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 Clermont-Fd 4/10/05

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 Clermont-Fd 4/10/05

Agriculture et 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 INRA LORIA, Santé Végétale, Oenologie-Ampélologie + ENITAB EGERIE Clermont-Fd 4/10/05

3 piliers du développement durable 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 Envir: parcelle et bassin Socio: exploitation (producteur) et bassin (espace commun) Eco: exploitation Clermont-Fd 4/10/05

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 Clermont-Fd 4/10/05

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 Clermont-Fd 4/10/05

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) Clermont-Fd 4/10/05

Niveaux, strates de Décision, ou Processus de décision ? Problématique 1 Niveaux, strates de Décision, ou Processus de décision ? Clermont-Fd 4/10/05

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 Clermont-Fd 4/10/05

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 Clermont-Fd 4/10/05

Logique (floue ou binaire) sanitaire Ressources, dates, durées Simulation dynamique Logique (floue ou binaire) sanitaire Ressources, dates, durées Cadres formels des SED Réseaux de Petri Statecharts = combinaison d’automates Clermont-Fd 4/10/05

« Raisonner le 1er traitement » Exemple d’automates Traitements 2 Ressources 1 operateur 3 pulverisateur Traitement parcelle developpement grave du mildiou traiter_si_pluie foyers_primaires risque occupee disponible pret occupe libre p1 /r1libre=0; p2 /r2pret=0; r1 /r1libre=1; p3 /r3dispo=0; r2 /r2pret=1; /r3dispo=1; [EPI>-12] [Temperature>10] /r1;r2;r3 [EPI<-12] [Temperature<10] pluie_annoncee [r1libre && r2pret && r3dispo] /p1;p2;p3 Automate « Ressources » Automate « Raisonner le 1er traitement » (mildiou) Clermont-Fd 4/10/05

Exemple d’automate (ici : mildiou) EPI = Etat Potentiel-Infectieux Traitements 2 [EPI>-12] foyers_primaires [Temperature>10] risque [EPI<-12] traiter_si_pluie pluie_annoncee [Temperature<10] developpement grave du mildiou [EPI<-12] (ressources disponibles ?) /r1;r2;r3 [r1libre && r2pret && r3dispo] /p1;p2;p3 (rendre les ressources) Traitement Exemple de raisonnement pour un premier traitement Clermont-Fd 4/10/05

changement d’échelle et décision Problématique 2 Spatial: changement d’échelle et décision Clermont-Fd 4/10/05

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 Clermont-Fd 4/10/05

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 Clermont-Fd 4/10/05

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 Clermont-Fd 4/10/05

Modèles et stratégie d’équipe Un double objectif: Production de connaissances, mathématiques appliquées = outil de dialogue transdisciplinaire Eco-physiologie Pathologistes Agro. sys. Culture Agro. Socio-technique Économie Hydrologie Partenaires INRA Identification de stratégies capteur avec scientifiques « optique » et « champs électromagnétiques » du TR Clermont-Fd 4/10/05

Liens sur la toile UMR SV http://www.bordeaux.inra.fr/umrsv/ 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 UMR SV http://www.bordeaux.inra.fr/umrsv/ OetA:ECAV http://www.bordeaux.inra.fr/ecav/ LORIA http://www.ivry.inra.fr/loria/ EGERIE http://www.enitab.fr/recherche/egerie.asp INRA-EA http://www.inra.fr/ea/ INRA-SPE http://www.inra.fr/spe/ INRA-SAE2 http://www.inra.fr/esr/ Clermont-Fd 4/10/05