Services écosystémiques et changement climatique: Pré-dossier de candidature à l'Habilitation à Diriger des Recherches (HDR)

Ce pré-dossier d'HDR présente brièvement une recherche sur le changement climatique et les services écosystémiques, en particulier ceux des forêts tropicales. Les écosystèmes jouent un rôle important dans l'atténuation du changement climatique (limitation de l'accroissement des gaz à effet de serre dans l'atmosphère) par le biais de la séquestration du carbone. Ils contribuent aussi à l'adaptation de la société (réduction des effets néfastes du changement climatique), mais cette contribution est peu explorée. L'agriculture et les forêts sont fortement liées à l'atténuation et à l'adaptation, en raison de leurs émissions de gaz à effet de serre, leur vulnérabilité et leur place dans les moyens d'existence des populations rurales. Dans ces secteurs, des recherches sont nécessaires pour analyser comment atténuation et adaptation peuvent être mises en oeuvre en synergie, mais les arbitrages entre ces deux approches sont aussi à étudier

La géosimulation orientée agent : un support pour la planification dans le monde réel

La planification devient complexe quand il s’agit de gérer des situations incertaines. Prédire de façon précise est une tâche fastidieuse pour les planificateurs humains. L’approche Simulation-Based Planning consiste à associer la planification à la simulation. Chaque plan généré est simulé afin d’être testé et évalué. Le plan le plus approprié est alors retenu. Cependant, le problème est encore plus complexe lorsque viennent s’ajouter des contraintes spatiales. Par exemple, lors d’un feu de forêt, des bulldozers doivent construire une ligne d’arrêt pour arrêter la propagation des feux. Ils doivent alors tenir compte non seulement de l’avancée des feux mais aussi des caractéristiques du terrain afin de pouvoir avancer plus facilement. Nous proposons une approche de géosimulation basée sur les agents et qui a pour but d’assister la planification dans un espace réel, à large échelle géographique et surtout à forte composante spatiale. Un feu de forêt est un problème typique nécessitant une planification dans un monde réel incertain et soumis à de fortes contraintes spatiales. Nous illustrons donc notre approche (nommée ENCASMA) sur le problème des feux de forêts. L’approche consiste à établir un parallélisme entre l’Environnement Réel ER (p.ex. une forêt incendiée) et un Environnement de Simulation ES (p.ex. une reproduction virtuelle de la forêt incendiée). Pour garantir un niveau acceptable de réalisme, les données spatiales utilisées dans l’ES doivent absolument provenir d’un SIG (Système d’information Géographique). Les planificateurs réels comme les pompiers ou les bulldozers sont simulés par des agents logiciels qui raisonnent sur l’espace modélisé par l’ES. Pour une meilleure sensibilité spatiale (pour tenir compte de toutes les contraintes du terrain), les agents logiciels sont dotés de capacités avancées telles que la perception. En utilisant une approche par géosimulation multiagent, nous pouvons générer une simulation réaliste du plan à exécuter. Les décideurs humains peuvent visualiser les conséquences probables de l’exécution de ce plan. Ils peuvent ainsi évaluer le plan et éventuellement l’ajuster avant son exécution effective (sur le terrain). Quand le plan est en cours d’exécution, et afin de garantir la cohérence des données entre l’ER et l’ES, nous gardons trace sur l’ES des positions (sur l’ER) des planificateurs réels (en utilisant les technologies du positionnement géoréférencé). Nous relançons la planification du reste du plan à partir de la position courante de planificateur réel, et ce de façon périodique. Ceci est fait dans le but d’anticiper tout problème qui pourrait survenir à cause de l’aspect dynamique de l’ER. Nous améliorons ainsi le processus classique de l’approche DCP (Distributed Continual Planning). Enfin, les agents de l’ES doivent replanifier aussitôt qu’un événement imprévu est rapporté. Étant donné que les plans générés dans le cas étudié (feux de forêts) sont essentiellement des chemins, nous proposons également une approche basée sur la géosimulation orientée agent pour résoudre des problèmes particuliers de Pathfinding (recherche de chemin). De plus, notre approche souligne les avantages qu’apporte la géosimulation orientée agent à la collaboration entre agents humains et agents logiciels. Plus précisément, elle démontre : • Comment la cognition spatiale des agents logiciels sensibles à l’espace peut être complémentaire avec la cognition spatiale des planificateurs humains. • Comment la géosimulation orientée agent peut complémenter les capacités humaines de planification lors de la résolution de problèmes complexes. Finalement, pour appliquer notre approche au cas des feux de forêts, nous avons utilisé MAGS comme plate-forme de géosimulation et Prometheus comme simulateur du feu. Les principales contributions de cette thèse sont : 1. Une architecture (ENCASMA) originale pour la conception et l’implémentation d’applications (typiquement des applications de lutte contre les désastres naturels) dans un espace géographique réel à grande échelle et dynamique. 