Monothetic divisive clustering with geographical constraints

International audienceDIVCLUS-T is a descendant hierarchical clustering algorithm based on a monothetic bipartitional approach allowing the dendrogram of the hierarchy to be read as a decision tree. We propose in this paper a new version of this method called C-DIVCLUS-T which is able to take contiguity constraints into account. We apply C-DIVCLUS-T to hydrological areas described by agricultural and environmental variables, in order to take their geographical contiguity into account in the monothetic clustering process

Evaluation intégrée des mesures agro-environnementales territorialisées à enjeu "qualité des eaux" sur la période 2007 à 2011 : le projet MAEVEAU

The MAEVEAU project has developed an approach for an integrated assessment of effectiveness of regionalized Agro-Environmental Measures (MAET) intended to preserve water quality in relation to pesticides. This approach investigates the concept of efficiency through a triple analysis: the impact (net effects), the environmental cost-effectiveness and the role of organizational factors in the contracting process. The impact is assessed by a quasi-experimental approach by counterfactuals and examines adaptation of the matching method to the regionalized MAET. Cost-effectiveness analysis is based on integrated modeling spatially distributed coupling the agro-hydrological SWAT model, pesticides pressure indicators and a bio-economic model optimizing gross margin. The effectiveness of organizational factors focuses on transaction costs, the role of collective action and preferences for alternative contracts.La recherche conduite dans le projet MAEVEAU a développé une démarche d'évaluation intégrée de l'efficacité des Mesures Agro-Environnementales Territorialisées (MAET) à enjeu préservation de la qualité de l'eau vis-à-vis des pesticides sur la période 2007 à 2011. La question scientifique traite le concept d'efficacité de la politique en s'appuyant sur une triangulation des approches: une évaluation de l'impact (c'est-à-dire des effets propres de la politique), une évaluation coût-efficacité environnementale et une évaluation du rôle des facteurs organisationnels dans le processus d'adhésion. L'impact est évalué par une approche quasi-expérimentale par contrefactuel et questionne l'adaptation de la méthode du matching à la territorialisation des MAET. L'analyse coût-efficacité s'appuie sur une modélisation intégrée spatialisée couplant modèle agro-hydrologique, indicateurs pesticides spatialisés et optimisation économique des marges brutes. L'efficacité des facteurs organisationnels s'est intéressée aux coûts de transaction, au rôle de l'action collective et aux préférences pour des contrats alternatifs

Un système d’information collaboratif en appui à la gouvernance des territoires d’action agro-environnementale à enjeu eau-pesticides

