Journée Capsis du 3 juillet 2007
fc – 16 août 2007, 7.9.2007
Participants (26) :
François de Coligny (INRA AMAP), Antoine Colin (IFN), Benoît Courbaud (Cemagref), Véronique Cucchi (INRA), Jean-François Dhôte (INRA Lerfob), François Goreaud (Cemagref LISC), Sébastien Griffon (INRA AMAP), Thierry Labbé (INRA EPHYSE), Marilyne Laurans (INRA AMAP), Gilles Le Moguedec (INRA Lerfob), Patrice Loisel (INRA LASB), Fleur Longuetaud (INRA AMAP), Lucas Mazzéi (Cirad), Céline Meredieu (INRA EPHYSE), Frédéric Mortier (Cirad), Frédéric Mothe (INRA Lerfob), Marie-Ange Ngo Bieng (Cemagref), Christophe Orazio (IEFC), Thomas Perot (Cemagref), Vivien Rossi (Cirad), Zakaria Saadi (INRA SYSTEM), Sylvie Sabatier (INRA AMAP), Grégoire Talbot (INRA SYSTEM), Oana Vigy (INRA URFM), Holger Wernsdoerfer (Cirad), Rasoul Yousefpour (Institut d'Economie Forestière de Freiburg).
1. Avancement du projet Capsis et la bibliothèque Sketch - F. de Coligny
2. Quelques mots d'introduction sur le module OakPine - F. Goreaud
3. La croissance dans le module OakPine - T. Perot
4. Simuler des états initiaux réalistes dans le module OakPine - M.A. Ngo Bieng
5. Démonstration du module OakPine + discussion - F. Goreaud
6. Projet de transfert - évolution de Sexi dans Capsis - M. Laurans
7. Analyse de sensibilité du modèle Selva sous Capsis - H. Wernsdoerfer
8. The Slip Model - Scalable Landscape Inference and Prediction - B. Courbaud
9. Avancées du projet Hi-Safe - G. Talbot, Z. Saadi
10. Avancées du projet FireParadox - O Vigy, S. Griffon
1. Avancement du projet Capsis et la bibliothèque Sketch - F. de Coligny
Rappel des objectifs du projet Capsis ainsi que des grandes lignes en terme de démarche : acteurs, rôles, licence et charte, architecture logicielle.
Participations a des manifestations et projets depuis un an : réunion CAQ 10 à Bordeaux les 26 et 27 mars 2006, projets européens EFORWOOD, EVOLTREE et suites de SAFE, conférence internationale PMA06 avec article accepté dans IEEE, (+ démarrage de l'ANR Déduction, NDLR 16.8.2007).
Formation Capsis 2007 les 3 et 4 mai, 8 participants de l'INRA SYSTEM, du Cirad UPR Dynamique des Forêts Naturelles, du Centre National de Formation ONF, de l'AFOCEL / FCBA et de l'INRA URFM.
Projets actifs en 2006-2007 :
- Lemoine / Dune - C. Meredieu, T. Labbé (INRA EPHYSE Bordeaux), partenariat avec l'ONF, modélisation du Pin maritime, modèle Peuplement de Lemoine dans Capsis, puis amélioration avec le GIS Coopérative de Données.
- Rockfornet - E. Mermin, E. Maldonado, B. Courbaud (Cemagref Ecosystèmes Montagnard Grenoble), estimation risque lié aux chutes de pierres dans forêts de montagne, intégration et couplage avec modèle Samsara dans Capsis.
- Inventaire Forestier National - A. Colin, M.D. Van Damme, J.L. Cousin (IFN Nogent sur Vernisson), modèle par classes d'âge implémenté, utilisé pour une étude de ressource et de disponibilité en bois en région Auvergne, autres tâches encore en cours.
- AFOCEL / FCBA - C. Deleuze, O. Pain (FCBA Charrey sur Saône), L'INRA, l'IFN et le FCBA ont choisi Capsis pour le projet Sylvogène, le FCBA a choisi d'implémenter certains de ses modèles sous Capsis, objectif : construire un système d'analyse permanent de la ressource pour les Landes de Gascogne.
- OakPine - F. Goreaud, M.A. Ngo Bieng, T. Perot (Cemagref, LISC Aubières et Nogent sur Vernisson) : modèle de dyamique pour forêts mélangées Chêne - Pin sylvestre, basé sur forêt d'Orléans.
- FireParadox - S. Griffon (INRA AMAP), Oana Vigy (INRA URFM PIF), Eric Rigaud (ENSMP Sophia Antipolis), régulation de la dynamique des écosystèmes naturels par le feu, brûlage dirigé. Création d'un éditeur 3D de scènes de combustible pour entrées dans un code de calcul de feu. Création d'une bibliothèque Sketch contenant les bases d'un tel éditeur.
