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Aide à la décision pour la gestion durable des agrosystèmes

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Aide à la décision pour la gestion durable des agrosystèmes. Une collaboration avec l’INRA à travers deux (nouveaux) projets « ADD »… Olivier Naud, Serge Guillaume. Journées Cemagref Modélisation 3-4/10/2005. CASYS: technologies pour la CAractérisation des éco et agroSYStèmes.

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aide la d cision pour la gestion durable des agrosyst mes

Aide à la décision pour lagestion durable des agrosystèmes

Une collaboration avec l’INRA à travers deux (nouveaux) projets « ADD »…

Olivier Naud, Serge Guillaume

Journées Cemagref Modélisation

3-4/10/2005

casys technologies pour la caract risation des co et agrosyst mes
CASYS: technologies pour la CAractérisation des éco et agroSYStèmes

4 axes du TR:

  • Vision numérique pour la caractérisation des végétaux
  • Spectrométrie et chimiométrie pour la caractérisation des végétaux
  • Caractérisation du sol par des capteurs physiques
  • Outils de modélisation pour la caractérisation des agrosystèmes

Décision pour l’action

a griculture et d veloppement d urable umr itap
Agricultureet Développement Durable UMR ITAP
  • Projet GeDuQuE:

Innovations agro-écologiques et organisationnelles pour une Gestion Durable de la Qualité de l’Eau (GeDuQuE) dans des régions de monoculture à forts niveaux d’intrants phytosanitaires

U(M)Rs INRA APC, Innovation, LAMETA, LISAH, LISTO, SYSTEM + CIRAD Horticulture, Sys Bananes-Ananas, + TETIS

  • Projet Vin et Environnement

Quelles interventions publiques et privées pour réduire l’utilisation des traitements phytosanitaires dans le secteur du vin ?

U(M)Rs INRALORIA, Santé Végétale, Oenologie-Ampélologie + ENITAB EGERIE

chelles de gestion
Échelles de gestion
  • 3 piliers du développement durable
    • durabilité environnementale
    • équité sociale
    • viabilité économique
  • Principales échelles considérées dans les travaux ITAP sur ces projets:
    • Parcelle
    • Exploitation
    • Bassin Versant
  • Interprétabilité nécessaire à chaque échelle
r duire impact environnemental
Réduire impact environnemental

Des « Bonnes pratiques » à la gestion du risque

  • Améliorer les procédés de pulvérisation
  • Stratégies prophylactiques
  • Adapter les doses à la végétation
  • Réduire le nombre de traitements
    • Par une meilleure connaissance-évaluation du risque
    • Travaux « Protection Intégrée de la vigne » et analyse des processus observation-décision
  • Cultures intercalaires « de service » en approche multi-objectifs

Vigne consomme 30% des fongicides

pour 3,7% de la SAU

r gles th oriques la parcelle
Règles théoriques à la parcelle
  • Capitalisation recherche académique et expérimentale
  • Formalisation des savoir-faire
  • État parcelle défini / maladie
  • incertain & raisonnement approximatif/qualitatif
  • Mathématiques appliquées candidates:

Logique floue

Formaliser: effet transfert, et effet miroir

r gle th orique r gle op rationnelle
règle théorique  règle opérationnelle
  • Échelle de décision sanitaire
    • Ceps, Parcelle, Groupe de parcelles ?
  • Échelle de mise en œuvrecontraintes technico-économiques
    • Parcelles voisines et distantes, portance
    • Ressources humaines et matérielles
    • météo…
    • Temporel: calendrier, durées
  • Mathématiques appliquées candidates:

Systèmes à Événements Discrets (SED)

probl matique 1
Problématique 1

Niveaux, strates de Décision,

ou Processus de décision ?

de la strat gie la r gle de d cision
De la stratégie à la règle de décision
  • Une stratégie (ex. mildiou de la vigne) :
    • Retarder le premier traitement
    • Raisonner les renouvellements sur facteurs climatiques
  • Choix d’indicateurs pertinents
    • Foyers infectieux ou modèle d’alerte (EPI)
    • Pluie, température, évolution foyers, phénologie

Variables en temps continu ou événements

  • Formalisation de règles
    • Écriture informelle puis mathématique
      • logique floue
r gle th orique r gle op rationnelle1
règle théorique  règle opérationnelle
  • Échelles
    • décision sanitaire
    • mise en oeuvre
  • Méthodologies pour les combiner :
    • « Inférence » floue (application des règles)
    • Propagation de contraintes (sélection des possibles)
    • Simulation système dynamique (SED)
  • Ces 3 méthodos sont complémentaires et utilisées par l’équipe
simulation dynamique
Simulation dynamique
  • Logique (floue ou binaire) sanitaire
  • Ressources, dates, durées
  • Cadres formels des SED
    • Réseaux de Petri
    • Statecharts = combinaison d’automates
exemple d automates

