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Thèse co-financée par AgroParisTech et DigitAg

Le 28 mars 2023

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Thèse co-financée par AgroParisTech et DigitAg

réalisée au sein des UMRs TETIS et SELMET et soutenue publiquement le 28 mars 2023
Cette thèse concerne la définition d’un système d’information spatial destiné à fournir des connaissances autour de l’utilisation spatiale des parcours par les troupeaux. Ces nouvelles connaissances contribueront à la prise de décision des éleveurs quant au pâturage des troupeaux sur parcours en zones périméditerranéennes françaises. A moyen terme, elle contribuera également à la fourniture de bouquets d’informations pour la recherche, l’enseignement et la gestion territoriale. Les résultats de ma thèse sont intégrés dans le projet P@stor_All qui permettra d’opérationnaliser le SI pour son utilisation par ses parties prenantes : éleveurs, fermes expérimentales, chercheurs et enseignants.
Définition, conception et évaluation d’un système d’information spatial pour le pastoralisme en zones périméditerranéennes françaises
Description de la thèse
Le pastoralisme est un mode d’élevage très répandu en régions périméditerranéennes françaises, pourvoyeur de multiples services. Sa pérennité dépend notamment de sa capacité à valoriser efficacement et durablement les végétations de parcours.
Le comportement alimentaire et spatial des troupeaux est un élément clé à prendre en compte pour ajuster la conduite du pâturage ; aujourd’hui, il peut être documenté et analysé à travers des outils numériques. L’application de l’élevage de précision au pastoralisme est contrainte par l’hétérogénéité des milieux et la diversité des systèmes agro-sylvo-pastoraux.
Cependant, on dispose aujourd’hui d’une diversité de données pour documenter le fonctionnement de l’écosystème pastoral. L’intégration et la combinaison de ces données hétérogènes au sein d’un système d’information (SI) pourrait permettre de proposer une analyse approfondie du comportement des troupeaux sur parcours.
Pour y parvenir, ce SI doit prendre en charge l’hétérogénéité des données et fournir les fonctionnalités d’analyse en vue de produire des indicateurs d’aide à la conduite du pâturage sur parcours.
Le principal objectif de cette thèse était de proposer et tester des approches techniques et méthodologiques permettant de définir un SI qui répond à ces considérations. Pour atteindre cet objectif, mes travaux ont été réalisés en trois étapes :
  • i) identification des besoins des éleveurs et traduction en caractéristiques techniques et fonctionnelles du SI ;
  • ii) définition des critères de qualité des données spatiales : précision, échelle de représentation et sémantique, granularité temporelle ;
  • iii) exploration de différentes approches d’analyse de données spatiales, et en particulier analyse de séquences fréquentes et extraction de motifs de points.
A l’issue de cette thèse, je retiens le lac de données Hadoop d’Apache comme SI pour ses nombreux avantages pour la gestion des données hétérogènes et l’intégration de modules d’analyse et de diffusion d’information adaptées au contexte d’étude. Je propose de gérer le stockage de données via HDFS (Hadoop Distributed File System). Les critères de qualité des données spatiales que je retiens sont :
  • i) 10m de résolution spatiale pour bien décrire l’hétérogénéité du milieu,
  • ii) une précision suffisamment élevée des classes d’occupation des sols en vue de mieux caractériser les classes d’intérêt pastoral,
  • et iii) une fréquence d’acquisition de 5 minutes pour les données de localisation des troupeaux afin de faciliter l’extraction de connaissances à différentes échelles temporelles (horaire, journalière, phase de pâturage).
Cette thèse apporte deux principales contributions :
  • i) informatique qui concerne un SI en adapté aux enjeux de gestion de données hétérogènes du pastoralisme,
  • et ii) thématique qui se rapporte à la définition d’un outil en adéquation avec les enjeux du pastoralisme et les besoins des éleveurs pastoraux en zones périméditerranéennes et montagneuses françaises.
Perspectives
Pour ma carrière professionnelle, je vise essentiellement de mettre en application mes compétences et connaissances acquises pour développer des outils de gestion et des approches d’analyse de données spatiales pour contribuer à la prise de décision dans différents domaines thématiques tels que l’agriculture, l’élevage, la foresterie et l’environnement.

Thésard

Urcel Kalenga