La bibliothèque Sketch (ébauche, croquis, esquisse) a été construite pour permettre la construction de visus et d'éditeurs de scènes 3D schématiques. Le projet FireParadox tient lieu de projet pilote. Une réflexion est en cours à AMAP pour construire un éditeur de scènes 3D généraliste à des fins d'intégration pour l'unité. Le projet EcoPalm pourrait devenir un deuxième projet pilote.
On met l'accent sur le choix de ce que l'on plante et la façon de le planter, le tout basé sur une architecture extensible qui permet de développer les outils nécessaire quand on en a besoin. La structure de données en mémoire est légère, les objets sont placés et peuvent comporter des références externes vers des ressources volumineuses (ex : un fichier ligne élastique AMAP ou des clés identifiant des arbres dans une base de données). On vise la connexion avec des traitements avals (feu, visu, biomasse, lumière, etc.).
La bibliothèque Sketch propose rotation, zoom, panoramique, rendus permutables, visualisation sous forme d'arbre, sélection avec réponse paramétrable, manipulation de lignes et de contours utilisables dans les traitements (ex : planter dans un contour), un prototype a été construit pour planter des maquettes AMAPsim et les visualiser avec AMAP GASP v3 (version 1997 recompilée par S. Griffon) afin de valider les options techniques choisies.
Comme l'année dernière, on note le besoin pressant d'un recrutement supplémentaire pour le projet Capsis, un profil d'Ingénieur d'étude a été produit. Le projet Editeur AMAP dépend également de l'affectation d'une ressource.
2. Quelques mots d'introduction sur le module OakPine - F. Goreaud
Contexte du projet Chêne - Pin et premiers résultats de thèse de Marie-Ange Ngo Bieng.
Intérêt pour les peuplements mélangés, plus de 50% de la surface forestière française (IFN), question : comment fonctionnent ces peuplements et comment les gérer ? Beaucoup de modèles pour les peuplements réguliers ou spécifiques, besoin d'outils. Existant : Samsara (B. Courbaud), modèles de Jean-Marc Ottorini et Noel Legoff à Nancy, Ventoux (Philippe Dreyfus)... peu de modèles, aident notamment à l'élaboration de guides de sylviculture.
L'équipe forêts hétérogènes du Cemagref de Nogent sur Vernisson investit sur le mélange Chêne - Pin sylvestre, base : forêt d'Orléans, grande variété de situations et structures, gérée en grande partie par l'ONF, demande forte de sa part, valeur générique de l'étude de peuplements mélangés feuillus + résineux.
Construction d'un modèle de dynamique = croissance + mortalité + régénération (ces deux derniers ajoutés progressivement).
Deux thèses : T. Perot, choix de l 'échelle et M.A. Ngo Bieng, état initial réaliste.
Aujourd'hui : modèle OakPine1, spatialisé, données moyennes sur peuplement utilisées pour simuler un état initial plus détaillé. L'équipe s'appuie sur un réseau de dispositifs dont 34 cartographiés pour des mesures de croissance et de positions.
Typologies de structures spatiales (début de thèse de M.A. Ngo Bieng) : sur chacun des 34 dispositifs, caractérisation de la structure des peuplements avec des outils, ici la fonction de Ripley (valeurs négatives = régulier, valeurs positives = aggrégé), trois courbes : chênes, pins, chênes + pins, ressemblances, classification hiérarchique ascendante, dispositifs proches et éloignés, groupes.
Quatre grands groupes pour 4 types de structures spatiales pour la canopée, gradient de structures depuis répulsion jusqu'à aléatoire (indépendance). Egalement une typologie pour le sous-étage avec deux grands groupes.
3. La croissance dans le module OakPine - T. Perot
Un modèle de croissance spatialisé construit pour le mélange Chêne - Pin sylvestre en forêt d'Orléans, modèle potentiel (fonction de taille et site) / réducteur (fonction de statut de l'arbre et indice de compétition local) centré sur l'arbre. Pour la croissance, dispositif d'environ 1 hectare.
Choix des dispositifs : 2 types de structures spatiales contrastées, 2 dans "Mélange pied à pied", 2 dans "Mélange par bouquets", stations proches pour essayer d'avoir la même fertilité, sélection des arbres dans le dispositif : échelle stratifiée, par rapport à la taille de l'arbre (circonférence à 1.3 m), limite à 30 arbres par espèce et par dispositif et un indice de compétition local.