2. Une approche basée sur les agents logiciels pour des problèmes de Pathfinding (recherche de chemin) particuliers (dans un environnement réel et à forte composante spatiale, soumis à des contraintes qualitatives). 3. Une amélioration de l’approche de planification DCP (plus particulièrement le processus de continuité) afin de remédier à certaines limites de la DCP classique. 4. Une solution pratique pour un problème réel et complexe : la lutte contre les feux de forêts. Cette nouvelle solution permet aux experts du domaine de mieux planifier d’avance les actions de lutte et aussi de surveiller l’exécution du plan en temps réel.Planning becomes complex when addressing uncertain situations. Accurate predictions remain a hard task for human planners. The Simulation-Based Planning approach consists in associating planning and simulation. Each generated plan is simulated in order to be tested and evaluated. The most appropriate plan is kept. The problem is even more complex when considering spatial constraints. For example, when fighting a wildfire, dozers build a firebreak to stop fire propagation. They have to take into account not only the fire spread but also the terrain characteristics in order to move easily. We propose an agent-based geosimulation approach to assist such planners with planning under strong spatial constraints in a real large-scale space. Forest fire fighting is a typical problem involving planning within an uncertain real world under strong spatial constraints. We use this case to illustrate our approach (ENCASM). The approach consists in drawing a parallel between the Real Environment RE (i.e. a forest in fire) and the Simulated Environment SE (i.e. a virtual reproduction of the forest). Spatial data within the SE should absolutely come from a GIS (Geographic Information System) for more realism. Real planners such as firefighters or dozers are simulated using software agents which reason about the space of the SE. To achieve a sufficient spatial awareness (taking into account all terrain’s features), agents have advanced capabilities such as perception. Using a multiagent geosimulation approach, we can generate a realistic simulation of the plan so that human decision makers can visualize the probable consequences of its execution. They can thus evaluate the plan and adjust it before it can effectively be executed. When the plan is in progress and in order to maintain coherence between RE and SE, we keep track in the SE of the real planners’ positions in the RE (using georeferencing technologies). We periodically replan the rest of the plan starting from the current position of the real planner. This is done in order to anticipate any problem which could occur due to the dynamism of the RE. We thus enhance the process of the classical Distributed Continual Planning DCP. Finally, the agents must replan as soon as an unexpected event is reported by planners within the RE. Since plans in the studied case (forest fires) are mainly paths, we propose a new approach based on agent geosimulation to solve particular Pathfinding problems. Besides, our approach highlights the benefits of the agent-based geo-simulation to the collaboration of both humans and agents. It thus shows: • How spatial cognitions of both spatially aware agents and human planners can be complementary. • How agent-based geo-simulation can complement human planning skills when addressing complex problems. Finally, when applying our approach on firefighting, we use MAGS as a simulation platform and Prometheus as a fire simulator. The main contributions of this thesis are: 1. An original architecture (ENCASMA) for the design and the implementation of applications (typically, natural disasters applications) in real, dynamic and large-scale geographic spaces. 2. An agent-based approach for particular Pathfinding problems (within real and spatially constrained environments and under qualitative constraints). 3. An enhancement of the DCP (particularly, the continual process) approach in order to overcome some limits of the classical DCP. 4. A practical solution for a real and complex problem: wildfires fighting. This new solution aims to assist experts when planning firefighting actions and monitoring the execution of these plans

