UNIVERSITÉ NATIONALE DU VIETNAM, HANOI INSTITUT FRANCOPHONE INTERNATIONAL-IFI Brahim ALI KOREIMY Mise en œuvre d’un modèle multi-agent permettant d’effectuer des simulations spatio-temporelles de l’exposition des habitats des amphibiens à ALAN sur la zone de la Dombes. Thiết kế và cài đặt một mô hình đa tác tử cho phép thực hiện các mô phỏng không gian-thời gian của môi trường sống của sinh vật lưỡng cư bị phơi nhiễm với ALAN trên vùng Dombes. MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES DU MASTER INFORMATIQUE HANOI-2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com UNIVERSITÉ NATIONALE DU VIETNAM, HANOI INSTITUT FRANCOPHONE INTERNATIONAL-IFI Brahim Ali KOREIMY Mise en œuvre d’un modèle multi-agent permettant d’effectuer des simulations spatio-temporelles de l’exposition des habitats des amphibiens à ALAN sur la zone de la Dombes. Thiết kế và cài đặt một mô hình đa tác tử cho phép thực hiện các mô phỏng không gian-thời gian của môi trường sống của sinh vật lưỡng cư bị phơi nhiễm với ALAN trên vùng Dombes.
Spécialité : Systèmes Intelligents et Multimédia Code : Programme pilote MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES DU MASTER INFORMATIQUE Sous la supervision de : — LENGAGNE Thierry, chargé de recherches CNRS HANOI-2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ATTESTATION SUR L’HONNEUR J’atteste sur l’honneur que ce mémoire a été réalisé par moi-même et que les données et les résultats qui y sont présentés sont exacts et n’ont jamais été publiés ailleurs. La source des informations citées dans ce mémoire a été bien précisée. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gố. Brahim ALI KOREIMY LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Abstract Within the theme of light pollution, modelling and simulation make it possible to analyse and evaluate the effects of the contamination of an artificial light system on a given territory in order to help in decision-making. They are a necessary step to develop and improve a model for ecosystem protection such as environmental contamination by light pollution. Among the different modelling approaches, Multi- Agent Systems (SMA) are increasingly being used by ecologists and geographers.
They make it possible, on the one hand, to follow statistically and very precisely the evolution of a system and, on the other hand, to intuitively observe the "spatio- temporal" evolution of the generated forms. This report presents an example of the theoretical light pollution, modelled and simulated, with the ADM GAMA. Following the ODD protocol (Overview, Design concepts, and Details), we explain the operating principles of the simulated model, as well as the results obtained. The challenges of the multi-agent paradigm for the assessment of a wetland infected by light pollution are discussed ; at the end, methodological and thematic perspectives are presented.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Resume Au sein de la thématique de la pollution lumineuse, la modélisation et la si- mulation, permettent d’analyser et d’évaluer les effets de la contamination d’un système de la lumière artificielle, sur un territoire donné afin d’aider à prendre de décision. Elles constituent une étape nécessaire pour développer et améliorer un modèle pour la protection de l’écosystème tels que la contamination de l’environne- ment par la pollution lumineuse. Parmi les différentes approches de modélisation, les Systèmes Multi-Agent (SMA) sont de plus en plus prises par les écologues et géographes. Ils permettent, d’une part, de suivre statistiquement et très précisé- ment l’évolution d’un système ; d’autre part, d’observer intuitivement l’évolution "spatio-temporelle" des formes engendrées.
Ce rapport présente un exemple de la pollution lumineuse théorique, modélisé et simulé, avec le SMA GAMA. En suivant le protocole ODD (Overview, Design concepts, and Details), nous expliquons les principes de fonctionnement du modèle simulé, ainsi que les résultats obtenus. Les enjeux du paradigme multi-agent pour l’évaluation d’une zone humide infectée par la pollution lumineuse y sont discutés ; en fin des perspectives méthodologiques et thématiques sont présentées. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Contents Liste des tableaux iii Table des figures iv 1 CONTEXTE GÉNÉRAL 2 1.1 Contexte national et régional .2 Contexte institutionnel et le projet de recherche .3 Objectifs de l’étude .4 Objectif de la modélisation .5 Contraintes stage et impact sur le mémoire.