Objectif : distribution des variables les plus uniformes possibles, découpage des variables en 10 classes, distribution idéale = trois arbres par classe, distance à la distribution idéale, calcul d'un coût, échantillon final en tirant successivement dans le peuplement des arbres et choix de la configuration pour laquelle le coût est minimum. Listes d'arbres, sondage dans campagne de terrain 101 chênes et 116 pins, carottes, période 2000 - 2005. Cas du chêne : proche du modèle J.F. Dhôte 1991 chêne seul, partie non expiquée due à l'influence du voisinage des arbres, un indice de compétition locale. Cas du pin, même type de modèle. Indices de compétition testés pour prendre en compte les interactions inter et intra spécifiques, rayons de voisinages de 5, 10 et 15 mètres, trois populations distinguées, tout, feuillus et résineux, 7 types d'indices testés. Indices symétriques de compétition (nombre de voisins), asymétriques (lumière), prise en compte de la taille du compétiteur, de la distance entre le sujet et le compétiteur. Classement des indices selon leur performance pour expliquer la croissance. Meilleurs rayon : 10m, tous les arbres dans le voisinage, somme des angles (angle sous lequel un arbre voit son compétiteur). Même processus pour le Pin, 3 indices de tête : rayon de 10m, uniquement les voisins pins, somme des surfaces terrières dans le voisinage.
Limites : une seule fertilité. 5 nouveaux dispositifs en 2007, approfondir l'influence du voisinage local sur la croissance.
Implémentation dans Capsis : module OakPine (préfixe des classes Opi1). Les deux indices retenus sont implémentés, rayon et type de population en paramètre. Pas de temps du modèle annuel.
Discussion : Pour certains dispositifs on a des informations houppier, on pourrait essayer de les relier aux rayons trouvés ; les mêmes indices de compétition valables dans des situations très différentes ? Expliquer l'indice qui ressort, on a déjà des structures spatiales, très difficile dans les dispositifs étudiés.
4. Simuler des états initiaux réalistes dans le module OakPine - M.A. Ngo Bieng
Contexte : peuplements complexes et modèle individu centré, nécessité d'un état initial détaillé, difficilement accessible, conception d'un peuplement virtuel, doit être le plus réaliste possible, s'appuyer sur la caractérisation de peuplements réels. Modèles de structure, caractérisation des dispositifs Chêne - Pin de la forêt d'Orléans par typologie, reconstruction de ces structures spatiales, on considère un plan horizontal, les positions des arbres = un semis de points, 2 couleurs pour l'espèce, utilisation des processus ponctuels (outils mathématiques).
On recherche aggrégation (attraction), aléatoire (indépendance), régulier (répulsion). Aggrégé : processus de Neyman Scott (valeurs de Ripley positives), aléatoire : Poisson, régulier : Hardcore.
Combinaison de ces processus élémentaires, exemple du dispositif 20 : Mélange par bouquets, canopée = forte agrégation de chênes et de Pins : répulsion, sous-étage = chêne aléatoire : relation intertype d'indépendance. 1) centre aggrégats de chênes puis chênes dans un rayon autour. 2) idem pour les pins avec contraintes : répulsion avec chênes, régularité entre pins -> modèle "c7" avec 6 paramètres : nb aggrégats pin, rayon pin, nb aggrégats chêne, rayon chêne, distance répulsion et distance de régularité intra. Ripley et comparaison avec réel. Sous-étage : "se6" avec attraction et répulsion (4 paramètres). Comparaison des courbes avec les données réelles.
Ajustement des modèles sur critère distance euclidienne, somme des carrés la plus faible entre courbe réelle et théorique, recherche des 6 et 4 paramètres qui minimisent les écarts simulé et théorique. Chaque fois, on obtient la combinaison de processus ponctuels qui donne la somme des écarts min. Construction de peuplements virtuels ayant des caractéristiques réelles pour tous les types spatiaux identifiés.
Lien Capsis : initialisation projet à patir de la typologie.
Discussion : possibilité d'ajuster directement les paramètres du processus sur le nuage de points au lieu de la courbe de Ripley qui est déjà synthétique, trouver un processus simple et général pour reproduire de nombreuses réalisations ?
5. Démonstration du module OakPine + discussion - F. Goreaud
Etat initial (i) virtuel généré par par sous populations (comme Samsara), (ii) simulation de la structure spatiale de la typologie (nouveau), (iii) à partir de fichiers.
Exemple : type 1 avec (i) chênes de la canopée, disp=20, nb=74, diamètre moyen=22, écart type=7, hauteur=23 et (ii) pins 162 / 24 / 7, h=23.
