New District « Modéliser la biodiversité dans un quartier »
Ecole d’été « Modélisation et évaluation pour la planification urbaine » 1-5 septembre 2014 – Paris – Marne-la-Vallée DJ4 : La Nature et la Ville (3 septembre après-midi) Julie LATUNE, Nathalie FRASCARIA, Nicolas Becu
Modélisation d’un système complexe 1/7
• Caractéristiques d’un système complexe Nombreuses entités, Multiples interactions, (à l’intérieur comme à l’extérieur du système). (Ce sont des systèmes souvent ouvert, difficile à délimiter)
Échanges de flux, ( énergie, matière, informations) Instable, Evolutif, peu prévisible. Le système ne peut pas se réduire à la somme de ses entités, en effet le système entier à un fonctionnement qui lui est propre, c’est-à-dire une cohérence interne qui lui confère des capacités d’auto-organisation et d’autorégulation.
Modélisation d’un système complexe 2/6 • La modélisation Représenter le fonctionnement d’un système en intégrant un large nombre de paramètres.
On modélise - un système d’actions, - un système d’information, - un système d’organisation.
Modélisation d’un système complexe 3/6 • Caractéristiques « Ce qu’il y a à modéliser n’est pas donné au départ, cela ce construit »
Le Moigne
Il s’agit de comprendre le fonctionnement du système, quelles sont les entités, les processus, les interactions importants. Reconnaître et arriver à gérer les incertitudes. Ouvrir la discussion à une communauté plus large.
Modélisation d’un système complexe 4/6 • Processus Itératif, (méthode exploratoire (tests successifs)) Rassemblant un nombre d’acteur le plus large possible, (chaque acteur explicite son rôle au sein du système).
Constructiviste. (enrichissement des connaissances)
C. Barnaud et al., (2008) La modélisation d’accompagnement pour une gestion concertée des ressources renouvelables en thaïlande, Economie rurale.
Modélisation d’un système complexe 5/6 • Les Systèmes Multi-Agents Les SMA s’attache à concevoir des mondes virtuels visant explicitement à reconstruire des situations simplifiées mais néanmoins pertinentes (validées) et éloquentes vis-à-vis des enjeux de la question traité.
Identification des agents essentiels Quelles degrés d’autonomie Quelles modalités d’interactions avec l’environnement et les autres agents.
Type d’agent selon la répartition entre décision humaine et décision spécifiée informatiquement Le Page et al., (2010) Des modèles pour partager des représentations. Quae 2d., chap 3 pp71-101
• Les Systèmes Multi-Agents informatisés Chaque entité décisionnelle est représentée par un agent qui peut être ou non représenté informatiquement par un avatar avec une autonomie d’action plus ou moins importante.
Modélisation d’un système complexe 6/6 • La modélisation d’accompagnement Consensus dans la représentation
Permet d’expliciter les représentations Permet de comprendre les interactions et le socio-écosystème Permet de faire de la prospective, Permet de co-construire des scénarios → Il s’agit d’arriver à gérer l’incertitude en comprenant dans quelle situation se trouve une ressource, suivre son évolution afin de pouvoir faire des propositions d’adaptations (cf scénarios).
New District : un SMA fondé sur des agents humains. • New District un système multi-agents hybride • Des agents humains indépendants (représentés informatiquement par un avatar, chaque agent agit de façon autonome).
• les décisions sont prises par les participants Objectifs différents, Moyens d’action différents, Sources d’informations différentes, Interfaces différentes.
