Mise en œuvre d’un mod–le multi agent permettant d’effectuer des simulations spatio temporelles de l’exposition des habitats des amphibiens à ALAN sur la zone de la dombes

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 ALAN sur la zone de la Dombes Thiết kế cài đặt mơ hình đa tác tử cho phép thực mô không gian-thời gian môi trường sống sinh vật lưỡng cư bị phơi nhiễm với ALAN vùng Dombes MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES DU MASTER INFORMATIQUE HANOI-2019 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 ALAN sur la zone de la Dombes Thiết kế cài đặt mơ hình đa tác tử cho phép thực mô không gian-thời gian môi trường sống sinh vật lưỡng cư bị phơi nhiễm với ALAN 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 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 công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Các thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gố Brahim ALI KOREIMY 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, MultiAgent 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 "spatiotemporal" 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 Resume Au sein de la thématique de la pollution lumineuse, la modélisation et la simulation, 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 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’environnement 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 précisément 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 Contents Liste des tableaux iii Table des figures iv CONTEXTE GÉNÉRAL 1.1 Contexte national et régional 1.2 Contexte institutionnel et le projet de recherche 1.3 Objectifs de l’étude 1.4 Objectif de la modélisation 1.5 Contraintes stage et impact sur le mémoire Artificial light at night (ALAN) sur la zone de la Dombes 2.1 Le territoire d’études : Dombes 2.2 Pollution lumineuse ou ALAN 2.3 Quelques travaux et réalisations connexes 11 État de l’art 16 3.1 À l’origine : les mathématiques 16 3.2 La modélisation scientifique 17 3.3 Le langage UML (Unified Modeling Language) 18 3.4 Des automates cellulaires aux systèmes multi-agents 18 3.5 Les systèmes multi-Agent(SMA) 21 3.6 Modéliser des dynamiques spatiales avec le SMA 24 3.7 Les Systèmes d’Informations Géographiques SIG 25 3.8 3.9 Utilisation hybride SIG–SMA 27 Outils utilisés 30 3.10 GAMA 30 3.11 QGIS 31 Construction du modèle 32 4.1 Les données 32 4.2 Modèle général 33 4.3 Construction du plan d’information 33 4.4 Modèle :directe-albedo 34 4.5 Modèle :Skyglow-albedo 36 4.6 Modèle : directe-albedo-Skyglow 38 4.7 Détails 39 4.8 Changement d’échelle des cartes 40 4.9 Résultats des simulations du modèle i 41 Conclusion et perspectives 43 5.1 Conclusion 43 5.2 Bilan et perspectives 43 Références 45 ii Liste des tableaux Table 3.1 Plates-formes de développement de systèmes et simulations multi-agents 28 Table 3.2 Différences entre les méthodes d’implémentation proposées par les plates-formes de développement,[Kravari and Bassiliades 2015 ] 29 Table 4.1 Couches SIG utilisées 32 iii Table des figures Figure 1.1 La Dombes, un nom pour de multiples acceptions géographiques Figure 2.1 Zone d’étude 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 l’Ouest de la chaˆıne montagneuse du Jura, dans le département de l’Ain (cerclé de jaune) Figure 2.2 Vue aérienne de la Dombes marqué par la présence de nombreux étangs piscicoles, forêts caducifoliées et champs dédiés pour beaucoup la culture céréalière Source de la photographie(wikipedia) 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 Figure 2.4 Les sources de pollution lumineuse 9 Figure 2.5 Schéma des différents paramètres de l’éclairage artificiel nocturne pouvant causer des impacts sur la biodiversité Issu de : Pistes méthodologiques pour prendre en compte la pollution lumineuse dans les réseaux écologiques Sordello, 2017 11 Figure 2.6 Acquisition Ninox sur une nuit, source :[philippe D et al., 2018] 12 Figure 2.7 Production d’une carte sky glow,[philippe D et al., 2018] 12 Figure 2.8 Distribution du mobilier urbain éclairé Paris, [philippe D et al., 2017] 13 Figure 2.9 Simulation de la pollution