Une approche pour supporter l'analyse qualitative des suites d'actions dans un environnement géographique virtuel et dynamique : l'analyse " What-if " comme exemple

Nous proposons une approche basée sur la géosimulation multi-agent et un outil d’aide à la décision pour supporter l’analyse « What-if » durant la planification des suites d’actions (plans) dans un environnement géographique dynamique. Nous présentons les caractéristiques du raisonnement « What-if » en tant 1) que simulation mentale 2) suivant un processus en trois étapes et 3) basé sur du raisonnement causal qualitatif. Nous soulignons les limites de la cognition humaine pour appliquer ce raisonnement dans le cadre de la planification des suites d’actions dans un environnement géographique dynamique et nous identifions les motivations de notre recherche. Ensuite, nous présentons notre approche basée sur la géosimulation multi-agent et nous identifions ses caractéristiques. Nous traitons en particulier trois problématiques majeures. La première problématique concerne la modélisation des phénomènes géographiques dynamiques. Nous soulignons les limites des approches existantes et nous présentons notre modèle basé sur le concept de situation spatio-temporelle que nous représentons en utilisant le formalisme de graphes conceptuels. En particulier, nous présentons comment nous avons défini ce concept en nous basant sur les archétypes cognitifs du linguiste J-P. Desclés. La deuxième problématique concerne la transformation des résultats d’une géosimulation multi-agent en une représentation qualitative exprimée en termes de situations spatio-temporelles. Nous présentons les étapes de traitement de données nécessaires pour effectuer cette transformation. La troisième problématique concerne l’inférence des relations causales entre des situations spatio-temporelles. En nous basant sur divers travaux traitant du raisonnement causal et de ses caractéristiques, nous proposons une solution basée sur des contraintes causales spatio-temporelles et de causalité pour établir des relations de causation entre des situations spatio-temporelles. Finalement, nous présentons MAGS-COA, une preuve de concept que nous avons implémentée pour évaluer l’adéquation de notre approche comme support à la résolution de problèmes réels. Ainsi, les principales contributions de notre travail sont: 1- Une approche basée sur la géosimulation multi-agent pour supporter l’analyse « What-if » des suites d’actions dans des environnements géographiques virtuels. 2- L’application d’un modèle issu de recherches en linguistique à un problème d’intérêt pour la recherche en raisonnement spatial. 3- Un modèle qualitatif basé sur les archétypes cognitifs pour modéliser des situations dynamiques dans un environnement géographique virtuel. 4- MAGS-COA, une plateforme de simulation et d’analyse qualitative des situations spatio-temporelles. 5- Un algorithme pour l’identification des relations causales entre des situations spatio-temporelles.We propose an approach and a tool based on multi-agent geosimulation techniques in order to support courses of action’s (COAs) “What if” analysis in the context of dynamic geographical environments. We present the characteristics of “What if” thinking as a three-step mental simulation process based on qualitative causal reasoning. We stress humans’ cognition limits of such a process in dynamic geographical contexts and we introduce our research motivations. Then we present our multi-agent geosimulation-based approach and we identify its characteristics. We address next three main problems. The first problem concerns modeling of dynamic geographical phenomena. We stress the limits of existing models and we present our model which is based on the concept of spatio-temporal situations. Particularly, we explain how we define our spatio-temporal situations based on the concept of cognitive archetypes proposed by the linguist J-P. Desclés. The second problem consists in transforming the results of multi-agent geosimulations into a qualitative representation expressed in terms of spatio-temporal situations and represented using the conceptual graphs formalism. We present the different steps required for such a transformation. The third problem concerns causal reasoning about spatio-temporal situations. In order to address this problem, we were inspired by works of causal reasoning research community to identify the constraints that must hold to identify causal relationships between spatio-temporal situations. These constraints are 1) knowledge about causality, 2) temporal causal constraints and 3) spatial causal constraints. These constraints are used to infer causal relationships among the results of multi-agent geosimulations. Finally, we present MAGS-COA, a proof on concept that we implemented in order to evaluate the suitability of our approach as a support to real problem solving. The main contributions of this thesis are: 1- An approach based on multi-agent geosimulation to support COA’s “What if” analysis in the context of virtual geographic environments. 2- The application of a model proposed in the linguistic research community to a problem of interest to spatial reasoning research community. 3- A qualitative model based on cognitive archetypes to model spatio-temporal situations. 4- MAGS-COA, a platform of simulation and qualitative analysis of spatio-temporal situations. 5- An algorithm to identify causal relationships between spatio-temporal situations