6. Projet de transfert - évolution de Sexi dans Capsis - M. Laurans
Modèle de Grégoire Vincent et Degi Harja, il existe déjà un "pont" (bridge) dans Capsis qui permet seulement de lancer des simulations depuis Capsis sans intégration profonde.
Objectif : synthétiser des données dans un modèle agroforestier destiné à l'hévéa en Indonésie, modèle individu centré spatialement explicite et dynamique d'un peuplement pluri spécifique avec houppiers. Modèle potentiel (dbh, Chapman Richards / espèce) * réducteur, relations allométriques h/d, dbh et hauteur du houppier, affectées par l'environnement local de l'arbre. Originalité : réponse adaptative du houppier aux contraintes espace et lumière (modèle Stretch), sensibilité dépendant du stade de développement, groupes fonctionnels.
Réponse adaptative : (i) déformation asymétrique de la couronne, (ii) sensibilité à l'anisotropie de la ressource lumineuse, (iii) réponse globale au niveau de l'arbre, shade avoidance, modification de la relation hauteur diamètre, exemple, privilège de la croissance en hauteur par rapport à la croissance en diamètre sous certaines conditions. Stretch : houppier modélisé comme un solide déformable.
Transfert sous Capsis : convergence d'intérêt pour Sexi dans l'équipe peuplements d'AMAP, volonté d'en faire un outil d'intégration.
Thèse de Cécile Madelaine sur les forêt des Ghâts occidentaux de l'Inde, variabilité inter spécifique de la plasticité des relations allométriques. Evolutions : modalités de calibrage, formation des contraintes biomécaniques.
Thèse de Marilyne Laurans, valeur adaptative de la plasticité morphologique. Impact sur performance individuelle et dynamique du peuplement, influence de l'hétérogénéité spatiale et temporelle des ressources sur la valeur adaptative de la plasticité morphologique.
Modularité nécessaire, module biomcéanique, compartiment biomasse explicite ? et bilan radiatif.
Transfert programmé en 2008 par un informaticien à recruter + Degi Harja avec appui de Grégoire Vincent et Marilyne Laurans.
Discussion : pas de description explicite des racines dans la croissance, un facteur rend compte de la compétition souterraine par rapport aux distances, allométrie pour prédire H en fonction de Dbh cherche à rendre indépendant de l'environnement, notamment local, peut changer rapidemment, calcul indice à chaque pas de calcul, indice Dowkins sur potentiel de croissance et relations allométriques, changement brutal de H / perturbation gérée : c'est l'accroissementt en H qui est fonction du diamètre. Pas d'allométries au sens strict, relation accroissements à des variables d'état. Analyses de sensibilité prévues sur les paramètres de la plasticité morphologique. Houppier = description de l'enveloppe extérieure, pas de véritables branches.
7. Analyse de sensibilité du modèle Selva sous Capsis - H. Wernsdoerfer
Selva est un modèle de dynamique pour forêt tropicale humide. L'espèce Angélique, espèce commerciale majeure et espèces grises. Angélique, cycle de vie : graines, plantules, stade juvénile de 1 à 10 cm de diamètre, stade adulte > 10 cm de diamètre, régénération, croissance et mortalité. Espèce grise, recrutement immédiat d'arbres de 10 cm de diamètre, croissance et mortalité. Analyse du flux de gènes issu de l'arbre mère, génotype de l'arbre paternel tiré au hasard.
Quatre modèles et pas assez de données pour les ajuster, ajustements empiriques, beaucoup de paramètres, sous modèles stochastiques, temps de calcul importants. Quantification de l'impact relatif des facteurs d'entrée sur la variation des sorties, de l'impact de l'exploitation vs impact d'autres facteurs.
Démarche de l'analyse de sensibilité, focaliser sur les 4 modèles, ajustements empiriques tous sur mortalité, plantules, juvéniles, adultes sur pied, adultes par chablis, modèle simple d'exploitation, récolte de tous les arbres avec dbh > 60 cm, cycles d'exploitation avec des durées différentes.
Méthode : décomposition de la variance de la sortie (méthode globale), variation des paramètres, modèle déterministe, approche graphique, modèle stochastique, autre approche.
Simulation : 4 modèles de mortalité et 1 modèle d'exploitation = 5 modèles * 3 jeux, 243 combinaisons * 3 répétitions, 729 simulations. Début 1999 + 1000 ans, phase de stabilisation, simulation d'une durée de 300 ans, surface 36 ha, temps de calcul de 4 jours sous Capsis, 243 fichiers de paramètres et mode script.
