Evaluation des simulations spatiales

Publication sous forme de CDInternational audienceThe general topic is the evaluation of prospective scenarios for urban planning, especially for the management of urban built up areas. Several models of land-use and land-cover change (LUCC), based on different assumptions, allow producing realistic simulations of urban growth. Three ways can be distinguished for measuring the quality of modelings: 1. The choice of a model and its calibration; 2. The validation (showing if results are realistic); 3. The evaluation (showing if results respect defined planning goals). Measurement methods must be associated to these three steps.L'évaluation de simulations prospectives pour l'aménagement urbain constitue le cadre général de cette recherche. Différents modèles dits "land-use and land-cover change (LUCC)" permettent de produire des simulations réalistes. Trois éléments déterminant la qualité des simulations produites peuvent être distingués : 1. le choix et le calibrage du modèle ; 2. la validation des simulations (qui identifie le caractère réaliste ou non des résultats obtenus) ; 3. l'évaluation des résultats au regard des objectifs d'aménagement énoncés au préalable. L'analyse de chacun de ces éléments suppose le recours à des méthodes de mesure

Simuler les changements de localisations résidentielles dans une agglomération. Les bases conceptuelles d'un modèle de choix

International audienceL'idée explorée dans la thèse est que le choix d'une localisation résidentielle résulte de l'interaction entre facteurs de choix et de propension à l'action. Distinguer ces deux facteurs permet d'aborder le processus décisionnel dans son caractère dynamique. L'objectif principal est de concevoir un modèle de simulation des dynamiques de localisations résidentielles et, à partir de là, d'interroger l'influence de la diversité des comportements modélisés sur les configurations spatiales simulées. Nous projetons de calculer un très grand nombre de scénarios (500, 1000...), afin de déterminer les plages de variations des configurations spatiales résultantes (analyses de sensibilité). Le point de départ de la thèse est l'enquête menée dans le cadre du projet ANR Ecdesup, projet visant à mieux comprendre les processus d'évaluation et de choix relatifs à certaines décisions spatiales. Les résultats de cette enquête seront utiles pour spécifier et calibrer le modèle de simulation réalisé pendant la recherche doctorale. Celui-ci fournira la base du module de simulation des mobilités résidentielles du projet Mobisim (MEEDDM et ADEME)

Half a billion simulations: evolutionary algorithms and distributed computing for calibrating the SimpopLocal geographical model

Multi-agent geographical models integrate very large numbers of spatial interactions. In order to validate those models large amount of computing is necessary for their simulation and calibration. Here a new data processing chain including an automated calibration procedure is experimented on a computational grid using evolutionary algorithms. This is applied for the first time to a geographical model designed to simulate the evolution of an early urban settlement system. The method enables us to reduce the computing time and provides robust results. Using this method, we identify several parameter settings that minimise three objective functions that quantify how closely the model results match a reference pattern. As the values of each parameter in different settings are very close, this estimation considerably reduces the initial possible domain of variation of the parameters. The model is thus a useful tool for further multiple applications on empirical historical situations

MobiSim. Appropriation et développement par ThéMA : vers une modélisation multiscalaire (fractale) du développement urbain par système multi-agents

63Le projet MobiSim (simulation des mobilités) consiste à développer une plateforme de simulation pour l'étude prospective des mobilités quotidiennes et résidentielles dans les agglomérations françaises et européennes, et leur lien avec le développement, l'étalement et l'aménagement urbains. Cette plateforme se base sur plusieurs modèles, notamment un Système multi-agents, couplé à un Automate cellulaire. Les différents champs de développements identifiés aujourd'hui concernent les problématiques de la gestion du trafic et des déplacements, des nuisances et des pollutions engendrées, de la consommation énergétique urbaine, des stratégies des acteurs et des choix modaux de déplacements, etc. L'objet de la recherche, dont ce rapport fait état, n'était pas de proposer des développements spécifiques pour la plateforme de simulation MobiSim, mais essentiellement de réaliser le transfert du programme de ATN vers ThéMA, suite à la cessation d'activité de l'entreprise ATN en 2008. Cette appropriation a nécessité une expertise logicielle importante. Sur la base des codes sources fournis, elle a donné lieu à une réécriture quasiment intégrale du programme. Cette réécriture propose dorénavant une nouvelle base théorique et informatique pour MobiSim, qui permet d'envisager concrètement et rapidement l'implémentation de modules complémentaires au sein du programme. L'approche individus-centrée, envisagée à l'échelle d'une aire urbaine, même de taille moyenne ou modeste, entraîne nécessairement la simulation des choix de mobilité de plusieurs dizaines de milliers d'agents, et un temps de calcul souvent exponentiel. Elle permet toutefois de positionner le projet MobiSim sur deux versants complémentaires : - d'une part, il s'agit d'utiliser la plateforme comme un outil de réflexion théorique permettant de poser un certain nombre d'hypothèses sur les liens existant entre les mobilités, la morphogénèse urbaine (étalement urbain, hiérarchie d'échelle, fractalité) et la consommation d'énergie associée, et d'y répondre par l'intermédiaire de tests de scénarios. MobiSim doit aussi permettre d'identifier les leviers qui peuvent influencer les politiques urbaines, notamment en matière de transport et de planification, et de qualifier les interactions possibles entre ces différentes politiques ; - d'autre part, il s'agit également de continuer à utiliser MobiSim comme une plateforme appliquée, i.e. un outil d'aide à la décision " au contact " des problématiques locales, permettant de tester des scénarios d'aménagement du territoire. Sur le plan des résultats escomptés et en cours de développement, MobiSim doit permettre (et permet déjà en partie) d'évaluer les conséquences associées à chaque scénario de mobilité sur chacune des trois sphères généralement associées au développement durable