New District un Système Multi-Agents hybride
New District : un SMA fondé sur des agents humains. Le Maire -
-
Les Agriculteurs Conversions en agriculture biologique Conversions en agriculture conventionnelle Fauches tardives Ventes de terrains Être mécène ou recevoir des subventions
Validation des propositions de constructions (sinon préemption) Constructions de parcs ou de STEP Révision du PLU Collecter les taxes et réviser le montant Subventionner
-
Le promoteur Achats de terrains Constructions classiques Constructions écologiques Être mécène ou recevoir des subventions
Le Forestier - Éclaircies raisonnées - Éclaircies - Coupes rases - Ventes de terrains - Être mécène ou recevoir des subventions
L’Etat - Octroie des amendes pour préjudice environnemental - Octroie des subventions pour 9 projets environnementaux
-
L’ Écologue Sensibilisation des acteurs Suivis de la faune Relevés de la qualité des eaux Recevoir des subventions ou bénéficier de mécénat
New District : prendre en compte la biodiversité dans l ’aménagement Etudie Busard Cendré
Ecologue
Niche
Exploitent
Amél iore le rendement des cultures
Culture Butine
Ruche
Agri cul ture conventionnelle Agri cul ture biologique Fa uche tardive
Agriculteurs
Négocie l’achat de terrains
Construit Cons truction classique Cons truction écologique
Abeilles
Promoteur
Butine
Nourrit
Conseil
Construit
Amél iore le rendement de l a forêt
S’implante
Cons truction classique Cons truction écologique
Négocie l’achat de terrains
Foret Autorise Exerce s on droit de préemption
Rejette des résidus Epure et retient
Eau
Exploitent Ecl a ircie Ecl a ircie raisonnée Coupe rase
S’étend
Forestier
Ville Payent des taxes
Pollue Dépollue
Aménage 9800 Logements Pa rcs STEP
Maire
New District : prendre en compte la biodiversité dans l ’aménagement. Old building New conventional building
Conventional farming field Organic farming field
New ecological building Water-treatment plant
Late mowed field
Park
Threatened harrier
Healthy harrier
Endangered harrier
Forest Hive
Clear-felled forest Bee Thinned forest
Controlled thinning forest
Figure 1: Main interface of New District simulation model Becu N., Frascaria-Lacoste N., and Latune J., (2014) Distributed asymmetric simulation - enhancing participatory simulation using the concept of Habitus. – Simulation and Gaming (in press)
Représentation de 3 dynamiques environnementales 1/3 • Evolution de la population d’abeilles Espèce emblématique menacée à l’échelle mondiale
• Actions influençant la présence d’Abeilles - conversion en agriculture biologique - construction d’un parc - éclaircie
Type of plot
Nectar quantity
Old city
0
Classical construction
0
Eco-designed construction
0.5
Park
1
Conventional farming
0.25
Organic farming
2
Late mowing
0.5
Forest
2
Thinned forest
1.5
Controlled thinned forest
1.5
• Implantation Clear-cut forest 0 - vit dans la forêt Wastewater treatment plant 0 Table 3 - type of plot related to nectar quantity - nécessite un habitat hétérogène - s’implante lorsque qu’il y a assez de nectar à proximité d’une ruche
• Service écologique rendu - assure la production de fruits, graines et la survie de nombreuses espèces - augmente la marge brute de l’exploitation forestière
Représentation de 3 dynamiques environnementales 2/3 • Evolution de la population de busards cendrés Choix d’une espèce migratoire menacée.
Actions influençant la présence du Busard Cendré - fauche tardive - éclaircie raisonnée - construction ancienne
Implantation - niche dans les cultures - nécessite un habitat hétérogène - s’implante lorsque la valeur écologique d’un patch est satisfaisante
Type of plot Old city
Value of the plot for Montagu’s harrier 0
Heterogeneity factor
0
C1
C1=-1
Classical construction Eco-designed construction Park
0.25
0.75
C1
Conventional farming
1.25
C1
Organic farming
2.25
C2=1
Late mowing
2.5
C3=1
Forest
1
C4=1
C1
C5=1 Thinned forest 1.5 Controlled thinned C5 1.5 forest C1 Clear-cut forest 0.5 Wastewater treatment C1 0.25 plant Table 4 - type of plot related to value for the Montagu’s harrier and heterogeneity factor.
Service écologique rendu - se nourrit de rongeurs, et d’insectes qui ravagent les cultures. - augmente la marge brute des terrains agricoles.
