Ma visite du stand de l'asbl ''Villa de Mageroy''1, lors de la fête gallo-romaine ''Veni Vidi Orolaunum'' à Arlon au début septembre, m'a donné envie de présenter les principaux instruments utilisés par les bâtisseurs des villas romaines et des routes qui conduisaient à leurs domaines. Mais commençons d'abord par un petit lexique.
Un peu de vocabulaire
Agrimensor : nom donné à l'arpenteur officiel romain chargé de délimiter les terres entre les colons qui s'installaient sur le territoire conquis,
Centuriation : morcellement du territoire à l'époque romaine pour la mise en culture et l'urbanisation,
Centurie : unité de la centuriation valant vingt actus de côté (710,40 mètres) ; ce qui représentait une superficie d'un peu plus de 50 ha.,
Cardo maximus : ligne Sud-Nord principale de la cadastration dans les villes et les campagnes,
Cultellatio : méthode de mesure d'une surface pentue ou très accidentée en calculant par palier sa projection sur un plan horizontal. L'outil principal utilisé était le chorobate.
Curator aquarum : administrateur du service des eaux,
Decempedator : perche de dix pieds (2,944 m) servant à mesurer les longueurs de courtes distances,
Decumanus maximus : ligne Est-Ouest principale de la cadastration, perpendiculaire au Cardo,
Finitor : Cicéron mentionne dans ses écrits le finitor qui serait un architecte,
Fundus : propriété rurale avec bâtiments résidentiels et d'exploitations,
Gromaticus : opérateur qui utilise la groma comme outil principal,
Librator : un ingénieur et géomètre arpenteur au service du génie militaire et/ou spécialiste dans le calcul des dénivellations de terrain et dans la construction des aqueducs, dont il calculait la pente pour un bon écoulement de l'eau dans les canalisations.
Pour la construction des villas
La corde à treize nœuds
Déjà utilisée par les Egyptiens il y a 4 000 ans, la corde à treize nœuds est un outil rudimentaire qui permet néanmoins de tracer différentes formes géométriques avec une certaine précision.
Les douze intervalles identiques séparés par les nœuds de la corde offrent la possibilité de réaliser par combinaison des triangles isocèles, rectangles, équilatéraux, des carrés, des losanges, des rectangles, des cercles, des arcs de cercle (pour les voutes par exemple), et elle sert également à mesurer des distances.
Pour le maçon de l'Antiquité, qui était rarement un lettré, l'utilisation judicieuse de la corde lui permettait de vérifier la perpendicularité des murs d'une construction. Sans savoir probablement qui était Pythagore, l'ouvrier se servait de la corde en formant un triangle rectangle dont chacun sait qu'un de ses angles vaut 90°. La règle des ''3/4/5'' (ou ''6/8/10''), qui n'est autre qu'une application du théorème de Pythagore, leur était connue; soit : a2 + b2 = c2 => 32 (intervalles) + 42 (intervalles) = 52 (intervalles), et bien sûr : 3 intervalles + 4 intervalles + 5 intervalles = 12 intervalles.
L'archipendule
Connu également depuis l'Antiquité, cet outil est un niveau de maçon et de charpentier permettant de vérifier l'horizontalité d'une surface plane. Alors que le fil à plomb indique la verticalité d'une structure, celui-ci, partant de l'angle droit de l'équerre, indique que le plan est de niveau s'il est positionné au centre de la traverse.
Le compas
Le compas est un instrument de géométrie, également très ancien, servant aussi bien à tracer des cercles et des arcs de cercle, qu'à déterminer des médiatrices, le milieux de deux points et à tracer des angles droits. Il sert également à mesurer des longueurs, d'où l'origine de son nom en bas latin ''compassare'' signifiant ''mesurer avec le pas''.
Il est utilisé depuis toujours par les maçons, les charpentiers, les architectes, les marins et les arpenteurs.
Pour les chaussées et les aqueducs
La dioptra
La dioptra est un instrument ancien utilisé en astronomie et pour l'arpentage. Il date au moins du IIIe siècle avant Jésus-Christ. La dioptra est un tube de visée ou, à défaut, une tige avec un œilleton à ses deux extrémités, attaché à un pied fixe. Si elle est munie d'un rapporteur, elle peut être utilisée pour mesurer les angles.
La première dioptra était un simple instrument de visée horizontal, constitué d’un triangle isocèle dont la base sert de visée. La pointe, jonction des deux côtés égaux, est positionnée en bas et sert de repère au fil à plomb. Lorsque celui-ci est dans l’alignement de la pointe, la visée à travers les deux œilletons est parfaitement horizontale.