Résultats (i) graphiques, mortalité et exploitation / date, impact de la mortalité des juvéniles, (ii) effectifs supérieurs 60 cm diamètre, mortalité des juvéniles tardive, impact exploitation + important, impact de la mortalité des adultes rapide, (iii) diversité génétique, (iv) distance génétique à l'origine.
Conclusion : choix du à modèle complexe et temps de calculs importants, focus sur 4 modèles, problème pour faire varier les paramètres de façon homogène entre les modèles, temps de réaction des sorties +/- long, vérifier les résultats avec un modèle génétique différent.
Résultats : fort impact de la mortalité des juvéniles, améliorer le modèle, exploitation < impact de la mortalité des juvéniles, impact fort sur les effectifs.
Discussion : 1000 ans pour stabiliser : un peuplement à 1000 ans = un état de départ pour l'étude, la conclusion est un peu surprenante du point de vue génétique, modèle de croissance détaillé, modèle génétique grossier, souvent l'inverse, comparaison intéressante, impact fort sur les effectifs avant perte diversité génétique, impact du choix des pères dans ou hors parcelle, nécessité de mesurer plus finement la mortalité des juvéniles, évènement plutot rare, difficile à obtenir, possibilité d'améliorer le modèle de mortalité des juvéniles si l'effet se confirme, mode batch de Capsis pas mal utilisé, capacité accessible moins facilement dans les simulateurs allemands utilisés à Freiburg.
8. The Slip Model - Scalable Landscape Inference and Prediction - B. Courbaud
(Présentation non disponible en ligne)
Duke Universty, Jim Clark et al. Modèle individu centré, spatialement explicite, multi espèces (une trentaine d'espèces à l'hectare dont certaines rares), grands paysages (1 km2), calibré sur deux sites du sud-est des Etats-Unis, inférence des paramètres avec Bayes hiérarchique, effets aléatoires individuels et temporels (années avec meilleure fécondité...), travail important au niveau informatique pour algorithmes efficaces.
Sous modèles : (i) dynamique du peuplement avec établissement des différents stades, mortalité, fécondité, dispersion des graines, (ii) ressources, lumière assez développé, température, moisissure, co2, (iii) modèles de lumière et de dispersion de graines (consommateur en temps de calcul).
Approche Bayesienne, vraisemblance (likelihood), connaissant le modèle et ses paramètres, probabilité d'obtenir les observations, utilisation d'hypothèses a priori sur une distribution de valeurs sur les paramètres (prior), probabilité pour chaque valeur des paramètres en fonction des données qu'on observe.
Hierarchique : probabilités conditionnelles, données > processus, paramètres > hyper paramètres. Données : graines (pièges), mortalité (observée), co2, climat, dbh, canopée, survie..., processus : dispersion, maturation, fécondité, moisissure sol, croissance en diamètre, lumière, riques de mortalité, paramètres : erreurs d'observations, incertitude des processus, hyper paramètres : hétérogénéité...
Fusion des données, processus et structures : prédiction, exemple : accroissement en diamètre arbre avec intervalle de confiance, courbe de croissance arbre par arbre avec intervalle de confiance, si beaucoup de mesures sur un arbre, intervalle de confiance plus étroit.
Interception de la lumière calibrée avec trois sources de données, position et dimension arbre, informations placettes, photo aérienne, observations au sol, classification par strates, l'estimation combine les trois sources de données.
Modélisation synthétique, combinaison des ajustements de plusieurs parties du modèle en bloc, effet annuel modélisé, années meilleures que d'autres, isolation des effets annuels des effets individuels et la variabilité résiduelle.
Simulation, calcul de lumière et dispersion de graines, Slip light model, rayons lumineux, houppiers géométriques, calcul de lumière détaillé, contour des trouées, simplifiée sur le reste de la canopée, fréquence de mise à jour des trouées pour optimiation (tous les ans, tous les 5 ans...), test de l'effet des approximations réalisées sur la dynamique des peuplements.
Dispersion graines, algorithme de dispersion Slip, la fécondité dépend du diamètre et d'un effet individuel de l'arbre, probabilité de trouver un nombre de graine / distance au semencier, coûteux en temps, approximation pour aller plus vite : (i) basée sur la destination : on réunit des semenciers en un méga arbre qui envoie ses graines, regroupements d'éléments par quad trees, la complexité diminue, erreur quantifiée, recherche d'un optimum, inconvénients : les individus féconds peuvent être rares, pas d'exploitation des corrélations temporelles (un individu fécond une année, pas la suivante) ; (ii) basée sur la source : pour chaque arbre fécond, probabilité qu'il envoie ses graines vers les destinations, les zones de destination sont simplifiés avec la distance. Pour des faible densités, (i) meilleurs, fortes densités, (ii) meilleurs en temps de calcul.