Représentation de 3 dynamiques environnementales 3/3 • Evolution de la
qualité de l’eau
Actions influençant la qualité - conversion en agriculture conventionnelle - forêt initiale - éco-construction
Attribution des valeurs - 12 occupations du sol différentes - 1 valeur de la qualité de l’eau attribuée à chaque terrain (Quantité de polluant, faculté d’épuration, faculté de rétention)
Classical construction
Impact on groundwater quality index -8
Eco-designed construction
-5
Park
1
Conventional farming
-6
Organic farming
+1
Late mowing
-5
Type of plot
Forest
+5
Thinned forest
+2
Controlled thinned forest
+3
Clear-cut forest
-4
Wastewater treatment plant
+30
Table 2 – Type of plot and impact on groundwater quality index
Service écologique rendu - permet aux habitants d’avoir de l’eau potable
Henry A., Latune J., Becu N., Frascaria-Lacoste N., NewDistrict: A participatory agent based simulation for increasing awarness of peri-urbanization and its consequences for biodiversity. Ecological Modelling (submitted)
Retour sur les ateliers •
New District permet de comprendre -
Les impacts environnementaux, sociaux, économiques Le fonctionnement des services éco systémiques Le temps des phénomènes naturels
-
Le fonctionnement d’outils de planification ou de subventions L’importance de l’intégration de la question de la biodiversité dés l’amont d’un projet L’enjeux que représente la concertation pour mener à bien un projet d’aménagement
-
-
Apprentissages au sujet des autres
Retour sur les ateliers 1/10
Territoire Initial
Retour sur les ateliers 2/10
Scénarios
Scénario A
Cons truction écol ogique
Sta ti on d’épuration
Pa rc
Coupe ra s e
Scénario B
Agri cul ture bi ologique
Fa uche ta rdi ve
Scénario C
Retour sur les ateliers 3/10 Evolution de la population d’abeilles
Scénario A
Scénario B
Scénario C
Retour sur les ateliers 4/10 Evolution de la population de Busards cendrés
Scénario B
Scénario A
Scénario C
Retour sur les ateliers 5/10 Evolution de la qualité de l’eau
Scénario A
Scénario C
Scénario B
Retour sur les ateliers 6/10 Evolution de l’écologie du territoire
Territoire Initial
Retour sur les ateliers 7/10
Evolution de l’écologie du territoire
Scénario A
Scénario B
Scénario C
Retour sur les ateliers 9/10
•
Apprentissages
.
Sur le collectif La concertation ne s’organise que rarement par les acteurs eux-mêmes (dans tous les cas il y a eu des alertes extérieures). Tendance a impacter d’abord et tente de réparer ensuite. Utilisation de solutions techniques Les motivations d’actions sont souvent monétaires ou de réputation « image d’un bon promoteur », utilisation des systèmes de mécénat et subvention). Consultation de l’écologue pour effectuer un choix dans le lieu d’aménagement . Certains acteurs ne se déplace pas et attendent d’être sollicité.
. . . . . . . .
Du collectif L’aménagement à aussi un impact politique et culturel L’environnement dans lequel les projets d’aménagement évoluent est très instable (législation) Le système socio-environnemental est irréversible
Retour sur les ateliers 9/10
•
Questions débattues
.
Développement territorial, (quelle vision global du territoire, quels objectifs de développement pour le territoire) Comment créer de la valeur sur le territoire, comment être vertueux? Achat de terrains pour compenser les impacts? Faire de la phytoépuration? Aménager des zones de cultures maraichères (circuits courts)? Quelles pratiques adopter pour moins impacter (fauches tardives, éclaircies raisonnées, renforcer la législation )? Quels leviers pour négocier? …
. . . . . . .
Perspectives
Ateliers avec d’autres catégories d’acteurs Ateliers en amont d’un projet Atelier rassemblant les riverains d’un futur aménagement
Quel avenir pour ce type d’outil et pour les démarches participatives ?
Becu N., Frascaria-Lacoste N., and Latune J., (2014) Distributed asymmetric simulation - enhancing participatory simulation using the concept of Habitus. – Simulation and Gaming (in press) Bourdieu P., Habitus, code et codification. In: Actes de la recherche en science sociales. Vol. 64, septembre 1986. De quel droit ? pp.40-44. Etienne M. et al., (2010) La modélisation d’accompagnement. Ed Quae Folke C., (2006) Resilience : the emergence of a perspective for social-ecologiacl systems anlyses. Global Environmental Change pp 253267. Frittaion M., et al., (2010) narratives of the futures : suspending disbelief in forest-sector scenarios. Futures pp1156-1165. Funtowicz F.O., et Ravetz J.R. (1993) Science for the post normal age. Futures pp739-755. Henry A., Latune J., Becu N., Frascaria-Lacoste N., NewDistrict: A participatory agent based simulation for increasing awarness of periurbanization and its consequences for biodiversity. Ecological Modelling (submitted). Le Moigne, JL. (1990). La Modélisation des systèmes complexes. Ed. Dunod Le Page, C., Becu, N., Bommel, P., & Bousquet, F. (2012). Participatory agent-based simulation for renewable resource management: the role of the Cormas simulation platform to nurture a community of practice. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 15(1).
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