F. de Coligny - v1.2 - 28 juillet 2004
Daniel Barthélémy (INRA AMAP), François de Coligny (INRA AMAP), Guillaume Cornu (Cirad forêt), Benoît Courbaud (Cemagref), Pierre Couteron (ENGREF AMAP), François Goreaud (Cemagref), Sylvie Gourlet-Fleury (Cirad forêt), Thierry Labbé (INRA Ephyse), Jacques Labonne (INRA Ecobiop), Isabelle Lecomte (INRA System), Gilles Le Moguédec (INRA Lerfob), Céline Meredieu (INRA Ephyse), Sandrine Perret (Cemagref), Raphaël Pelissier (IRD AMAP), Christian Pichot (INRA URFM), Christophe Pradal (Cirad AMAP), Laurent Saint-André (Cirad Forêt), Sylvain Turbis (Québec MRNFP-DRF), Patrick Vallet (INRA Lerfob)
La 6ème
journée Capsis s'est tenue au Cirad à Montpellier le 23
juin 2004. Cette réunion annuelle est un lieu d'échange
et de discussion autour de la plate-forme de modélisation de
la dynamique forestière Capsis. La réunion
organisée
par l'UMR AMAP s'organise autour de présentation des projets
en cours ou prévus et laisse une large part aux discussions.
La plate-forme est dans une phase d'intégration de modèles. Les principales actions depuis un an ont concerné la méthode de travail, l'amélioration de certaines fonctionnalités, l'enrichissement de la documentation intégrée ou sur le site Capsis et la formation.
En ce qui concerne la méthode de travail, le système de partage de codes sources CVS a été introduit en parallèle des autres outils de développement (gestionnaire de fichier et éditeur simples, compilateur standard, client cvs et outil de recompilation de projets en java). Il permet à chacun de travailler sur une copie locale complète de la plate-forme sur sa machine et d'opérer des synchronisations à la demande avec une version de référence centralisée sur le serveur CVS capsis.cirad.fr. La remontée des modifications locales ainsi que la récupération des modifications apportées à la plate-forme par les autres membres de la communauté de développement Capsis se font au travers d'un outil portable : SmartCVS (version communautaire libre). Cette méthode de travail a permis d'accélérer et de faciliter les échanges de codes entre les membres du réseau Capsis.
La liste des modèles de croissance ou de dynamique
forestière intégrés ou en cours
d'intégration dans Capsis comporte maintenant 24 projets. Cette
liste est consultable sur le site Capsis qui a
déménagé vers http://capsis.free.fr/ ou il
n'y a plus de publicité. Une rubrique Publications est apparue
sur le site Capsis pour recenser les parutions autour de la plate-forme.
Sur le site Capsis, la rubrique Documentation s'est enrichie de
plusieurs fiches techniques traitant chacune un sujet de manière
synthétique et complète (fiche d'installation,
sélection dans les visualiseurs, assemblage d'une version pour
diffusion...). La documentation en ligne de Capsis a été
enrichie par la rédaction d'une aide générale et
d'un tutoriel disponibles en français ou en anglais suivant la
langue choisie au lancement du logiciel.
Des amélioration ont été apportées au
système d'extensions par la possibilité de pose
interactive de vétos, et au système de groupes qui a
été revu entièrement. Le nouveau système
est plus souple (utilisation naturelle du complémentaire) et
applicable aux arbres coupés lors des interventions. Il est par
exemple possible de consulter l'histogramme des arbres éclaircis
par classes de diamètre (pour les modèles individu
centrés pour le moment). Conjointement au travail sur les
groupes, les filtres de sélection ont été revus,
consolidés et leur interface est maintenant plus pratique.
Une formation pour les modélisateurs Capsis s'est tenue
à Montpellier en mai 2004, elle a touché 10 personnes.
Plusieurs opérations de transfert vers les gestionnaires
forestiers sont en cours autour des modules Fagacées
(Chêne, hêtre), PP3 (Pin maritime), Mountain et Samsara
(Pessières de montagne), PNN (Pin noir) et Ventoux
(hétérogène).
En plus des contacts réguliers avec Sylvain Turbis et Daniel
Mailly (Québec, MNRFP) qui travaillent dans Capsis depuis deux
ans, des contacts ont été récemment pris par des
partenaires étrangers pour évaluer l'intérêt
d'une participation de leur part au
projet : Dave Pont (Nouvelle Zélande, Forest Research),
Christian Higuera (Chili, Fundacion Chile), Jean-Pierre Saucier et Art
Groot (Ontario, Can. Forest Service).