Tests en cours sur mélange Tulipier de Virginie, Erable rouge, le Cemagref de Grenoble compte réinjecter ces méthodes dans Samsara sous Capsis.
Discussion : comment est obtenue la fonction de vraisemblance : fonctions simples avec partie déterministe et partie stochastique, par exemple distribution normale. Hypothèses sur la forme de la vraisemblance, des distributions simples de préférence, beaucoup d'hypothèses simplificatrices, quel impact sur les résultats : en statistiques, on fait toujours une hypothèse sur son modèle, avec Bayes, on peut utiliser beaucoup de distributions différentes, approche bien cadrée et hiérarchique pour emboîter les différents niveaux, cadre conceptuel propre et intégration.
Certains arguments de Bayes peuvent s'appliquer aux modèles mixtes, intérêt quand des données arrivent régulièrement, utilisation parce qu'elles sont précieuses, argument plus valable en médecine qu'en forêt ? Cas des espèces rares. Intérêt : processus d'observations très différents et reliés par des processus. Intérêt pour l'IFN avec des observations régulières ?
9. Avancées du projet Hi-Safe - G. Talbot, Z. Saadi
9.1 Compétition pour l'eau - Z. Saadi
Résoudre le cas général de compétition pour l'eau : plantes en compétition dans n voxels enracinés. Cellules de sol carrées, voxels souterrains, racines, chaque voxel contient des racines d'arbre et de culture. Culture, enracinement 1D (profondeur), arbre 3D, modèle mathématique à base physique, Root Water Extraction System (De Willigen and Van Noordwijk, 1995), une plante est décrite par 6 paramètres physiques qui contrôlent son aptitude à extraire l'eau du sol. Paramétrisation hydrodynamique du sol.
Passage d'une plante à plusieurs en compétition, classement des plantes par rapport à leur potentiel au temps précédent, résolution d'équations, algorithme de résolution numérique au pas de temps journalier, sol, plante, données climatiques, un modèle simplifié linéaire, utilisé dans le modèle Wanulcas développé à l'ICRAF.
Simulation, exemple d'une séquence pluvieuse, calcul des prélèvements culture et arbre, comparaisons HiSafe et Wanulcas, anomalies lors des périodes de dessèchement avec le modèle linéaire, extraction linéaire, pas représentatif, idem pour teneur volumique en eau des oscillations. Séquence sans pluie, à l'approche du point de flétrissement, comparaison, les modèles linéaires et non linéaires sont proches.
Conclusions et perspectives, choix des modèles : non linéaire meilleurs pour estimation des paramètres, agir sur le maillage, linéaire plus rapide et facile à mettre en oeuvre, raffiner l'extraction en agissant sur un paramètre particulier identifié.
Discussion : le paramètre en question devrait peut-être devenir une variable dynamique pour éviter une évolution erratique.
9.2 Avancées sur le module de compétition pour la lumière dans HiSafe - G. Talbot
Modèle de lumière inspiré de celui du modèle Mountain (B. Courbaud), l'arbre est un ellipsoide, prise en compte de la pente plus parallèle au bord de la scène, scène virtuelle avec tore, maintenant court-circuitable selon une ou deux directions, exemple arbre en lisière de parcelle.
Rayonnement incident : diffus + direct, modifié, répartition du rayonnement direct entre les secteurs, lancer de rayons avec calcul du trajet dans les arbres, loi d'atténuation du rayonnement, modélisée par la loi de Beer avec hypothèse de répartition aléatoire des feuilles, en fait les feuilles sont agrégées.
Prise en compte de l'agrégation du feuillage, (i) description plus fine de la géométrie des arbres, complexité, (ii) méthode choisie, modification de la loi d'atténuation avec un paramètre supplémentaire. Estimation du paramètre d'atténuation, comparaison ligne élastique AMAP noyer avec un ellipsoide (simplification), choix d'un ellipsoide pour la maquette, utilisation de MIR (J. Dauzat).
Interception rayonnement par les cultures, considération de la hauteur de la culture avec hétérogénéité, ombrage d'une culture sur une autre culure, adaptation de l'algorithme de lumière, reste à trouver un coefficient d'atténuation pour les cultures.
Discussion : calibration sur des photos hémisphériques, bonne adéquation, problème récurrent : surestimation du rayonnement transmis au pied des arbres, partie tronc mais pas suffisant pour expliquer.
10. Avancées du projet FireParadox - O Vigy, S. Griffon
Editeur de combustible et de scènes 3D, génération de scènes de végétation, visualisation de l'effet du feu sur les arbres, visualisation de la dynamique de repousse après feu.
