Ce m´emoire s’organise en trois parties. La premi`ere partie est un expos´e des outils th´eo-riques qui ont ´et´e utilis´es pendant le travail de th`ese, la deuxi`eme partie et la troisi`eme partie sont respectivement consacr´ees aux deux aspects abord´es pendant ce travail : la simulation de la d´egradation des sols d’une part, et la simulation de leur fissuration d’autre part. Une conclusion g´en´erale, accompagn´ee d’un expos´e des pespectives qui s’ouvrent `a l’issue de cette th`ese, termine ce document.
Le travail du chercheur scientifique est pour une grande part un travail de communication.
Quoique l’image, et singuli`erement l’image obtenue par synth`ese, soit devenue `a juste titre un
´el´ement important de toute communication, celle-ci reste bas´ee essentiellement sur des mots.
Il m’a donc sembl´e n´ecessaire de faire le point sur quelques d´efinitions de notions importantes telles que mod`ele, syst`eme ou simulation, rencontr´ees souvent dans des publications dans de nombreux domaines, mais pas toujours avec un sens rigoureusement identique. C’est l’objet du chapitre 1, dans lequel je fais appel ´egalement `a la pens´ee de certains th´eoriciens de la m´ethode scientifique pour ´eclairer la d´emarche de mod´elisation qui a ´et´e suivie pendant cette th`ese. Les chapitres 2 et 3 dans cette premi`ere partie sont une pr´esentation d´etaill´ee des deux mod`eles qui ont servi lors de cette th`ese, `a savoir les automates cellulaires etdevs. Le recours
`a un formalisme pr´ecis et rigoureux tel celui offert par devs, du point de vue du r´esultat, n’est sans doute pas indispensable, bien qu’il aide souvent `a clarifier la pens´ee, mais il est un outil pr´ecieux et sans ´egal, du point de vue de la communication, lorsqu’il s’agit de pouvoir d´ecrire sans ambigu¨ıt´e un mod`ele, surtout entre communaut´es scientifiques diff´erentes. C’est pourquoi un effort particulier a ´et´e fait dans ce sens.
La deuxi`eme partie de ce m´emoire est d´edi´ee `a la simulation de la d´egradation des sols sous l’action de la pluie, et se divise en quatre chapitres. Le premier chapitre de cette partie (chapitre 4) me permet de pr´esenter le contexte g´en´eral de cette ´etude, `a savoir l’´erosion des sols, `a travers un double ´etat de l’art, `a la fois en informatique graphique et en science du sol. Les deux chapitres suivants exposent en d´etail la structure et le fonctionnement de notre
7 simulateur, tout d’abord, dans le chapitre 5, par la pr´esentation du mod`ele `a ´ev`enements discrets qui a ´et´e utilis´e, et ensuite, dans le chapitre 6, par la description des diverses mod´e-lisations des processus impliqu´es. Puisque la d´emarche de mod´elisation suivie impliquait des allers-retours fr´equents entre exp´erience et d´eveloppement du simulateur, ce dernier chapitre contient ´egalement quelques descriptions de ces exp´eriences et des r´esultats qui ont aid´e `a am´eliorer le mod`ele. N´eanmoins, le chapitre 7, qui clˆot cette deuxi`eme partie, pr´esente la majeure partie des r´esultats obtenus jusqu’`a pr´esent, notamment par comparaison avec une exp´erience de simulation de pluie men´ee en laboratoire lors de la derni`ere ann´ee de th`ese. Ces r´esultats sont cependant plus `a consid´erer comme les fruits de nos premi`eres d´emarches explo-ratoires du simulateur que comme le bilan d’une tentative syst´ematique de validation. Avant l’expos´e de ces r´esultats, ce chapitre 7 s’ouvre par les r´eponses que nous avons apport´ees `a une partie importante de notre travail : d’une part comment tranformer les donn´ees obtenues par simulation en images, et d’autre part comment extraire de ces donn´ees une information sur la pr´esence de croˆutes de battance sur le sol et sur la nature de ces croˆutes.
Le plan de la troisi`eme partie, consacr´ee `a la simulation de la fissuration d’un sol sous l’effet de la dessiccation, est sensiblement identique `a celui de la deuxi`eme partie. Le premier chapitre de cette partie (chapitre 8) permet de montrer, `a travers un travail bibliographique, combien la fissuration est un th`eme qui int´eresse autant l’informatique graphique que la science du sol, et ´egalement combien ce ph´enom`ene tr`es fr´equent peut se r´ev´eler complexe `a appr´ehender. Le chapitre 9 est consacr´e `a la pr´esentation du mod`ele que nous avons d´evelopp´e, mod`ele d’´evidence fortement corr´el´e avec le mod`ele de d´egradation des sols, au moins dans sa structure. Le chapitre 10, dernier chapitre de cette troisi`eme partie, d´ebute par un expos´e de la m´ethode de g´en´eration d’images `a partir des r´esultats de simulation de fissuration, avec la pr´esentation de quelques r´esultats et un d´ebut de validation, pour se terminer par la pr´esentation d’une proposition de g´en´eralisation de la m´ethode `a un maillage tridimensionnel.
Comme il a ´et´e soulign´e au d´ebut de cette introduction, ce travail est le produit d’une th`ese en interface entre deux laboratoires, l’un en science du sol, l’autre en informatique. Ce m´emoire est donc destin´ea priori `a un double public. Malgr´e des efforts soutenus en ce sens, il n’a sans doute pas toujours ´et´e possible de tenir suffisamment compte de cette particularit´e, et je prie le lecteur de bien vouloir m’excuser si certaines pages paraissent plus destin´ees `a un public plutˆot qu’`a l’autre.
8 Introduction g´en´erale