Diffuse pollution generated by pesticides is a major problem both for aquatic ecosystems and human health. Despite years of efforts by policy-makers to limit their use and impact, the volumes of chemicals used by farmers have remained the same, and even increased in some areas, with no reduction in their presence in water. To address this situation, public policy is aiming to become more effective by using more localised, participative solutions. Local stakeholders in charge of action plans are looking for decision tools to help them assess the potential impact of agro-environmental measures, as well as applying them to the best areas. The aim of this thesis is to develop a tool suitable for this purpose, namely a multi-scale collaborative information system. The first main contribution made by this thesis is the creation of "SIGPA" (Information System for Action Plan Governance), which models assisted governance in pesticide action programs in various contexts. The second contribution is a method for modelling exchanges of information within a network of institutional stakeholders, based on a "Grenelle" action plan in the Charente river basin. The "Stakeholder" model represents exchanges between stakeholders, as well as the production of the information available within their networks. The third contribution is the "Scenario" model, which organises information in order to aid decision making based on possible developments in agriculture in the area studied. The fourth contribution is the design of a method by which to identify agricultural systems and practices and assess future developments in agriculture. The fifth and final contribution of this thesis is the creation of a spatial data warehouse and the use of a number of multidimensional cubes to represent stakeholders’ needs at various scales. The conceptual models presented provide an interactive way to discuss the most effective and least expensive ways of limiting pesticide pollution within the stakeholder network. A prototype of the spatial data warehouse has been implemented using field data collected within the BAC Coulonge action plan and the outputs discussed with stakeholders. By allowing for data and knowledge from stakeholder networks in multiple action plans to be pooled, the SIGPA approach is in keeping with the OSAGE model (Loireau et al, 2017), which provides the making process of an agro-environmental and multifunctional observatory.La pollution diffuse par les pesticides est en enjeu majeur pour un bon état des hydrosystèmes et en raison de leurs impacts sur la santé humaine. Depuis des années, les politiques publiques tentent de limiter leur usage et leur impact sur l’environnement. Pourtant, les tonnages de pesticides utilisés par l’agriculture stagnent ou même augmentent, et les flux mesurés dans les cours d’eau ne diminuent pas. Face à ce constat d’échec, les politiques publiques, en quête d’une plus grande efficacité, se territorialisent et se veulent plus participatives. Les réseaux territoriaux d’acteurs institutionnels, en charge de la mise en œuvre des actions agroenvironnementales sur le terrain, sont en quête d’outils d’aide à la décision afin de pouvoir évaluer l’impact potentiel des mesures agro-environnementales et de les localiser de manière la plus efficace et la moins coûteuse possible. L’objectif de la thèse est de répondre à cette demande en proposant un système d’information, collaboratif et multi-échelles. Une première contribution de la thèse est un modèle pour la conception et la mise en œuvre opérationnelle d’un Système d’Information en appui à la Gouvernance des Programmes d’Action (SIGPA). Le modèle SIGPA décrit l’ensemble de la démarche d’appui à la gouvernance des programmes d’action pesticides. Ce modèle est générique et applicable à différents contextes. La deuxième contribution est une méthode de modélisation des échanges d’information au sein du réseau d’acteurs institutionnels, réseau qui s’est constitué autour d’un programme d’action « Captage Grenelle » dans le bassin de la Charente. Le modèle conceptuel « acteurs » modélise, d’une part, les échanges entre acteurs et, d’autre part, la production par ces mêmes acteurs de l’information mobilisée dans le réseau. Une troisième contribution est un modèle « scénarios » qui organise l’information pour la prise de décision sur les actions agro-environnementales à mettre en place dans le territoire. La méthode développée pour qualifier les systèmes et les pratiques agricoles et évaluer par différents indicateurs les scénarios agricoles, co-construits avec les acteurs, constitue une quatrième contribution. La cinquième contribution est l’entrepôt de données spatial et les cubes multidimensionnels construits à partir des besoins des acteurs pour restituer les indicateurs mobilisés en accompagnement du programme d’action à différents niveaux de granularité spatiale (îlot du RPG, sous-bassin, zone prioritaire...). Les modèles conceptuels et le système d’information proposés sont des outils de communication et d’échange au sein du réseau d’acteurs. Ces outils permettent de faire émerger, de manière interactive, les solutions les plus efficaces et les moins coûteuses pour limiter la pollution diffuse par les pesticides. Plusieurs prototypes d’entrepôt ont été implémentés à partir des données du BAC Coulonge. L’intérêt et la qualité des restitutions ont été discutés avec les acteurs. En permettant la capitalisation des données et des connaissances acquises par les réseaux d’acteurs au fil des programmes d’action, la démarche mise en œuvre s’inscrit est conforme au modèle OSAGE préconisé par Loireau et al (2017), modèle qui décrit le processus de conception d’un observatoire agro-environnemental, multifonctionnel

ECCOTER : évaluation environnementale et économique de l'impact de modifications de pratiques agricoles (MAET) par modélisation intégrée

National audienc

Action n° 60 : Appui à la gouvernance des programmes d'action agro-environnementaux : un entrepôt de données pour l'aide au suivi et à la prospective, à l'échelle d'un territoire à enjeu eau (nitrates, pesticides)