FireParadox : Projet Intégré européen de mars 2006 à février 2010, 4 ans, 31 partenaires, 13 pays. Module FireParadox dans Capsis, préparation des fichiers pour le module de calcul de feu. Mesures de terrain, description espèce, combustible, rameaux, description terrain, recouvrement, indice d'agrégation. Base de données, précédemment profil de génération 2D et feu 2D, actuellement une base de données individu et particule, éditeur 3D Capsis, modèle de feu 3D.
Dynamique prenant en compte les gestions DFCI et forestières pré et post-incendies. Peuplement initial, débroussaillage, élagage et éclaircie, incendie, interventions post-incendie.
Développement jusqu'à fin 2008, entrée : combustible dans la base de données, houppiers représentés avec 3 types de cubes contenant des fractions volumiques. Base de données db4o (objets, en java), éditeur de combustible en cours, base de données en cours sur le net.
Modes de génération d'une scène : (i) fichier scène, un inventaire spatialisé, (ii) scène vide puis ajouts interactifs, (iii) paramètres de terrain, pour chaque espèce : hauteur, recouvrement, agrégation (...), contraintes de positionnement réglementaires.
Interface de l'éditeur, rotation, déplacement, zoom, sélection..., onglets, état de la scène actualisé, objets de la scène, réponse à la sélection, éditeur de patrons, rendu...
Editeur de patrons (terminé) par S. Griffon, une forme type attribuée à une espèce avec dimensions et milieu ouvert / fermé. Rendu : sucettes / patrons par espèces, par strates, par impacts suivant cahier des charges. Sorties : fichiers pour le modèle de feu, description en mode raster, fractions volumiques spatialisées, changement de maille.
Effets du feu, niveau d'impact, tronc : hauteur de carbonisation min et max, houppier : hauteur de défoliation et de roussissement. Pour les obtenir : (i) à dire d'expert (dans telle zone, pour tel individu, pour telle espèce, les combustibles subissent tel impact), (ii) après simulation, variables de sorties : températures et houppiers consommés, hauteurs de flamme.
Discussion : après défoliation, il existe des suivis après incendie ? travail sur le Pin, suivi après feu, les Protugais sont dans le projet, ici, Chêne vert, Pin d'aleps. Rôle entre les équipes ? équipe URFM PIF (Prévention des Incendies de Forêts) : 2 personnes sur modèle de feu en 3D avec américains, Oana travaille sur l'intégration des données dans la base de données et constitution du fichier d'entrée feu. Ce travail d'ingénierie se publie-t-til facilement ? Non, pas facilement. Quels problèmes pour interfacer le simulateur avec la base se données ? Base de données objets, différent de relationnel classique, trouver un serveur pour la base de données (serveur final non encore acheté), interfacage technique en cours. IFN se pose des questions similaires sur interfacage simulateur / bases de données, échanges possibles. Quel intérêt de passer par Capsis ? Repousse après feu, génération de scènes initiales avec la bibliothèque Spatial (F. Goreaud), éditeur de scènes 3D.
11. Les nouveautés, les projets autour des modèles Pin maritime dans Capsis - C. Meredieu, T. Labbé, F. de Coligny
Le modèle PP3 continue à s'enrichir, utilisation pour comparer des volumes de bois juvénile, travail de thèse de L. Bouffier (Biogeco), utilisation pour comparer des quantités de bois mort après les récoltes, travail de thèse de A. Brin (Biogeco), les modèles de biomasse sont importants.
Un nouveau module : Lemoine, des modèles de croissance de type peuplement, priorité : modèle pour la Dune littorale du Sud-Ouest, équations calibrées par B. Lemoine en 1997, structure du code basé sur le module ISGM (Hong LingXia).
Pourquoi un modèle de peuplement ? réponse à une demande de l'ONF pour aider à la construction du nouveau guide de sylviculture de l'ONF, volonté de poursuivre le développement de modèles de peuplement simplification, liaison simplifiée avec l'économie, passage à l'échelle régionale, liaison avec des modèles à base de processus ?
Présentation succinte du modèle Lemoine (simple et efficace), 3 variables principales, hauteur dominante, circonférence dominante, circonférence moyenne, 2 variables associées, hauteur moyenne, volume commercial bois fort de l'arbre moyen. Pas de mortalité, rendre compte de l'effet de l'éclaircie.
Initialisation : forcément un peuplement virtuel, travail nécessaire pour peuplement réel, évolution sous forme de scénarios, âge départ, final, éclaircies dans une table, parlant pour les interlocuteurs de l'ONF, combinable avec les interventions Capsis.