lumineuse produite par le mobilier urbain éclairé sur la ville de Paris, [philippe D et al 2017] 13 Figure 2.10 L’évolution de surfaces agricoles avec PAYSAGRI (extrait de [Dépigny 2008]) 14 Figure 2.11 L’évolution de surfaces pastorales (en jaune) en Équateur A gauche l’état initial, droite l’état final (extrait de [Walsh et al 2008]) 15 Figure 3.1 Historique de la modélisation scientifique 17 Figure 3.2 Exemple de configuration de départ 19 Figure 3.3 Détermination du voisinage 20 Figure 3.4 Valeurs de voisinage 20 Figure 3.5 Quelques effets graphiques des automates cellulaires 21 Figure 3.6 Interactions d’un agent [Ferber 1995] 23 Figure 3.7 Composantes d’un SIG 25 Figure 3.8 Couches d’un SIG 26 Figure 3.9 Couche de zones humides avec sa table attributaire 31 Figure 4.1 Modèle général 33 Figure 4.2 Processus d’élaboration de la carte de la pollution lumineuse 34 iv Figure 4.3 modèle direct-albedo, dynamique globale du modèle 35 Figure 4.4 modèle directe-albedo, exemple d’un calcul de l’intensité 36 Figure 4.5 modèle skyglow-albedo, dynamique globale du modèle 37 Figure 4.6 modèle skyglow-albedo, exemple d’un calcul de l’intensité 37 Figure 4.7 modèle direct-albedo-skyglow, dynamique globale du modèle 38 Figure 4.8 modèle diercte-albedo-skyglow, exemple d’un calcul de l’intensité 39 Figure 4.9 simulation l’état initial 40 Figure 4.10 production d’une carte de la pollution partir d’une carte de la lumière directe et l’albédo 41 Figure 4.11 identification des zones humides sur la carte polluée par la linière directe et l’albédo 42 Figure 4.12 production d’une carte de la pollution partir d’une carte de la lumière directe,l’albédo et skyglow v 42 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ RAPPORT DU MEMOIRE DE FIN D'ETUDE MASTER Về đề tài/ Sujet: Thiết kế cài đặt mơ hình đa tác tử cho phép thực mô không gian – thời gian môi trường sống sinh vật lưỡng cư bị phơi nhiễm với ALAN vùng Dombes / Mise en uvre d'un modèle multi-agent permettant d'effectuer des simulations spatio-temporelles de l'exposition des habitats des amphibiens ALAN sur la zone de la Dombes Ngành/Secteur: Công nghệ thông tin/Informatique Chuyên ngành/Spécialité: Hệ thống thông minh đa phương tiện/ Systèmes Intelligents et Multimédia Mã số chuyên ngành/Code de la spécialité: Chuyên ngành thí điểm / Programme pilote Của học viên/Nom de l'étudiant: Brahim ALI KOREIMY Họ tên cán phản biện/Nom du rapporteur: Nguyễn Mạnh Hùng Cơ quan cơng tác/Etablissement du rapporteur: Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, Hà Nội Tính cấp thiết, ý nghĩa lý luận thực tiễn đề tài luận văn / Nécessité, sens théorique et pratique du sujet de mémoire - Nécessité: oui - sens théorique: oui - sens pratique: oui Phương pháp nghiên cứu / Méthodologie de recherche - La méthodologie de recherche est raisonnable et adaptée au problème Cơ sở lý luận tổng quan đề tài nghiên cứu / Fondement théorique et littérature du sujet de recherche - Le travail du stagaire fait partie de LETG-Angers Những đóng góp luận văn / Apports du mémoire Il y a une contribution principales: - simulation du système Kết cấu, hình thức trình bày văn phong / Structure, présentation et style - La structure du mémoire est bien structurée Những thiếu sót hạn chế nội dung hình thức luận văn (nếu có) / Lacunes et limites du mémoire (s'il y en a) - Về hình thức / Sur la forme: - Il y a des références (10/11) qui sont incompletes dans la section références - Il y a des citées qui ne sont pas listées dans la liste des références: Lieurain (p.4), Treuil et al (p.7), Varenne (p.8), les citées dans la page 9, 17, 21 - Il manque pas mal des images, des données qui ne sont pas citées - Về nội dung / Sur le contenu: - Il manque completement la partie modélisation du système en deux niveaux: modèle en général et modèle détaillé sur GAMA Mức độ đạt công trình nghiên cứu so với yêu cầu luận văn thạc sĩ / Conclusion générale par rapport aux exigences du mémoire de fin d'études du niveau Master Căn vào yêu cầu luận văn Thạc sĩ kết cơng trình nghiên cứu trình bày luận văn, đồng ý cho học viên Brahim ALI KOREIMY bảo vệ luận văn trước Hội đồng