L'objectif principal de l'action 60 de la convention Onema-Irstea - Sigouvagro - est de pouvoir initier la mise à disposition aux acteurs agricoles et aux gestionnaires de l'eau, d'un outil d'aide à la décision générique, adaptable et évolutif, mobilisant des données sur les milieux et pratiques à différentes échelles spatiales et à différentes granularités temporelles. Cet outil d'aide à la décision doit permettre de les aider à choisir, évaluer et prévoir les scénarios agro-environnementaux les plus pertinents aussi bien sur le plan de la pollution que le sur le plan économique pour atteindre les objectifs fixés dans les plans d'action.Dans la première phase de l'action, ont été réalisées une recherche bibliographique sur le domaine d'étude, mais également des rencontres avec des équipes de recherche et des acteurs opérationnels. Les rencontres avec les acteurs opérationnels ont eu lieu dans le cadre du cas d'étude sur le bassin versant de la Charente, où travaillent déjà les équipes impliquées dans l'action 60, puis dans le cadre de séminaires ou de réunions dédiés (groupe captages de l'AFB). Suite à cette étude de l'existant et des besoins des acteurs, un prototype d'outil décisionnel, comprenant un système d'information et des cubes multidimensionnels, a été créé en utilisant les données recueillies et traitées dans le captage Grenelle du cas d'étude sur la Charente. Ce système décisionnel constitue un premier pas vers l'outil générique qui est l'objectif à terme de ces travaux

Un système d'information environnemental dédié "pesticides"

National audienceThe evaluation “ex-ante” of scenarios using agro-environmental indicators (AEI) and/or agro-hydrological models needs to implement an effective information system, able to take into account the characteristics of the ecosystem and of agricultural activities at embedded spatial scales. The “trans-time-plot” scale, a homogeneous part of watershed for agricultural practices over time, is used for the calculation of indicators for small agricultural catchments. On a larger watershed scale, other spatially designed entities are used regarding typologies of farming systems and natural conditions, or areas of mitigation measures. The produced data model allows the agricultural practices on these embedded scales to be described in the same database, as well as a range of data relating to river basin characteristics. Agricultural practices (crop rotation, crop management, irrigation, fertilization, pesticide use) are described at the farm level for homogeneous plots or from a typology of farming systems built using surveys and institutional data. A dictionary gives detailed information about all the concepts used. The EIS system generated automatically from the business models offers tools for analysis. It has been tested with a data set collected on the Charente watershed and its sub-basins. Several axes of analyses have been defined (time, amount of pesticides sprayed, spatial aggregation). The Tools implemented allow new possibilities for the analysis of data and the calculation of spatial indicators (AEI). The EIS system allows the calculation of a simple indicator of pesticide pressure. We plan to implement the calculation of an institutional indicator at the two embedded spatial scales

Vers un observatoire agro-environnemental des territoires : Un système décisionnel multi-échelle pour le bassin de la Charente

National audienceTo improve the quality of water resources in France, water managers are called upon to put in place agri-environmental action plans (AEAP) at various nested spatial and temporal scales. The aim of this is to encourage farmers to change some of their practices, particularly those which lead to high levels of diffuse pollution. By participating in the development of a “Grenelle” water abstraction action plan in SW France, we were able to develop an innovative computerized management and decision support tool. This system organizes and structures information obtained from local stakeholder networks. Using a number of spatial data warehouses, it processes decision-related data at different levels of granularity, and at different spatial scales, and then presents those data using SOLAP (Spatial Online Analytical Processing) tools. Spatialised indicators (action areas, pesticide types, direct costs, etc.) are defined in close consultation with stakeholders in the field. The long-term vision for these action plans, as well as the developing needs of the different stakeholders, will allow the system to develop into a broader agri-environmental observatory storing data from the entire life cycle of successive action plans and contributing to better informed governanceDans la perspective de la reconquête de la qualité de la ressource en eau en France, les gestionnaires sont amenés à mettre en place des programmes d’action agro-environnementaux qui se superposent dans l’espace et dans le temps afin de faire évoluer les activités agricoles, sources de pollution diffuse. L’accompagnement d’un programme d’action Captage Grenelle a permis de développer une architecture informatique innovante pour appuyer le pilotage de ces programmes par les gestionnaires et les décideurs. Le système d’information proposé organise, structure et capitalise l’information mobilisée par les réseaux d’acteurs locaux. Plusieurs entrepôts de données spatiales décrivent et organisent l’information décisionnelle à différentes granularités et échelles et restituent cette information grâce à des outils SOLAP (Spatial Online Analytical Processing). Des indicateurs (surfaces d’action, pesticides, coûts directs, etc.) sont définis avec les acteurs locaux dans un processus participatif. La vision à long terme de ces programmes d’action et les besoins des acteurs conduisent à faire évoluer le système d’information et les entrepôts de données proposés vers un observatoire agro-environnemental qui mobilise et capitalise les connaissances tout le long du cycle de vie des programmes d’action successifs, contribuant ainsi à une gouvernance plus éclairé

