The strength of parthood ties. Modelling spatial units and fragmented objects with the TSAR method – Topological Study of Archaeological Refitting

Refitting and conjoinable pieces have long been used in archaeology to assess the consistency of discrete spatial units, such as layers, and to evaluate disturbance and post-depositional processes. The majority of current methods, despite their differences, rely on the count and proportion of refits within and between spatial units. Little attention is paid to the distribution and topology of the relationships between fragments, although this is now known to have significant effects on archaeological interpretation. This paper presents a new methodological approach for refitting studies. The TSAR approach (Topological Study of Archaeological Refitting) draws on concepts and methods from graph theory to model the network of connections observed between refitting fragments. Measures of cohesion and admixture of spatial units are defined using the structural properties of the sets of refitting relationships. To ensure reproducibility and reusability, the TSAR method is implemented as an R package, which also includes a simulator generating refitting fragments scattered in two spatial units. The advantages of the topological approach are discussed by comparing it to: 1) the results of a survey in which archaeologists were asked to rank examples of stratigraphic admixture; and 2) other computational methods. The approach is applied to simulated data, and empirical data from the Liang Abu rock shelter (East Borneo) are presented. Finally, the use of the TSAR simulation approach to test different scenarios of site formation processes is demonstrated.Les remontages entre restes sont, de longue date, utilisés en archéologie pour évaluer la cohérence d'unités spatiales discrètes, telles que les couches, et pour caractériser les perturbations et les processus post-dépositionnels. La majorité des méthodes actuelles, malgré leurs différences, sont définies à partir du nombre et de la proportion de remontages dans et entre les unités spatiales. La distribution et la topologie des relations entre les fragments a fait l'objet de peu d'attention, bien que l'on sache désormais qu'elles aient des conséquences importantes pour l'interprétation archéologique. Cet article présente une nouvelle méthode pour l'étude des remontages archéologiques. L'approche TSAR (Topological Study of Archaeological Refitting) s'appuie sur des concepts et méthodes empruntés à la théorie des graphes pour modéliser le réseau des relations de connexions physiques observées entre des fragments. Les propriétés structurelles des ensembles de relations de connexion permettent de définir des mesures de cohésion et de mélange entre unités spatiales archéologiques. Pour garantir la reproductibilité et la réutilisation, la méthode TSAR est mise en œuvre sous la forme d'un package R, qui comprend un simulateur permettant de générer des fragments dispersés dans deux unités spatiales et liés par des relations de connexions. Les avantages de l'approche topologique sont discutés en la comparant à : 1) les résultats d'une enquête où des archéologues ont été invités à classer des exemples de mélange stratigraphique ; 2) d'autres méthodes de calcul. L'approche TSAR est appliquée à des données simulées, et des données empiriques provenant de l'abri sous roche de Liang Abu (Bornéo Est). Enfin, l'utilisation de la méthode de simulation TSAR afin de tester différents scénarios de mise en place de niveaux archéologiques est présentée