En me basant sur les exigences d’un mémoire de fin d’études, je donne un avis favorable la soutenance du mémoire de fin d’études Brahim ALI KOREIMY devant le jury Questions Hà Nội, ngày tháng năm 2019 CÁN BỘ PHẢN BIỆN RAPPORTEUR Nguyễn Mạnh Hùng Evaluation du stagiaire remplir par le responsable du stagiaire Phiếu đánh giá thực tập sinh người hướng dẫn Nom du stagiaire/ Tên thực tập sinh : Brahim Ali Koreimy ………………………………………………………………… Période du stage/ Thời gian thực tập : ………………………………………………………… …… Nom de l’organisme/ Tên đơn vị : LEGT Angers ………………………………………………………………… Adresse / Địa chỉ: Boulevard Loivoisier 49000 ………………………………………………………………… Ville/ Thành phố : France Angers …………………………… Pays/ Nước : ………………… Nom du responsable/ Người phụ trách : LENGRAGNE Thierry ………………………………………………………………… Téléphone/ Điện thoại : 04 72 43 29 11 …………………………… Télécopie/ Fax:………………… Courrier électronique/ Thư điện tử : thierry.lengragne@univ.lyon1.fr ………………………………………………………………… 01/04/2019 au 30/09/2019 Cette évaluation ainsi que le mémoire de fin d’études seront utilisés par la direction des études de l’Institut Francophone International pour évaluer le stage de l’étudiant Il est suggéré que le ou la stagiaire prenne connaissance de la teneur de cette évaluation lors d ’une entrevue avec le responsable de stage de l’organisme Phiếu đánh giá luận văn tốt nghiệp phận đào tạo Viện Quốc tế Pháp ngữ sử dụng để đánh giá kết thực tập học viên Học viên thông tin nội dung đánh giá trao đổi với người phụ trách thực tập Motivation, intérêt au travail Động lực, mức độ quan tâm công việc Très bon Rất tốt Bon Tốt Moyen Trung bình Faible Kém OX O O O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Sens des responsabilités dans l’exécution des tâches confiées Ý thức trách nhiệm thực nhiệm vụ giao Très bon Rất tốt O Bon Tốt OX Moyen Trung bình Faible Kém O O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Initiative dans le cadre des instructions reỗues Sỏng kin cụng vic c hướng dẫn Très bon Rất tốt O Bon Tốt OX Moyen Trung bình Faible Kém O O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Facilité d’assimilation de la technologie de l’organisme Khả tiếp thu công nghệ đơn vị Très bon Rất tốt Bon Tốt Moyen Trung bình Faible Kém OX O O O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Qualité du travail Chất lượng công việc Très bon Rất tốt O Bon Tốt Moyen Trung bình Faible Kém X O O O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Efficacité dans les communications orales et écrites Hiệu giao tiếp nói viết Très bon Rất tốt Bon Tốt Moyen Trung bình OX O Faible Kém O O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Qualité du jugement dans l’énoncé d’une opinion sur un problème Khả lập luận đưa quan điểm vấn đề Très bon Rất tốt Bon Tốt OX O Moyen Trung bình Faible Kém O O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Capacité de proposer une solution valable un problème Khả đề xuất giải pháp khả thi cho vấn đề Très bon Rất tốt Bon Tốt Moyen Trung bình O OX O Faible Kém O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Capacité de réaliser un travail correct dans un temps donné Khả nămg thực tốt công việc thời hạn Très bon Rất tốt Bon Tốt Moyen Trung bình O OX O Faible Kém O Commentaires/ Bình luận : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Esprit de collaboration Tinh thần hợp tác Très bon Rất tốt OX Bon Tốt O Moyen Faible Trung bình Kém O O Commentaires/ Bình luận : ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Appréciation globale du stagiaire/ Đánh giá chung thưc tập sinh: Exceptionnel Xuất sắc O Supérieur Tốt X O Satisfaisant Trung bình O Faible Kém O Autonomie Points forts/ Ưu điểm: ………………………………………………………………………………………… Points faibles/ Nhược điểm: ….