Objets géographiques et simulation agent, entre thématique et méthodologie

The aim of this paper is to discuss the changes that have or not occurred in modelling in geography with the agent approach. The choices made in matter of modelling level, form of the relationships between different levels, degree of heterogeneity of the elementary entities as well as the articulation between bottom-up and top-down processes are discussed through a series of examples. Focus is put on the nuances induced by a thematic view and a methodological one.L'objet de cet article est de discuter des changements apportés par l'approche agent dans la modélisation en géographie. Les questions de choix d'un niveau de modélisation, de forme des relations entre différents niveaux, de prise en compte de la diversité des entités élémentaires et de l'articulation des processus bottom-up et top-down sont abordées à partir de plusieurs exemples. L'accent est mis sur les nuances qu'induisent les points de vue thématique et méthodologique sur ces questions

Espace-temps des sociétés du passé

Ce dossier d’Habilitation à Diriger des Recherches est composé de trois volumes. Le premier présente mon parcours scientifique, le deuxième est une synthèse intitulée « Espace-temps des sociétés du passé », le troisième et un recueil de travaux. Il s’inscrit au cœur des programmes de trois collectifs dans lesquels je suis particulièrement impliqué : le Laboratoire Archéologie et Territoires de l’UMR CITERES à Tours, le réseau inter-MSH Information Spatial et Archéologie et le GdR Modélisation des Dynamiques Spatiales.Ma position de recherche se trouve à une triple interface disciplinaire entre archéologie – ou plus généralement sciences historiques – géographie et informatique. En m’inscrivant dans une démarche résolument méthodologique, mes travaux portent plus sur les moyens d’étudier les sociétés du passé que sur le résultat à proprement parler. Les objets historiques que je manipule s’inscrivent dans trois niveaux qui définissent l’aspect thématique de ce travail chacune à différentes échelles de temps et d’espace. Le premier concerne les unités fonctionnelles ; c’est le niveau d’observation et d’acquisition des données archéologiques. Le deuxième porte sur l’espace urbain et les systèmes de villes ; il s’agit de comprendre et de connecter les systèmes intra et interurbains. La troisième est la fabrique des territoires ; elle concerne la production d’espace par les sociétés. L’approche archéologique porte, dans ces trois catégories, sur la matérialité des sociétés. Les sources archéologiques sont mobilisées dans des analyses et des modélisations spatiales empruntées à la géographie. L’informatique est mobilisée pour encadrer la dématérialisation de l’information et des processus et pour formaliser leur modélisation conceptuelle. L’ensemble relève à la fois d’une démarche que je qualifie d’archéomatique, au sens de l’informatisation de l’ensemble des processus archéologique de la fouille à la publication, et de l’archéologie spatiale, entendue comme une recherche fondée sur les propriétés spatiales des données archéologiques. La mise en œuvre croisée des niveaux d’analyse et des méthodes issues de ces trois disciplines contribue à la modélisation des dynamiques spatiales. L’espace-temps des sociétés du passé est en quelque sorte l’objectif ultime que je souhaite modestement servir avec cette contribution en fournissant quelques instruments pour l’observer et l’analyser afin finalement de mieux l’appréhender.La structure que j’ai souhaité donner au volume de synthèse correspond à la fois à l’élaboration de connaissances en archéologie : de la fouille au modèle, et à la construction progressive de mes travaux : du terrain à la simulation. La première partie porte sur l’élaboration de l’information archéologique et les modes de publication des données et des résultats en s’intéressant à l’informatisation de ces processus. La deuxième partie qui correspond à un changement de niveau porte sur l’approche archéologique de l’espace, l’archéologie spatiale. Dans la troisième partie, je m’intéresse à la modélisation de la dynamique des sociétés, c’est cette fois un changement de perspective. Enfin, en guise de conclusion, j’ai dégagé quelques perspectives de recherche