Géosimulation multi-niveau de phénomènes complexes basés sur les multiples interactions spatio-temporelles de nombreux acteurs : développement d'un outil générique d'aide à la décision pour la propagation des zoonoses

Nous proposons dans cette thèse une nouvelle approche de géosimulation multi-niveau permettant de simuler la propagation d’une zoonose (maladie infectieuse qui se transmet des animaux aux humains) à différents niveaux de granularité. Cette approche est caractérisée entre autres par l’utilisation d’un modèle théorique original que nous avons nommé MASTIM (Multi-Actor Spatio-Temporal Interaction Model) permettant de simuler des populations contenant un nombre considérable d’individus en utilisant des modèles compartimentaux enrichis. MASTIM permet de spécifier non seulement l’évolution de ces populations, mais également les aspects relatifs aux interactions spatio-temporelles de ces populations incluant leurs déplacements dans l’environnement de simulation géoréférencé. Notre approche de géosimulation multi-niveau est caractérisée également par l’utilisation d’un environnement géographique virtuel informé (IVGE) qui est composé d’un ensemble de cellules élémentaires dans lesquelles les transitions des différents stades biologiques des populations concernées, ainsi que leurs interactions peuvent être plausiblement simulées. Par ailleurs, nous avons appliqué nos travaux de recherche au développement d’outils d’aide à la décision. Nous avons acquis une première expérience avec le développement d’un outil (WNV-MAGS) dont l’objectif principal est de simuler les comportements des populations de moustiques (Culex) et des oiseaux (corneilles) qui sont impliquées dans la propagation du Virus du Nil Occidental (VNO). Nous avons par la suite participé au développement d’un outil générique (Zoonosis-MAGS) qui peut être utilisé pour simuler la propagation d'une variété de zoonoses telles que la maladie de Lyme et le VNO. Ces outils pourraient fournir des informations utiles aux décideurs de la santé publique et les aider à prendre des décisions informées. En outre, nous pensons que nos travaux de recherche peuvent être appliqués non seulement au phénomène de la propagation des zoonoses, mais également à d’autres phénomènes faisant intervenir des interactions spatio-temporelles entre différents acteurs de plusieurs types.We propose in this thesis a new multi-level geosimulation approach to simulate the spread of a zoonosis (infectious disease transmitted from animals to humans) at different levels of granularity. This approach is characterized by using an original theoretical model named MASTIM (Multi-Actor Spatio-Temporal Interaction Model) which can be applied to simulate populations containing a huge number of individuals using extended compartmental models. MASTIM may specify not only the evolution of these populations, but also the aspects related to their spatio-temporal interactions, including their movements in the simulated georeferenced environment. Our multi-level geosimulation approach take advantage of an informed virtual geographic environment (IVGE) composed of a set of elementary cells in which the transitions of the different biological stages of the involved populations, as well as their interactions can be simulated plausibly. Furthermore, this approach has been applied to develop decision support tools. We got a first experience with the development of WNV-MAGS, a tool whose main purpose is to simulate the populations’ behavior of mosquitoes (Culex) and birds (crows), which are involved in the spread of West Nile Virus (WNV). We subsequently participated in the development of a generic tool (Zoonosis-MAGS) that can be used to simulate the spread of a variety of zoonoses such as Lyme disease and WNV. These tools may provide useful information to help public health officers to make informed decisions. Besides, we believe that this research can be applied not only to the spread of zoonoses, but also to other phenomena involving spatio-temporal interactions between different actors of different types

Amélioration du processus de géosimulation des phénomènes urbains complexes par l'adaptation d'une tessellation Voronoï