La première évolution, due à l’ingénieur Héron d'Alexandrie, fut de remplacer ce triangle par un demi-disque gradué comme un rapporteur. Le système est fiché dans le sol après avoir déterminé le niveau grâce au fil à plomb, puis la rotation de la réglette permet de choisir l’angle désiré, toujours en fonction du fil à plomb.
Une seconde évolution, fut l’adjonction dans le plan horizontal d’un second disque, gradué à 360°, qui permit d’obtenir deux orientations angulaires précises. (Source : Wikipedia)
Restitution du schéma de fonctionnement de la dioptra, par J.-P. Adam.
Le chorobate
Destiné aux travaux de nivellement, le chorobate est décrit ainsi : '' Le chorobate est formé d'une règle d'environ vingt pieds ; elle porte à ses extrémités deux pièces coudées parfaitement égales, ajustées à angle droit ; entre la règle et ses crosses s’étendent des traverses sur lesquelles sont tracées des lignes perpendiculaires correspondant chacune à un fil à plomb suspendu à la règle. Ces fils, quand la règle est en place, s'appliquant exactement et également sur les lignes tracées, font voir que l'instrument est bien de niveau. Pour le cas où le vent s’opposerait par oscillation des fils à la netteté des indications on peut ménager sur la surface supérieure de la règle un canal long de cinq pieds, large d'un doigt et profond d'un demi-doigt destiné à être rempli d'eau. Si l'eau touche également les extrémités du canal on saura que l'instrument est bien de niveau.
Sur le terrain, la mise en station se faisait en plaçant sous l'une des extrémités du chorobate des cales pour obtenir une horizontalité parfaite de l'instrument. La visée du nivellement pouvait alors être effectuée par le librator - géomètre niveleur - en plaçant l’œil au niveau de la règle, dans l'axe des deux œilletons facilitant les alignements. Ce procédé nécessite de placer le jalon de mesure à une distance variable, tel que l'opérateur du chorobate la voit affleurer sa ligne de mire. La lecture peut se faire par visées avant et arrière avec mesures de hauteur du point visé. (Source : La construction romaine. Jean-Pierre Adam, 1984).
Restitution graphique du chorobate, d'après la description de Vitruve, par J.-P. Adam.
La groma
La groma était une équerre optique d’arpenteur permettant de diviser l’espace en quatre quadrants. Elle était utilisée par le gromaticus pour tracer des lignes droites et des lignes perpendiculaires à ces droites. On connait son existence par des textes, la découverte des vestiges d'une groma à Pompéi et sa représentation sur deux stèles funéraires ; l'une à Ivrea au Val d'Aoste et l'autre à Pompéi.
La partie supérieure de l’instrument est composée d’une croix à 4 branches perpendiculaires de dimensions égales qui servent d’équerre de direction; à chacune des branches est suspendu un fil à plomb appelé perpendicula.
Ce dispositif est fixé sur un bras de recherche métallique qui le relie à un long pied servant à la mise en station. Suivant la consistance du terrain, le pied muni d’une pointe à son extrémité inférieure peut être fiché en terre; mais si le sol est trop dur ou trop instable, on peut avoir recours à un trépied métallique pour stabiliser le tout. Il existait un 5ème fil à plomb positionné sous l’axe reliant la croix à 4 branches au bras de recherche mais il ne servait qu’à la mise en station de l’appareil à la verticale d’une borne de cadastration, puis ce fil était retiré car il devenait gênant pour les opérations de visée. (Source : Legion VIII Augusta, https://leg8.fr/ )
La groma permettait d'établir des plans orthonormés des villes, des camps militaires et des limites de parcelles d'une centuriation.
L'instrument était souvent utilisé en association avec le chorobate, lorsque le terrain était accidenté. Tous deux étaient donc destinés aux travaux d'arpentage, de visées orthogonales et de nivellement.
Restitution graphique de la groma, par J.-P. Adam.
Note et bibliographie :
1° Je tiens à remercier Mme Sylvie Collignon, archéologue à l'asbl Arch-Hab, pour sa présentation des différents instruments utilisés par les Romains, lors de la fête ''Veni Vidi Orolaunum''.
- Jean-Pierre Adam, Groma et Chorobate, Exercices de topographie antique, dans Mélanges de l'école française de Rome, 1982, pp. 1023-1029.
- Jean-Pierre Adam, La Construction romaine : matériaux et techniques, Paris, Picard, coll. « Grands manuels Picard », 1984, 367 p.
- Vitruve, De Architectura, dix livres traduits en plusieurs langues et édités par plusieurs éditeurs.
Ph. Laval