Sorties : circonférence en fonction du temps, circonférence dominante, de l'arbre moyen et individuelle, peut servir à comparer les modèles arbre et peuplement. Un export issu de PP3 au format HTML repris : bilan scénario.
Suites pour ce module : transmission à l'ONF, en cours de comparaison avec le programme de B. Lemoine (à l'air correct), évaluation de ce modèle avec les nouvelles données mesurées dans le Gis coopérative de données (base de données relationnelle sur serveur distant), ajout des données de calibration du modèle Dune, intégration simplifiée des fichiers ONF ou bien interrogation base de données GIS qui les contiendra, travail sur la croissance initiale et la première éclaircie, peuplements issus de semis, mortalité, quelles différences, interfacage avec les données IFN, permettrait l'évaluation de ce modèle avec des données plus anciennes que celles du GIS.
Projet Eforwood : utilisation de PP3 pour tester des scénarios régionaux, couplage avec la qualité des bois, manque branchaison, travail en cours (dans Escen mais cher ou dans Capsis...).
Projet Sylvogène : deux tâches de ce projet concernent Capsis : (1) mise en place d'un outil de suivi de la ressource au niveau régional, (2) un projet formalisé de diffusion du modèle Pin maritime PP3 vers la forêt publique et privée : identification des prescripteurs grâce à une première séance en juin 2007 : 20 personnes environ, un cdrom distribué à tous les participants avec péremption en fin 2007 pour réfléchir à la distribution du modèle et fournir une version actualisée des réflexions des utilisateurs.
Distribution : évaluation des risques et des conséquences, risque faible d'utilisation délétère d'un modèle car les utilisateurs forestiers sont avant tout des experts de leur forêt et utiliseraient le modèle comme un des outils au service de leur expertise, de plus la formation initiale avant remise du modèle permet d'éviter cet écueil, risque plus important de dévaloriser les scientifiques à la vue d'un peuplement bizarre. Plus intéressant : retour critique des gestionnaires.
Amélioration des domaines de validité et de la carrosserie, faire connaître PP3 pour l'utiliser, les prescripteurs sont partis avec des données réelles et ont vu ce qu'on fait l'ONF, le CRPF et le CPFA.
Projet de l'ANR Déduction (Sophie Martin, Cemagref LISC) : La gestion durable des forêts tempérées et différents usages des territoires à Madagascar.
Changement climatique via changement de fertilité, échelle du massif, la fertilité baisse au court du temps pour l'espèce A, l'espèce B a une productivité qui augmente parce que mieux adaptée au nouveau climat. Au début, massif équilibré, récolter A, remplacer par B, les revenus et la production doivent rester corrects, utilisation d'une mortalité exogène due aux tempêtes et aux ravageurs.
Un nouveau module dans Capsis (Mustard NDLR) : plusieurs parcelles, plusieurs espèces, éclaircie, économie, générique.
Perspectives annoncées pour les modèles Pin maritime en 2007 : dans PP3, ajout mortalité, suivi bilan minéralomasse, par billon exporté, travail sur les volumes, plus de choix, évaluation des modèles, couplage avec GIS coopérative de données. Dans Lemoine, ajout domaine de calibration, ajout paramètres Landes, évaluation du modèle. 2007/2008 : connexions fichiers Excel ou directement à la bdd GIS coopérative de données ? mode script pour Lemoine et PP3, interface bdd IFN, accès aux paramètres des équations, amélioration visu des volumes, visualisation du domaine de calibration des équations principales.
Discussion : concurrence simulation ressource régionale avec les Finlandais ? avec interfacage bdd IFN, Capsis PP3 pourrait fonctionner au niveau régional, a déjà été fait par l'IFN, faut-il se tourner vers Escen ou l'interfacage IFN sera-t-il assez rapide pour répondre dans le temps d'Eforwood ? L'IFN devrait être moteur. On doit savoir quelle science on fait en fonction des besoins. Ressuciter les modèles de Lemoine nécessite un reparamétrage, prévu. Pour la Dune, très documenté par B. Lemoine (pas le cas pour la Lande) et ensemble des données disponibles, on peut avoir un outil neuf, poser des questions nouvelles. Pour valoriser le travail dans Capsis, trouver une application qui se valorisera en elle-même gène un peu, souvent les articles les plus référencés longtemps après sont des grands articles ou de lancement thématiques ou de description de nouvelles méthodes ou techniques. Capsis joue ce rôle pour la communauté, langage de description d'objets forestiers, serait bien qu'on publie régulièrement, prévu : Capsis + Ventoux avec P. Dreyfus, un système unifié français, les actes de colloques bien pour sciences de l'ingénieur mais pas assez visible dans le milieu scientifique.