Similar to the intensive developments in Geographic Information Systems (GIS) and spatial databases, the field of urban geosimulation was increasingly used in recent years, with an emphasis on high-resolution applications. This recent tendency does not agree however with the traditionally homogeneous spatial representation provided by regular cellular automata which are commonly used as the spatial structures of geosimulation applications. Several issues are raised in the literature, including reports of limitations in spatial reasoning and a lack of realism related to such spatial representations. The few solutions that, so far, deviate from the ‘dogma of regularity of the spatial representation’ are also subject to recent criticism. In this context, we propose an alternative multi-scale model based on the Voronoi diagram of polygons, which matches geographic features of the urban environment. The proposed theoretical model was developed and tested in the context of a urban geosimulation using high resolution spatial data, in the form of registered parcels of irregular shapes and sizes. The first results of the approach demonstrate the potential of our model in the context of urban geosimulation. Finally, based on our extensive analysis of the main approaches of space segmentation, we propose a schematic method to choose a spatial decomposition suited to urban geosimulation

Analyse de la détérioration de la forêt de la Cordillère de la Costa dans le sud chilien : géomatique et modélisation prospective appliquée sur une forêt patrimoniale de la province d'Osorno (41º 15’ - 41º 00’ latitude Sud)

SAn area of the Cordillera de la Costa is studied in southern Chile (41°15'S - 41°00'S), inhabited by ethnic Mapuche. There are still valuable temperate forests that have high conservation priority worldwide. But it is found, a continuous process of transformation related to the extraction of firewood, ranching, disruption of habitat conifer Fitzroya cupressoides, and deployment of forest plantations. Based on a multi-temporal satellite images classification, a spatial-temporal modeling was implemented to understand and predict the dynamics of the deterioration of the forest. Retrospective analysis revealed that between 1976 and 2008, the forest has been reduced 12,400 ha, a deforestation rate of 0.25% per annum. 20 models of deforestation are calibrated, 4 of them are selected to construct scenarios. The simulation predicted that reductions of forest between 2008 and 2040 could reach 13,000 ha. Two other models implemented simulate changes in habitat quality F. cupressoides. Scenarios predict an increase in the damaged surface; extrapolating from the learning period 2001-2008 during which the largest share of indigenous lands was legalized, compared with the previous period to 2001, predicts a significant increase in the damaged surface. In this way, it provides a tool to enhance the local management of environmental systems still not incorporated into the Chilean planning. Finally, the thesis also makes interesting comparisons between models that differ with respect to the calibration parameters.On étudie une zone de la Cordillère de la Costa au sud du Chili (41°15'S-41°00'S), habitée par l'ethnie Mapuche. Là, il y a encore des précieuses forêts tempérées, qui ont une haute priorité de conservation au plan mondial. Mais, il est constaté, un processus continu de transformation lié à l'extraction de bois de chauffe, l'élevage extensif, la perturbation de l'habitat du conifère Fitzroya cupressoides, et le déploiement des plantations forestières. Sur la base d'une classification multi-temporelle d'images satellite, une modélisation spatio-temporelle a été mise en œuvre pour comprendre et anticiper la dynamique de la détérioration de la forêt. L'analyse rétrospective révèle qu'entre 1976 et 2008, la forêt a été réduite 12400 ha, soit un taux de déforestation 0,25% par an. 20 modèles de déforestation sont calibrés, 4 d'entre eux sont sélectionnés pour construire des scénarios prospectifs. La simulation prévoit que la diminution de forêt entre 2008 et 2040 pourrait atteindre 13000 ha. Deux autres modèles mis en œuvre simulent l'évolution de la qualité de l'habitat de F. cupressoides. Les scénarios prévoient une augmentation de la surface détériorée ; l’extrapolation à partir de la période d’apprentissage 2001-2008 pendant laquelle la plus grande part de terres indigènes a été légalisée, par rapport à la période précédente à 2001, prédit une augmentation plus significative de la surface détériorée. On fournit un outil pour amplifier la gestion territoriale des systèmes environnementaux toujours non incorporée dans la planification chilienne. Enfin, la thèse met également d'intéressantes comparaisons entre modèles qui diffèrent par rapport aux paramètres de calibration

