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Modélisation et génération de parcellaires agricoles par tessellations aléatoires.
Julien Papaix, Katarzyna Adamczyk, Annie Bouvier, Kiên Kiêu, Christian Lannou, Herve Monod
To cite this version:
Julien Papaix, Katarzyna Adamczyk, Annie Bouvier, Kiên Kiêu, Christian Lannou, et al.. Modéli- sation et génération de parcellaires agricoles par tessellations aléatoires.. Colloque PAYOTE 2011 Modélisation de paysages agricoles pour la simulation et l’analyse de processus, Oct 2011, Rennes, France. pp.23 P. �hal-00999859�
Modélisation et génération de parcellaires
agricoles Papaïxet al.
Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Modélisation et génération de parcellaires agricoles par tessellations
aléatoires
J. Papaïx(1,2), K. Adamczyk(1), A. Bouvier(1), K. Kiêu(1), C. Lannou(2), H. Monod(1)
(1)UR 341 MIA, F-78352 Jouy-en-Josas
(2)UMR 1290 BIOGER, F-78850 Thiverval-Grignon
colloque PAYOTE, Rennes
Modélisation et génération de parcellaires
agricoles Papaïxet al.
Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Plan
Introduction
Génération de paysages Le parcellaire
Répartition des variétés Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe Discussion
INRA Modélisation et génération de parcellaires agricoles 18 oct. 2011 2 / 22
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Introduction
I Besoin croissant de modèles à l’échelle du paysage pour faire face aux enjeux agricoles.
I Différentes approches:
• écologie théorique (lattice, 1D, ...),
• écologie du paysage (description fine du paysage),
• métapopulations.
I Cadre de modélisation à l’interface entre métapopulations et écologie du paysage.
Comment modéliser et générer des parcellaires agricoles ?
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Plan
Introduction
Génération de paysages Le parcellaire
Répartition des variétés Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe Discussion
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Tessellation du plan
Méthodes existantes
I Exemples de tessellations: Voronoï, répétition d’un polygone, Poisson,...
(voir Le Beret al., 2006, et Adamczyket al., 2007)
Voronoï Poisson
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Tessellation du plan
Méthodes existantes
I Les tessellations en T:rectangulaires, modèle de Arak et Surgailis (Arak et Surgailis, 1989, et Araket al., 1993).
Rectangulaire Arak
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Génération du parcellaire
Utilisation du modèle d’Arak et généralisation
I Le modèle d’Arak et Surgailis:
+ modèle probabiliste⇒possibilité de définir une densité de probabilité sur l’espace des tessellations, - tessellations très irrégulières.
I Définition d’unefonction d’énergiepermettant d’augmenter la vraisemblance des configurations souhaitées.
I Intégration de LPIs dans la fonction d’énergie pour contrôler la tessellation:
• nombre de polygones,
• variabilité des aires des polygones,
• somme des angles aigus.
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Génération du parcellaire
Exploration de l’espace des tessellations
I Algorithme d’acceptation-rejet.
I Trois opérations:
• split,
• merge,
• flip.
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Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Génération du parcellaire
Paysages simulés
I Contrôle des LPIspar la fonction d’énergie:
f(T)∝exp
− θ1d1(T) +θ2d2(T) +θ3d3(T) . Avec:
θi paramètres du modèle, di(T) descripteurs du payage (LPIs).
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Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Génération du parcellaire
Paysages simulés
I Possibilité derépétitions
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Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Répartition des variétés
I Descripteurs: proportions, agrégation, ...
I Contrôle parrecuit simulé.
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.00.20.40.60.81.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.00.20.40.60.81.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.00.20.40.60.81.0
0.20.40.60.81.0 0.20.40.60.81.0 0.20.40.60.81.0
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Plan
Introduction
Génération de paysages Le parcellaire
Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe Discussion
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Analyse de sensibilité
Influence du paysage sur un processus écologique
1. Quelle est l’amplitude de l’influence des LPIs d’intérêt sur le processus écologique étudié ?
2. Quelle est la robustesse des résultats à la variabilité résiduelle des paysages ?
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Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Analyse de sensibilité
Décomposition de la variance
Population dynamics model
Descriptors of the physical structure
Descriptors of the qualitative structure
Landscapes
Outputs Parameters of life
cycle or other…
Variance decomposition
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Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Analyse de sensibilité
Le paysage vu comme une variable aléatoire
Un patron
Même parcellaire avec une agrégation croissante
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Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Analyse de sensibilité
Le paysage vu comme une variable aléatoire
Un patron
+
Variabilité
Même parcellaire avec une agrégation croissante
Même agrégation pour différents parcellaires et différentes allocations des variétés
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Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Analyse de sensibilité
Une structure d’échantillonnage hiérarchique
1. Echantillonnage principal : les LPIs d’intérêts sont complètement intégrés aux autres facteurs pour contruire le plan d’expérience.
2. Construction de réplicats des paysages : pour chaque combinaison de LPIs dans le plan
d’expérience plusieurs paysages sont générés.
3. Répétitions du modèle : pour chaque élément du plan d’expérience et chaque réplicat de paysage plusieurs simulations sont réalisées.
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Analyse de sensibilité
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Plan
Introduction
Génération de paysages Le parcellaire
Répartition des variétés Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe Discussion
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Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Discussion
Observed landscape Landscape pattern indices
Landscape simulator
Decoupling management scale
and population dynamics scale Califlopp algorithm
Population dynamics model
Landscape Ecology Metapopulation theory
Aim:
• Simulation, numerical experimentation
• Estimation, selection
• Optimisation
• …
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Merci !
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Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
Questions adressées par l’AS
Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Echelles de gestion et de dispersion
L’échelle de dispersion peut être inférieure à l’échelle de gestion (le champ)
⇒pavage des parcelles en sous-unités.
977000 977500 978000
230500023055002306000
X
Y
977000 977500 978000
230500023055002306000
X
Y
977000 977500 978000
230500023055002306000
X
Y
977000 977500 978000
230500023055002306000
X
Y
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Introduction Génération de paysages
Le parcellaire Répartition des variétés
Analyse de sensibilité
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Le paysage comme un facteur complexe
Discussion
Calcul des taux de dispersion
Principe
I Deux étapes:
1. Choix de la fonction individuelle de dispersiong(.) 2. Calcul des taux de dispersion avec CaliFloPP
I Avantages:
• taux de dispersion non-biaisés,
• prise en compte de la forme géométrique,
• prise en compte des zones vides.
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Analyse de sensibilité
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Discussion
Calcul des taux de dispersion
Exemple
0 500 1000 1500 2000
0.0e+005.0e−071.0e−061.5e−062.0e−062.5e−06
distance (m)
densité 750m500m250m0250m500m750m
750m 500m 250m 0 250m 500m 750m
0 100 200 300 400 500 600 700
0100200300400500600700
0 0.001 0.003 0.004 0.005 0.007 0.008 0.009 0.011