1

Ressources

parcelle

1

2

pulverisateur

3

operateur

occupee

occupee

occupe

p1

occupe

p2

p3

/r1libre=0;

/r2pret=0;

/r3dispo=0;

libre

r1

pret

r2

r2

disponible

/r1libre=1;

/r2pret=1;

/r3dispo=1;

2

Traitements

[EPI>-12]

foyers_primaires

[Temperature>10]

risque

[EPI<-12]

pluie_annoncee

traiter_si_pluie

developpement

[Temperature<10]

grave du mildiou

[EPI<-12]

/r1;r2;r3

[r1libre && r2pret && r3dispo]

/p1;p2;p3

Traitement

Exemple d’automates

Automate

« Ressources »

Automate

« Raisonnerle 1er traitement »

(mildiou)

exemple d automate ici mildiou
Exemple d’automate (ici : mildiou)

EPI = Etat Potentiel-Infectieux

2

Traitements

[EPI>-12]

foyers_primaires

[Temperature>10]

risque

[EPI<-12]

pluie_annoncee

traiter_si_pluie

developpement

[Temperature<10]

grave du mildiou

(ressources disponibles ?)

[EPI<-12]

/r1;r2;r3

[r1libre && r2pret && r3dispo]

/p1;p2;p3

(rendre les ressources)

Traitement

Exemple de raisonnement pour un premier traitement

probl matique 2
Problématique 2

Spatial:

changement d’échelle et décision

changement d chelle spatiale
Changement d’échelle spatiale
  • Aggrégation
    • Choix ou conception d’opérateurs pour réaliser abstraction nécessaire au niveau supérieur
      • Moyenne, min, max, intégrale floue,…
  • Interpolation (dans domaine apprentissage)
  • Extrapolation (en dehors du domaine appris)
  • Interprétabilité
  • Extension de la logique floue au spatial :
    • Voir exposé JN Paoli & L Lardon
projets compl mentaires pour itap casys
Projets complémentaires pour ITAP/CASYS
  • GeDuQuE:
    • Analyse spatiale des impacts par raisonnement hydrologique approché (règles et zones floues)
    • Analyse et modélisation par règles floues de l’ordonnancement flexible des opérations de protection des cultures
  • Vin et Environnement:
    • Analyse et conception des processus d’observation et de décision à différentes échelles
    • Règles floues par maladie et leur couplage
    • Modélisation et simulation par Système à Événements Discrets (SED) des processus et des ressources
volution des objets de recherche
Évolution des objets de recherche
  • Logique floue:
    • De l’agro-alimentaire aux procédés culturaux et la caractérisation spatiale
  • Systèmes dynamiques (SED,…)
    • De la simulation et la supervision de systèmes mécatroniques à l’aide à la décision pour les systèmes de culture en passant par la logistique d’exploitation forestière
mod les et strat gie d quipe
Un double objectif:

Production de connaissances, mathématiques appliquées = outil de dialogue transdisciplinaire

Identification de stratégies capteur avec scientifiques « optique » et « champs électromagnétiques » du TR

Modèles et stratégie d’équipe

Eco-physiologie

Pathologistes

Agro. sys. Culture

Agro. Socio-technique

Économie

Hydrologie

Partenaires INRA

liens sur la toile
UMR SV http://www.bordeaux.inra.fr/umrsv/

OetA:ECAVhttp://www.bordeaux.inra.fr/ecav/

LORIAhttp://www.ivry.inra.fr/loria/

EGERIEhttp://www.enitab.fr/recherche/egerie.asp

INRA-EAhttp://www.inra.fr/ea/

INRA-SPEhttp://www.inra.fr/spe/

INRA-SAE2http://www.inra.fr/esr/

APChttp://www.antilles.inra.fr/apc/presentation.html

Horticulturehttp://www.cirad.fr/fr/pg_recherche/ur.php?id=49

Innovationhttp://www.montpellier.inra.fr/internet/recherche/unites/unites/innovation.html

LAMETA http://www.montpellier.inra.fr/lameta

LISAHhttp://sol.ensam.inra.fr/lisah/

LISTO http://www.dijon.inra.fr/units/listo.htm

Sys Bananes

http://www.cirad.fr/fr/pg_recherche/ur.php?id=48

SYSTEMhttp://www.montpellier.inra.fr/internet/recherche/unites/unites/system.html

TETIS http://www.teledetection.fr

INRA-SAD http://www.inra.fr/sad/

INRA-SAE2 et INRA-EA

Liens sur la toile
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