Dynamiques spatio-temporelles des plantations forestières industrielles dans le sud chilien : de l'analyse diachronique à la modélisation prospective

Southern Chile forest cover represents a major environmental issue. The native forest, integrated into the Valvidian Ecoregion (35°S-48°S), belongs to ecosystems with the highest conservation priority in the world. The application of the Decree Law 701 in 1974 generated the expansion of pines and eucalyptus monocultures in Southern Chile. The intensification of silvicultural practices, combined with the substitution of native forested ecosystems, reappraises their sustainability on both short and mid-term. This study wishes to apprehend and anticipate timber plantation dynamics on several spatial and temporal scales to identify tomorrow's land occupation issues. In a first phase, the use of MODIS medium-resolution remotely sensed data enables the detection and quantification of timber cutting and stable forests from the 8th region of the Bio-Bio to the continental south of the 10th region of Los Lagos. In a second phase, turning to LANDSAT images enables to specify the rotation cycle of industrial plantations on a scale of two regions. Finally, a multi-date classification is used to build a data base in order to study land use and cover changes in the municipality of San Juan de la Costa. Between 1986 and 2008, the spread of monoculture at the expense of native forest and other types of land occupation reaches respectively 3 366 ha and 6 132 ha. Even though the identification of the explanatory factors together with retrospective analysis highlights the complexity of the system, four prospective scenarios are offered. They give us a panoramic vision of the timber plantations future dynamics, as well as those of the native forest. If the predictive and intensive scenarios express an expansion of the monospecific plantations in 2017 and 2026, the exploratory and “eco-centered” scenarios bring a vision that goes against the grain, with a resurgence of native forest and a decline in plantations by 2035. The crossing of the scenarios establishes a degree of spatial congruence and brings information that can help decision-making.La cubierta forestal en el sur de Chile representa un desafío medio ambiental mayor. El bosque nativo, ubicado en la Ecorregión Valdiviana (35°S–48°S), forma parte de ecosistemas que tienen una alta prioridad de conservación en el mundo. La aplicación del Decreto Ley 701 en 1974 provocó la expansión de monocultivos de pinos y eucaliptos en el sur chileno. La intensificación de las prácticas silvícolas, junto con la sustitución de ecosistemas forestales nativos, pone en cuestión su sustentabilidad a corto y mediano plazo. Este estudio trata de comprender y anticipar la dinámica de las plantaciones forestales en diversas escalas espaciales y temporales para así identificar desafíos de ocupación futuros. En primer lugar, el uso de datos satelitales a resolución media con MODIS ha permitido la detección y la cuantificación tanto de las cortas como de las cubiertas forestales estables desde la Octava Región del Bío-Bío al sur continental de la Décima Región de Los Lagos. El uso de imágenes LANDSAT ha permitido reconocer el ciclo de rotaciones de las plantaciones industriales a la escala de dos regiones. Finalmente, se ha establecido una clasificación multi-temporal como base para el estudio de los cambios de ocupación y de utilización de los suelos (LUCC) en la comuna de San Juan de la Costa. Así, entre 1986 y 2008, la progresión de los monocultivos en detrimento del bosque nativo y de otros tipos de ocupación del suelo alcanza 3366 ha y 6132 ha respectivamente. A pesar que la identificación de factores explicativos relacionados con el análisis retrospectivo posee una gran complejidad dentro del sistema, cuatros escenarios prospectivos han podido ser propuestos. Estos, permiten obtener una visión panorámica de la dinámica futura de las plantaciones forestales, y también del bosque nativo. Mientras que los escenarios predictivo e intensivo reflejan una expansión de las plantaciones monoespecíficas en 2017 y 2026, los escenarios exploratorio y “eco-centrado” revelan un comportamiento contrario, con una recuperación del bosque nativo y un decrecimiento de las plantaciones en 2035. El cruce de los escenarios muestra un grado de congruencia espacial capaces de proponer, en una perspectiva de gestión, informaciones complementarias de ayuda a la decisión.Le couvert forestier dans le sud chilien représente un enjeu environnemental majeur. La forêt native, intégrée à l’Ecorégion Valdivienne (35°S–48°S), fait partie de ces écosystèmes ayant la plus haute priorité de conservation dans le monde. L’application du Decreto-Ley 701 en 1974 généra l’expansion de monocultures de pins et d’eucalyptus dans le sud chilien. L’intensification des pratiques sylvicoles, combinée à la substitution des écosystèmes forestiers natifs, remet en question leur soutenabilité à court et moyen terme. Cette étude cherche à appréhender et à anticiper la dynamique des plantations forestières à plusieurs échelles spatiales et temporelles afin d’identifier les enjeux futurs d’occupation du sol. Dans un premier temps, l’utilisation de données satellitales à moyenne résolution MODIS a permis de détecter et de quantifier les coupes forestières et les forêts stables de la 8ème Région du Bío-Bío au sud continental de la 10ème Région de Los Lagos. Le recours aux images LANDSAT a, dans un second temps, fourni des éléments de précision sur le cycle de rotations des plantations industrielles à l’échelle de deux régions. Enfin, une classification multi-dates a constitué une base d’étude pour aborder les changements d’occupation et d’utilisation du sol (LUCC) dans la commune de San Juan de la Costa. Aussi, entre 1986 et 2008, la progression des monocultures au détriment de la forêt native et des autres types d’occupation du sol atteint respectivement 3 366 ha et 6 132 ha. Bien que l’identification des facteurs explicatifs combinée à l’analyse rétrospective mette en évidence une grande complexité au sein de ce système, quatre scénarii prospectifs ont pu être proposés. Ces derniers permettent d’obtenir une vision panoramique des dynamiques évolutives des plantations forestières et de la forêt native. Si les scénarii prédictif et intensif traduisent une expansion des plantations monospécifiques en 2017 et 2026, les scénarii, exploratoire et« éco-centré », apportent une vision à contre-courant, avec un regain de forêt native et un déclin des plantations à l’horizon 2035. Le croisement des scénarii établit également un degré de congruence spatialisé susceptible de fournir, dans une perspective de gestion, des informations complémentaires d’aide à la décision

