the structure of architectural features and open spaces within sites as an indication of economic or communal spaces. At the same time, they demonstrated the importance of employing a suite of different geophysical techniques to reveal different aspects of the hindered prehistoric settlements that could not be highlighted with a single geophysical approach.

Dans le cadre de l’agrandissement du port de Dunkerque, plus de 170 hectares de la plaine maritime ont été explorés sur la future « Zone Grande Industrie », dans l’ancien estuaire de la Denna (ou Déna, ou L’Enna), sous-bassin du petite fleuve côtier Aa. Le diagnostic d’archéologie préventive classique par ouverture de tranchées a été accompagnée de recherches en archives, de prospections géophysiques, de levés géomorphologiques en sondages en puits (profonds de 3 m) et en coupes. L’intégration des études de nature différente permet d’aboutir à une compréhension du secteur meilleure que ne l’eût fait chaque discipline séparément. Les dépôts sont essentiellement des sables tidaux recoupés par des chenaux de marée. Les décimètres supérieurs sont parfois plus limoneux. Les mesures de conductivité apparente permettent de spatialiser les données lithostratigraphiques ponctuelles. Leur confrontation, ainsi que des indices venant du réseau parcellaire, permet la mise en évidence d’un bord ouest de l’estuaire, contemporain d’occupations humaines. De même, la confrontation des vestiges archéologiques levés lors du diagnostic avec une zonation basée sur la géophysique et la stratigraphie permet d’appréhender l’évolution du paysage, notamment l’expansion et la contraction de l’habitat du secteur, depuis les premières interventions aux environs des X^e–XII^e siècles sur la bordure ouest de l’estuaire. Depuis ce dernier, l’habitat a progressé vers le nord-est, jusqu’à un bras de la Denna resté longtemps actif et dont l’axe correspond au système de drainage actuel. La cartographie de conductivité électrique permet également de mettre en évidence des anomalies qui se sont révélées être de larges et profondes structures anthropiques (jusqu’à environ 40 m de diamètre et plus de 5 m de profondeur, soit −2,5 m sous la cote zéro). Bien que nombreuses, ces structures peuvent passer facilement inaperçues lors des diagnostics archéologiques. Plusieurs ont été testées. Leur remplissage est variable mais présente comme point commun une étanchéification du fond et des parois par des mottes d’argile. Ces structures sont interprétées comme des mares endiguées dont quelques exemples subsistent sur la côte de la mer du Nord (en Frise, en Zélande et en Allemagne). Elles permettaient de recueillir l’eau douce et leur couronne de remblais en élévation s’élevaient au-dessus des plus fortes marées.

The use of Light Detection and Ranging (LiDAR) is becoming more and more common in different landscape exploration domains such as archaeology or geomorphology. In order to allow the detection of features of interest, visualization filters have to be applied to the raw Digital Elevation Model (DEM), to enhance small relief variations. Several filters have been proposed for this purpose, such as Sky View Factor, Slope, negative and positive Openness, or Local Relief Model (LRM). The efficiency of each of these methods is strongly dependent on the input parameters chosen in regard of the topography of the investigated area. The LRM has proved to be one of the most efficient, but it has to be parameterized in order to be adapted to the natural slopes characterizing the investigated area. Generally, this setting has a single value, chosen as the best compromise between optimal values for each relief configuration. As LiDAR is mainly used in wide areas, a large distribution of natural slopes is often encountered. The aim of this paper is to propose a Self AdaptIve LOcal Relief Enhancer (SAILORE) based on the Local Relief Model approach. The filtering effect is adapted to the local slope, allowing the detection at the same time of low-frequency relief variation on flat areas, as well as the identification of high-frequency relief variation in the presence of steep slopes. First, the interest of this self-adaptive approach is presented, and the principle of the method, compared to the classical LRM method, is described. This new tool is then applied to a LiDAR dataset characterized by various terrain configurations in order to test its performance and compare it with the classical LRM. The results of this test show that SAILORE significantly increases the detection capability while simplifying it.

L'archéologie préventive en France repose sur deux phases d’étude distinctes que sont le diagnostic et la fouille. L'intégration de la prospection géophysique dans ce processus reste, à ce jour, relativement limitée malgré un nombre important d'expériences visant à introduire ces techniques notamment en phase de diagnostic. Des tensions et malentendus sont apparus opposant l’utilisation de la géophysique à la réalisation des tranchées à la pelle mécanique pour l’évaluation du potentiel archéologique en contexte préventif. Ces points de discorde se concentrent autour de trois aspects que sont la fiabilité scientifique, le gain de temps et la rentabilité financière de la géophysique par rapport au diagnostic conventionnel. Malgré cela, au cours des dernières années, l'Inrap développe et met en œuvre des études géophysiques en prônant une utilisation raisonnée de ces techniques, c’est-à-dire uniquement lorsque l’on sait la géophysique particulièrement pertinente. Les principales applications concernent bien évidemment la détection de vestiges archéologiques mais également la reconstitution de paysages anciens et, de manière plus originale, la cartographie et la caractérisation des couches archéologiques lors des fouilles. Pour ce faire, l'Inrap a récemment mis en place une équipe de prospection géophysique et tous les indicateurs laissent présager une augmentation des demandes et une très bonne intégration de la géophysique auprès de la communauté archéologique.

– Effects of metallic bodies depend on the frequencies used in electromagnetic measurement.– Archaeological features in the vicinity of metallic artefacts can be mapped.– An electromagnetic system can be used to detect non-ferrous metallic features.