Site des pertuis charentais - Projet européen SPICOSA - résultat de la phase de conception de modélisation du système bassin versant-zone côtière

[Departement_IRSTEA]GT [TR1_IRSTEA]RURAMEN / CERESThis document was finalized at the end of the 'System Design' phase'. It provides information for all partners to take forward to 'System Formulation', to share with other SSA partners, and to provide feedback to WP3 (which is responsible for the System Design handbook). Some specific diagrams and tables when here, are added at the end of the text. The structure of this report roughly follows that of the tasks and subtasks for 'System Design' as set out in the DOW. In some cases the DOW specifies the cumulative acquisition of information over several tasks, or the simplification of some parts of the system during the 'Problem Scaling' task. Except as part of the critique, 5.4, this document do not give an account of how System Design was achieved. It simply present the key features of the System (in relation to the Policy Issue) as they are understood at the end of the System Design step

Quel appui à la décision publique pour la gouvernance des territoires à enjeu eau ?

SAGEO 2018 Spatial analysis and Geomatics, Montpellier, FRA, 06-/11/2018 - 09/11/2018International audienceLocal decision makers are constantly on the lookout for decision tools to help them assess the potential impact of agro-environmental measures, as well as applying them in the best, most effective way. In this paper, we present the "SIGPA" (Information System for Action Plan Governance) model, which displays the overall approach to helping public decision making within pesticide action programs. The SIGPA model can be applied in various contexts. The proposed information system provides the support to enable stakeholders and decision makers to identify the most effective and least expensive actions for limiting pesticide pollution. A prototype of the information system was used, based on data collected as part of a "Grenelle" action plan within the Charente river basin. By allowing for data and knowledge from stakeholder networks in multiple action plans to be pooled, the SIGPA approach is in keeping OSAGE (Loireau et al, 2017) and aims to an agro-environmental and multifunctional observatory.Les réseaux territoriaux d'acteurs institutionnels, en charge de la mise en oeuvre des actions agro-environnementales sur le terrain, sont en quête d'outils d'aide à la décision afin de pouvoir évaluer l'impact potentiel des mesures agro-environnementales et les localiser à moindre coût le plus efficacement possible. Nous présentons le modèle générique SIGPA qui décrit l'ensemble de la démarche d'appui à la gouvernance des programmes d'action pesticides. SIGPA peut intégrer d'autres outils de simulation. Les modèles conceptuels et le système d'information proposés sont des outils de communication et d'échange au sein du réseau d'acteurs. Ces outils permettent de faire émerger, de manière interactive, les actions les plus efficaces et les moins coûteuses pour limiter la pollution par pesticides. Un prototype du système proposé a été implémenté sur une zone de captage Grenelle en Charente. En permettant la capitalisation des données et des connaissances acquises par les réseaux d'acteurs, la démarche est conforme à celle du modèle OSAGE de Loireau et al (2017) et préfigure un observatoire agro-environnemental

Restauration de la qualité des eaux de surface : évaluation quantitative de la performance des trajectoires agroécologiques d'atténuation des concentrations de pesticides avec SWAT

International audienc