Modélisation spatio-temporelle orientée par patrons avec une approche basée sur individus

Nous proposons un modèle spatialement explicite avec une approche basée sur individus qui simule les déplacements spatio-temporels des rorquals communs et des bélugas durant la saison touristique dans une portion de l’estuaire du Saint-Laurent. Ce modèle est une composante d’un outil d’aide à la décision, en cours de développement par notre groupe de recherche, pour tester différents scénarios de zonage et de règlementation dans le parc marin. Nous avons utilisé l’approche de modélisation orientée par patrons afin de reproduire les patrons de trajectoires, de répartition spatiale et de taille de groupe pour chaque mammifère. Ces patrons sont extraits d’une large base de données contenant des suivis d’individus obtenus par radio télémétrie et stations d’observation terrestre ainsi que plusieurs observations à partir de bateaux d’excursions entre 1994 et 2007 fournies par le groupe de recherche et d’éducation sur les mammifères marins. Nous avons implémenté et testé cinq différents modèles de déplacement des mammifères marins basés sur la théorie de la marche aléatoire. Pour comparer les patrons observés et simulés, nous avons utilisé la statistique de Kolmogorov-Smirnov, l’erreur moyenne absolue normalisée et la métrique d’efficience de modèle. Cette analyse a démontré que les mouvements simulés ne reproduisent pas correctement tous les patrons extraits précédemment. Ainsi, nous proposons un nouvel algorithme, basé sur la marche aléatoire corrélée avec une minimisation de la moyenne des biais normalisés, qui sélectionne un mouvement en trouvant un compromis entre les patrons conflictuels : angle de braquage, distribution spatiale et taille de groupe. Ce compromis est calculé par une fonction objectif pondérée qui cherche à minimiser le biais entre les patrons observés et simulés. Cet algorithme simule adéquatement les patrons de mouvement extraits de la base de données, en plus de respecter les contraintes de répartition spatiale et de taille de groupe. Cet algorithme sera intégré dans notre modèle global basé sur individus qui tente de reproduire les patrons de déplacement des rorquals communs et des bélugas en plus du trafic maritime dans l’estuaire du Saint-Laurent