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Modélisation des dynamiques spatiales par SIG et SMA

Muriel Bonin

Notre travail porte sur la modélisation des dynamiques spatiales et est appliqué au Massif du Tanargue (Monts d'Ardèche, France). Il se situe dans la continuité de travaux antérieurs qui envisagent l'espace dans les SMA, non pas comme une grille de cellules, mais comme un ensemble d'entités spatiales en interaction (voir l'article de Bousquet et Gautier, "Comparaison de deux approches de modelisation des dynamiques spatiales par simulation multi-agents : les approches 'spatiale' et 'acteurs' ").

Afin d'intégrer l'organisation de l'espace dans la modélisation, nous utilisons un modèle graphique dont les composants élémentaires sont les entités spatiales du SMA et sont dotés de propriétés d'agents.

Déprise agricole et usages de l'espace

La problématique de recherche porte sur les recompositions agricoles et les conflits ou complémentarités avec les autres usages de l'espace (tourisme, sylviculture, chasse, observation-protection du milieu naturel, usage résidentiel). Par rapport à cette question générale, la modélisation permet de guider le géographe dans l'analyse des données et la formalisation. La simulation implique un raisonnement sur les fonctionnements et les dynamiques du système spatial.

La question spécifique porte sur la mise en place d'un schéma de gestion de l'espace afin d'enrayer les impacts de la déprise agricole et de rendre compatibles différents usages de l'espace. L'objectif de la modélisation et de la simulation est de construire un support de discussion avec les acteurs à propos du fonctionnement, des évolutions souhaitées du système et de l'impact spatial d'actions.

Du terrain au modèle graphique

Deux types de données de terrain sont utilisés.

Les données du " pôle froid " sont recueillies selon un protocole d'observation des dynamiques d'occupation du sol (série de couches d'occupation du sol, 1950-1969-1979-1991, construites à partir de photographies aériennes à l'aide de SIG). Elles fournissent des informations fiables et quantifiables.

Les données du " pôle chaud " sont des données plus subjectives concernant les souhaits des acteurs locaux sur le devenir de leur territoire. Elles ont été recueillies dans le cadre de la mise en place du Schéma d'Aménagement du Massif du Tanargue. Elles permettent de sélectionner les actions dont on simulera l'impact spatial et de caractériser les états souhaités du territoire.

La formalisation s'est faite à l'aide d'un modèle graphique (voir figure suivante).

Le modèle grahpique et ses entités élémentaires

Figure 1. Le modèle graphique et ses entités élémentaires. Chacun des noms indiqués renvoie à un composant élémentaire qui correspond à une entité spatiale du SMA.

Chacun des composants du modèle graphique est caractérisé par un état, par une dynamique et par les actions envisagées et les états souhaités par les acteurs. Chacun est implémenté dans Cormas en tant qu'entité spatiale dotée d'attributs et méthodes d'évolution.

Quelles simulations ?

Dans un premier temps, le passage entre deux cas extrêmes est modélisé. L'état initial (EI) est l'état du modèle au moment du " boom démographique ", où l'utilisation de l'espace est maximale. L'état final pessimiste (EFP) correspond à l'état obtenu sous l'hypothèse d'un abandon total de l'espace (voir figure suivante). Au cours du passage de EI vers EFP, les dynamiques naturelles l'emportent sur l'impact des actions humaines : par colonisation de la végétation naturelle, les feuillus gagnent sur les landes et les landes ouvertes deviennent des landes fermées.

Etat initial et état final pessimiste

Figure 2. Etat initial et état final pessimiste.

Ensuite, nous définissons un ensemble de référentiels qui représentent l'impact de processus élémentaires à partir de l'état actuel (EA). EA est construit grâce aux structures spatiales identifiées par photo-interprétation sur la base d'une matrice cadastrale avec la photographie la plus récente et le diagnostic de territoire élaboré par les gestionnaires de l'espace et les acteurs locaux. La liste des processus identifiés par le thématicien, concernant les dynamiques naturelles et les infléchissements liés aux actions humaines, permet de définir ces référentiels (voir figure suivante).

Figure 3. Les trois types de simulations

Par exemple, une multiplication de résidences secondaires sans règlement d'urbanisme se traduit par un mitage de l'espace : l'entité spatiale " résidence secondaire " se multiplie et s'implante aléatoirement sur les différentes entités spatiales du versant. Dans un autre exemple, la fermeture du milieu est liée à la baisse de la pression pastorale (l'instance "UnFeuillus" du versant se dilate alors que l'instance de "UneLande" se rétracte, "UneLande" passe de l'état lande ouverte à lande fermée et change de couleur). Les impacts de la mise en place d'actions concernent par exemple le frein au développement des résineux par une réglementation de boisement, le frein au mitage de l'espace par délimitation des zones urbanisables dans un Plan d'Occupation des Sols, la ré-ouverture du milieu grâce au soutien à l'élevage, l'entretien des terrasses et des anciens canaux d'irrigation suite à l'attribution de primes, etc.

Ces référentiels sont implémentés dans le SMA. Ils sont combinés afin d'aboutir à l'implémentation du passage de EA à ES (état souhaité). ES est la traduction informatique des objectifs fixés par les animateurs suite aux réunions communales et thématiques auprès des acteurs locaux. Les méthodes de passage de EA à ES sont des combinaisons entre les dynamiques naturelles et les actions engagées par les gestionnaires de l'espace (voir figure 3).

L'objectif de la simulation est de répondre à la question : quelles actions mettre en place pour passer de EA à ES ?

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