L'utilisation de CVS peut parfois induire des problèmes techniques qui ont été abordés. Le plus courant est l'oubli de déclarer au système certains nouveaux sources qui manquent ensuite aux autres développeurs au moment de la compilation. Le problème est résolu par téléphone ou par mail. En cas de questions plus sérieuses, il est possible de contacter le support technique ;-)
Le nouveau mécanisme en cours de développement dans
Capsis concernant la mémoire des arbres coupés pendant
une éclaicie apportera une solution au problème de leur
détection jusqu'alors. Il n'est pour le moment disponible que
pour les modèles individus centrés.
Le projet européen Safe concerne l'agroforesterie, il
s'appuie sur Capsis pour la partie informatique. Le choix de Capsis
s'est en partie justifié par la réutilisation du
modèle de bilan radiatif développé par
Benoît Courbaud. Ce modèle a été
adapté pour Safe. Pour la partie agronomique, c'est le logiciel
STICS (INRA Avignon) qui a été choisi. Une connexion
dynamique a été établie entre le module en Java
dans Capsis et une version de Stics en C. Plusieurs outils ont
été écrit concernant l'exportation des
données simulées pour validation en dehors de Capsis.
Certains proposent des profils d'exportation sauvegardables et
s'appuient sur l'introspection. La question d'une exportation ou d'une
connexion dynamique avec R est à l'étude.
Gilles Le Moguedec met en garde a propos
du presse bouton en statistique : chaque problème est
particulier et l'utilisateur doit se poser lui même les
questions. Il n'en reste pas moins qu'on peut envisager d'automatiser
certains traitements répétitifs.
La question du rapprochement des valeurs
calculées avec des valeurs mesurées se pose pour les
exportations (Safe, par saisie) mais aussi plus
généralement pour les graphiques dans Capsis (PP3). Une
idée intéressante serait de pouvoir charger un projet
Capsis ne contenant que des données réelles pour
réutiliser les outils existants en bénéficiant des
groupes. Il faufrait prévoir la prise en compte de
données réelles pour une étape donnée ou
pour des scénarios complets, prévoir la
possibilité de données manquantes. Ce système
pourrait servir à valider un module ayant subi d'importantes
modifications a partir de données simulées avant
modifications et sauvegardées.
Le module Samsara est une évolution du module Mountain
(monospécifique), étendu à plusieurs
espèces avec houppiers ellipsoides ou paraboloides. L'un des
objectifs est de simuler la dynamique de hêtraies
sapinières.
Une modifications notable par rapport à Mountain est la
régénération individu-centrée avec
l'apparition de semis installés. La mortalité prend en
compte plusieurs phénomènes, dont la lumière
disponible, la senescence et que les chablis multiples.
De nouveaux outils ont été développés
par B. Courbaud, dont des tables : types de peuplements ONF ou
Variables d'éclairements. Ces outils sont utilisés pour
des analyses temporelles sur environ 1000 ans de la dynamique :
moyennes temporelles, ecarts types, constance, permanence (Thomas
Cordonnier).
Le Cemagref possède une grappe de calcul (groupe
d'ordinateurs puissants utilisables en parallèle) qui a
été utilisée par Thomas Cordonnier,
François Goreaud, puis Benoît Courbaud pour lancer des
simulations longues sous Capsis. Grâce à un compte
d'accès, il est possible de télécharger Capsis par
ftp vers la grappe, puis de lancer les simulations en mode Script au
travers d'un terminal distant. Ce dispositif est sous utilisé au
Cemagref et des accès par des partenaires sont peut-être
envisageables.
Le centre de calcul de Montpellier
dispose également de puissance de calcul disponible sur
réservation (D. Barthélémy).