5 2 Artificial light at night (ALAN) sur la zone de la Dombes 6 2.1 Le territoire d’études : Dombes .2 Pollution lumineuse ou ALAN .3 Quelques travaux et réalisations connexes. 11 3 État de l’art 16 3.1 À l’origine : les mathématiques .2 La modélisation scientifique .3 Le langage UML (Unified Modeling Language) .4 Des automates cellulaires aux systèmes multi-agents .5 Les systèmes multi-Agent(SMA) .6 Modéliser des dynamiques spatiales avec le SMA .7 Les Systèmes d’Informations Géographiques SIG .8 Utilisation hybride SIG–SMA. 31 4 Construction du modèle 32 4.3 Construction du plan d’information .4 Modèle :directe-albedo .5 Modèle :Skyglow-albedo .6 Modèle : directe-albedo-Skyglow .8 Changement d’échelle des cartes .9 Résultats des simulations du modèle. 41 i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Conclusion et perspectives 43 5.2 Bilan et perspectives.
43 Références 45 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Liste des tableaux Table 3.1 Plates-formes de développement de systèmes et simulations multi-agents.2 Différences entre les méthodes d’implémentation proposées par les plates-formes de développement,[Kravari and Bassiliades 2015 ].1 Couches SIG utilisées. 32 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Table des figures Figure 1.1 La Dombes, un nom pour de multiples acceptions géographiques. Cette dernière, cerclée de rouge sur les cartes, s’étend de l’extrémité Nord-Est de la métropole Lyonnaise au Nord de Bourg-en-Bresse. La zone est située à l’Ouest de la chaı̂ne monta- gneuse du Jura, dans le département de l’Ain (cerclé de jaune).2 Vue aérienne de la Dombes marqué par la présence de nom- breux étangs piscicoles, forêts caducifoliées et champs dédiés pour beaucoup à la culture céréalière.
Source de la photographie(wikipedia) 7 Figure 2.3 Exemple de halo lumineux sur une ville, Source : Reprinted with permission from the Institution of Lighting Engineers and the Society of Light and Lighting .4 Les sources de pollution lumineuse .5 Schéma des différents paramètres de l’éclairage artificiel noc- turne pouvant causer des impacts sur la biodiversité. Issu de : Pistes méthodologiques pour prendre en compte la pollution lumineuse dans les réseaux écologiques.6 Acquisition Ninox sur une nuit, source :[philippe D.7 Production d’une carte sky glow,[philippe D.8 Distribution du mobilier urbain éclairé à Paris, [philippe D.9 Simulation de la pollution lumineuse produite par le mobilier urbain éclairé sur la ville de Paris, [philippe D.10 L’évolution de surfaces agricoles avec PAYSAGRI (extrait de [Dépigny 2008]) .11 L’évolution de surfaces pastorales (en jaune) en Équateur. A gauche l’état initial, à droite l’état final (extrait de [Walsh et al.1 Historique de la modélisation scientifique .2 Exemple de configuration de départ .3 Détermination du voisinage .4 Valeurs de voisinage .5 Quelques effets graphiques des automates cellulaires .6 Interactions d’un agent [Ferber 1995] .7 Composantes d’un SIG .8 Couches d’un SIG .9 Couche de zones humides avec sa table attributaire .2 Processus d’élaboration de la carte de la pollution lumineuse. 34 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 modèle direct-albedo, dynamique globale du modèle .4 modèle directe-albedo, exemple d’un calcul de l’intensité .5 modèle skyglow-albedo, dynamique globale du modèle .6 modèle skyglow-albedo, exemple d’un calcul de l’intensité .7 modèle direct-albedo-skyglow, dynamique globale du modèle 38 Figure 4.8 modèle diercte-albedo-skyglow, exemple d’un calcul de l’inten- sité .9 simulation à l’état initial .10 production d’une carte de la pollution à partir d’une carte de la lumière directe et l’albédo .11 identification des zones humides sur la carte polluée par la linière directe et l’albédo .12 production d’une carte de la pollution à partir d’une carte de la lumière directe,l’albédo et skyglow.
