UMR ITAP

TR CASYS

Clermont-Fd 4/10/05 1

Dept EA

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 Modélisation3-4/10/2005

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CASYS: technologies pour la CAractérisation des éco et agroSYStèmes

4 axes du TR:

1. Vision numérique pour la caractérisation des végétaux

2. Spectrométrie et chimiométrie pour la caractérisation des végétaux

3. Caractérisation du sol par des capteurs physiques

4. Outils de modélisation pour la caractérisation des agrosystèmes

Décision pour l’action

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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 EnvironnementQuelles 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

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Échelles de gestion

3 piliers du développement durabledurabilité environnementaleéquité socialeviabilité économique

Principales échelles considérées dans les travaux ITAP sur ces projets:ParcelleExploitationBassin Versant

Interprétabilité nécessaire à chaque échelle

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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 fongicidespour 3,7% de la SAU

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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 floueFormaliser: effet transfert, et effet miroir

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règle théorique règle opérationnelle

1. Échelle de décision sanitaire Ceps, Parcelle, Groupe de parcelles ?

2. Échelle de mise en œuvrecontraintes technico-économiques

Parcelles voisines et distantes, portance Ressources humaines et matérielles météo… Temporel: calendrier, durées

Mathématiques appliquées candidates:Systèmes à Événements Discrets (SED)

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Problématique 1

Niveaux, strates Niveaux, strates de Décision,de Décision,ou ou Processus Processus de décision ?de décision ?

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De la stratégie à la règle de décision

Une stratégie (ex. mildiou de la vigne) :Retarder le premier traitementRaisonner les renouvellements sur facteurs

climatiques

Choix d’indicateurs pertinentsFoyers infectieux ou modèle d’alerte (EPI)Pluie, température, évolution foyers, phénologieVariables en temps continu ou événements

Formalisation de règlesÉcriture informelle puis mathématique

logique floue

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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

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Simulation dynamique

Logique (floue ou binaire) sanitaire

Ressources, dates, durées

Cadres formels des SEDRéseaux de Petri

Statecharts = combinaison d’automates

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Exemple d’automates

Traitements 2

Ressources 1

operateur 3pulverisateur 2

Traitement

parcelle 1

developpementgrave du mildiou

traiter_si_pluie

foyers_primaires

risque

occupee

disponiblepret

occupeoccupe

libre

occupee

p1/r1libre=0;

p2/r2pret=0;

r1/r1libre=1;

p3/r3dispo=0;

r2/r2pret=1;

r2/r3dispo=1;

[EPI>-12] [Temperature>10]

/r1;r2;r3

[EPI<-12]

[EPI<-12]

[Temperature<10]

pluie_annoncee

[r1libre && r2pret && r3dispo]/p1;p2;p3

Automate« Ressources »

Automate« Raisonner

le 1er traitement »(mildiou)

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Exemple d’automate (ici : mildiou)

Traitements 2

Traitement

developpementgrave du mildiou

traiter_si_pluie

foyers_primaires

risque

[EPI>-12] [Temperature>10]

/r1;r2;r3

[EPI<-12]

[EPI<-12]

[Temperature<10]

pluie_annoncee

[r1libre && r2pret && r3dispo]/p1;p2;p3

(rendre les ressources)

(ressources disponibles ?)

Exemple de raisonnement pour un premier traitement

EPI = Etat Potentiel-Infectieux

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Problématique 2

Spatial:Spatial:

changement d’échelle et décisionchangement d’échelle et décision

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Changement d’échelle spatiale

AggrégationChoix ou conception d’opérateurs pour réaliser

abstraction nécessaire au niveau supérieurMoyenne, 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

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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

17Clermont-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

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Modèles et stratégie d’équipe

Un double objectif: Production de connaissances, mathématiques

appliquées = outil de dialogue transdisciplinaire

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

Partenaires INRA

Eco-physiologiePathologistesAgro. sys. CultureAgro. Socio-techniqueÉconomieHydrologie

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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.htmSys Bananeshttp://www.cirad.fr/fr/pg_recherche/ur.php?id=48SYSTEMhttp://www.montpellier.inra.fr/internet/recherche/unites/unites/system.html

TETIS http://www.teledetection.frINRA-SAD http://www.inra.fr/sad/ INRA-SAE2 et INRA-EA