……………………………………………………………………………… / En me basant sur les résultats obtenus, je donne un avis favorable la soutenance du mémoire de fin d’études Brahim Ali Koreimy ……………………………………………(nom du stagiaire) Căn vào kết đạt được, đồng ý cho ……………………………………………….bảo vệ luận văn tốt nghiệp Date: ………………… 10/10/2019 Signature : …… ……………………………………………… PRESENTATION GENERALE DU MEMOIRE Nom et Prénoms: Brahim Ali Koreimy Sexe: M Date de naissance: 01/01/1985 Lieu de naissance: FADA TCHAD Décision d’inscription sur la liste d’étudiants No 4742./QĐ-ĐHQGHN le 12/12/2017 du Directeur de l’Université Nationale du Vietnam Hanoi Changement dans le processus de formation: Titre du mémoire: Mise en œuvre d’un modèle multi-agent permettant d’effectuer des simulations spatio-temporelles de l’exposition des habitats des amphibiens ALAN sur la zone de la Dombes Option: Systèmes Intelligents et Multimédia (SIM) Code: 8480201.02 10 Encadrants: LENGAGNE Thierry, chargé de recherches CNRS 11 Résumé des résultats: cartographication de la pollution lumineuse des zones humides 12 Prochaines recherches: 13 Domaine d’application dans la réalité: pollution lumineuse 14 Publications liées aux recherches: Hà Nội, le 11/10 /2019 Étudiant Brahim Ali Koreimy THÔNG TIN VỀ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Brahim Ali Koreimy Giới tính: M Ngày sinh: 01/01/1985 Nơi sinh: Fada/Chad Quyết định công nhận học viên số 4742./QĐ-ĐHQGHN ngày 12/12/2017 Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội Các thay đổi trình đào tạo: Tên đề tài luận văn: Thiết kế cài đặt mơ hình đa tác tử cho phép thực mô không gian- thời gian môi trường sống sinh vật lưỡng cư bị phơi nhiễm với ALAN vùng Dombes Chuyên ngành: Hệ thống thông minh Đa Phương tiện Mã số chuyên ngành đào tạo: 8480201.02 10 Cán hướng dẫn khoa học: LENGAGNE Thierry 11 Tóm tắt kết luận văn: 12 Những hướng nghiên cứu tiếp theo: 13.Khả ứng dụng thực tiễn: 14 Các cơng trình cơng bố có liên quan đến luận văn Hà Nội, ngày 11 tháng 10 năm 2019 Học viên Brahim Ali Koreimy CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc RÉPUBLIQUE SOCIALISTE DU VIET NAM Indépendance – Liberté - Bonheur ĐƠN XIN BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ DEMANDE DE SOUTENANCE DE MEMOIRE Kính gửi: Viện Quốc tế Pháp ngữ - Đại học Quốc gia Hà Nội À : L’Institut Francophone International – L’Université Nationale du Vietnam, Ha noi Tên (Je, soussigné(e)) : Brahim ALI KOREIMY Sinh ngày (Date de naissance):01/01/1985, học viên cao học Viện Quốc tế Pháp ngữ (étudiant(e) de master de l’Institut Francophone International) Đến nay, tơi hồn thành mơn học luận văn thạc sĩ với đề tài : Thiết kế cài đặt mơ hình đa tác tử cho phép thực mô không gian- thời gian môi trường sống sinh vật lưỡng cư bị phơi nhiễm với ALAN vùng Dombes (Actuellement, j’ai fini tous les cours et le mémoire avec le sujet Mise en œuvre d’un modèle multi-agent permettant d’effectuer des simulations spatio-temporelles de l’exposition des habitats des amphibiens ALAN sur la zone de la Dombes.) Chuyên ngành (Option de spécialité): Hệ thống thông minh Đa phương tiện (Système Intelligents et Multimedia) Mã số chuyên ngành đào tạo (Code de la branche) : 8480201.02 Được đồng ý giáo viên hướng dẫn, làm đơn đề nghị Viện trưởng Viện Quốc tế Pháp ngữ cho phép bảo vệ luận văn trước Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ (Après l’accord de l’encadrant de mémoire, j’écris cette demande pour que le Directeur de l’Institut Francophone International me permette de soutenir mon mémoire devant le Jury d’évaluation du mémoire) Tôi xin cam đoan danh dự chịu trách nhiệm kết nghiên cứu trung thực luận văn (J’atteste sur l’honneur et la responsabilité du résultat honnête de ce mémoire) Xin trân trọng cảm ơn (Je vous remercie beaucoup)./ Hà Nội, ngày Ý kiến giáo viên hướng dẫn Avis de l’encadrant 11 tháng 10 năm 2019 NGƯỜI LÀM ĐƠN JE, SOUSSIGNÉ LENGRANGE Thierry Brahim Ali Koreimy ... KOREIMY Mise en œuvre d’un modèle multi-agent permettant d’effectuer des simulations spatio-temporelles de l’exposition des habitats des amphibiens ALAN sur la zone de la Dombes Thiết kế cài đặt... l’exposition des habitats des amphibiens ALAN sur la zone de la Dombes" ayant pour objectif de comprendre et d’analyser les interactions Homme/milieu l’aide d’outils et de méthodes innovantes de manière... axes de recherches du laboratoire, ce programme se place dans l’une des axes et intitulé " Mise en œuvre d’un modèle multi-agent permettant d’effectuer des simulations spatio-temporelles de l’exposition