42 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TABLE DES FIGURES Introduction Bien qu’habitant le milieu naturel, nous n’échappons pas à la pollution lumineuse issue de l’urbanisation du territoire. Si l’éclairage artificiel est nécessaire aux activités économiques et sociales du territoire, celle-ci n’est pas sans conséquences sur la biodiversité exceptionnelle qui nous entoure. En effet, plus de 75% 1 des activités de la faune ont lieux le soir et la nuit, et se trouvent perturbées par la présence de lumières. Nous avons tous un rôle à jouer sur cette problématique en limitant ou supprimant les éclairages inutiles, en adaptant nos usages, en modifiant les éclairages pour les rendre moins perturbateurs.
Le développement mal maı̂trisé des éclairages publics, même en milieu rural, génère un halo lumineux qui trouble l’obscurité de la nuit. Bien que ce soit la communauté des astronomes qui, la première, ait tiré la sonnette d’alarme, les effets de la pollution lumineuse ne se limitent pas à masquer les étoiles. En effet, les impacts sur la biodiversité d’un éclairage artificiel de l’environnement nocturne ont largement été démontrés (Longcore and Rich, 2006). Ainsi le phénomène de pollution lumineuse interpelle aujourd’hui plus largement écologues, aménageurs, éclairagistes, médecins, responsables de collectivités locales etc.
A cet effet, ce projet vise de mettre au point un outil d’aide à la décision qui permettre de discuter les différents scénarios d’exposition des zones humides de la Dombes en fonction de la dynamique d’occupation des sols choisi par l’utilisateur. Ce stage qui s’inscrit dans ce programme de recherche a pour objectif la création d’une modélisation multi-agents sur les territoires étudiés par ce projet. Cette modélisation a pour objet la reconstitution dynamique des usages et celle de l’exposition potentielle des zones humides de la Dombes à ALAN(Artificial light at nigh) soit lumière artificielle de nuit en français, à partir de couches d’information. Le présent mémoire présente en premier lieu le contexte de l’étude, des objectifs de celle-ci, puis un état de l’art dans le domaine de la modélisation scientifique et plus précisément de la modélisation multi-agents (SMA).
En second lieu, ce mémoire aborde la méthodologie adoptée pour construire les données utile à la modélisation. Depuis la récolte de données, jusqu’à la création de variables clefs qui serviront à la modélisation. Ensuite, nous détaillons la méthodologie mise en oeuvre pour construire des modèles représentatifs de la zones d’étude. Chaque module ainsi défini est ensuite détaillé de manière à mieux appréhender les choix réalisés et le choix de paramètre modifiables dans le système.
La formalisation de scénarios crée un cadre pour aboutir à différentes simulations. Les résultats des méthodologies adoptées sont ensuite exprimés ainsi que les premiers résultats des modules. Enfin, nous conclurons en analysant les recherches pouvant être pertinentes à poursuivre dans ce domaine.pnr-scarpe-escaut.fr/contenu-standard/la-pollution-lumineuse-dans-le-parc-naturel-regional- scarpe-escaut Rapport de stage Master 1 sur 45 26 novembre 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. CONTEXTE GÉNÉRAL 1 CONTEXTE GÉNÉRAL CONTEXTE GÉNÉRAL, PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS Dans ce chapitre nous aborderons le contexte national, Contexte institutionnel, le projet de recherche et régional, le problématique et les objectifs de l’étude.
Nous étayerons ensuite l’objectif de la modélisation suivi des contraintes de stage et impact sur le mémoire.1 Contexte national et régional La Dombes est une région naturelle et historique, elle constitue un plateau d’origine morai- nique aux innombrables étangs qui vient être menacer par des phénomènes artificiels qui est l’utilisation de la lumière artificielle de nuit. En effet, cette région abrite à elle seule près de 18% de la surface nationale des étangs exploités. Ces piscicultures extensives sont gérées par quelques 300 pisciculteurs qui produisent 21% de la production piscicole national(1600t) dont : 27% des carpes élevées en France et 21% des brochets.1 A gauche, une carte de l’Académie de la Dombes présentant le « Pays de Dombes » (G.F, 2009) composé de 136 communes. A droite, une carte de l’Insee reprenant le périmètre du projet de PNR de la Dombes qui comprenait 102 communes (« La Dombes : un territoire rural riche de son environnement, mais sous influence urbaine », C.