Actions en cours :
1. un article est en cours de rédaction sur l'auto
éclaircie dans Samsara ;
2. un travail est commencé sur la dynamique à long terme
et l'étude des conditions nécessaires à
l'établissement d'une mosaïque stable dans le peuplement,
3. Xavier Gauquelin et Jacques Fay (ONF DT Rhône Alpes) sont
maintenant autonomes sur la mise en oeuvre d'un martellodrome sur 1
hectare dans Capsis ;
4. formation : des TP FIF chaque année à l'ENGREF ;
5. un travail est en cours sur des préconisations concernant la
gestion des forêts alpines avec l'ONF (préconisations
testées sous Capsis, puis évaluées) ;
6. des contacts avec le CRPF qui commence à être
intéressé ;
7. le couplage de Samsara avec Foréole (Philippe Ancelin) permet
des études de risque lié au vent : définition des
propriétés de la contrainte vent, obtention des
contraintes dans le tronc et moment à l'encastrement
calculés en considérant l'effet poids. Possibilité
de comparaison avec la contrainte de rupture dans le tronc ou à
la base pour déduire la casse ou le déracinement. Outils
récapitulatifs (cartes, histogrammes...). Un article est soumis
à Forest Ecology and Management.
Rappel des objectifs de la bibliothèque genetics :
formaliser, informatiser, simuler et évaluer les interactions
entre processus sylvicoles et génétiques. On peut
considérer des individus vrais ou des populations sources de
flux de gènes. Les arbres sont spatialisés et on
considère le court à moyen terme, soit à peu
près l'échelle de la gestion forestière (quelques
centaines de cycles), ce qui permet de garder l'historique en
mémoire. Les calculs génétiques sont
différés pour éviter de calculer des
génotypes pour des arbres jeunes qui mourront avant de se
reproduire. L'information est discrétisée sous forme de
chromosomes, locus, allèles. On considère les effets
génétiques : diversité neutre ou effet
sélectif des allèles. Le phénotype est égal
au génotype + l'environnement.
Dans genetics, sont codés la meiose et la fécondation.
On ne s'est pas intéressé à la mutation à
cause de l'échelle de temps considérée : court ou
moyen terme. Le calcul de la consanguinité est
différé
également, elle nécessite l'historique des simulations en
mémoire. Des fonctions d'exportation sont disponibles vers
Genepop, Spagedi et Postgres, ce dernier pour des connexions vers R.
Un repositionnement de la bibliothèque est envisagé
pour des objets spatialisés mobiles (projet Bidasoa, J. Labonne,
voir plus loin). La spatialisation n'est pas utilisée dans la
bibliothèque et une adaptation technique devrait permettre
l'utilisation de cette dernière pour des animaux. G. Cornu a
déjà démarré une adaptation a base
d'interfaces plus générales. Dans Bidasoa, on s'appuira
vraisemblablement sur des individus vrais pour les adultes et
peut-être des cohortes pour les alevins, ce que la
bibliothèque permet.
La bibliothèque Spatial contient des outils pour
générer et analyser la structure de peuplements mono
spécifiques. Il s'agit d'ajouter des méthodes pour
traiter plusieurs populations, soit plusieurs espèces, soit
plusieurs catégories d'arbres de la même espèce.
Pour Capsis, il est principalement question de caractériser
la structure spatiale et de générer des peuplements
virtuels réalistes.
L'indice de Clark-Evans est un indice caractérisant la
structure spatiale : <1 agrégats, proche de 1
aléatoire et >1 régulier.
La courbe de Ripley permet d'analyser la structure spatiale sur
plusieurs distances (exemple : régulier à 1m, puis
agrégats au delà). Elle permet d'analyser des structures
plus complexes. Elle mesure la densité locale autour d'un arbre
(d'un point) : >0 agrégats, proche de 0 aléatoire,
<0 régulier.
Pour les peuplements mélangés, il s'agit d'introduire
les notions de répulsion, indépendance et attraction en
fonction par exemple de la facilité / difficulté de
régénération d'une espèce par rapport
à l'autre. Il peut s'agir de plusieurs espèces ou
plusieurs tailles d'arbres. On s'intéresse aussi à la
caractérisation de la structure spatiale entre 2 espèces
ou deux sous populations.
La fonction intertype constitue une nouveauté (genre Ripley)
qui montre le nombre d'arbres de l'espèce 2 autour de
l'espèce 1. Un nouvel extracteur de données est en
développement, s'appuyant sur 2 groupes.
Une autre nouveauté en cours de développement : la
simulation de peuplements virtuels multistrates avec pour chaque strate
la possibilité de choisir des diamètres / hauteurs, des
positions et des paramètres d'interaction les unes par rapport
aux autres.