National Research Institute of Science and Technology for Environment and Agriculture
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Approche spatiale de la dynamique agricole : utilisation de la télédétection et des systèmes d'information géographique pour la gestion des périmètres irrigués
This study develops a method of agricultural landuse monitoring at the regional scale, designed for water authirities and planning agencies to make decisions and implement development projects.It aims at determining a system of spatial units corresponding to levels of organization of farming activities, relevant to assess agriculture changes. The method is based on the use of GIS and remote sensing. It is tested in the mediterranean wine-producing area around Béziers (42,000 ha partly irrigatd).Agricultural statistics identify the main crop associations at the level of the administrative unit (commune) and the main trends of cropping patterns evolution between 1970 and 1988. A supervised classification of landuse, combining SPOT images, statistics, existing maps and field data is performed. This method is very suitable for zoning, monitoring and analyzing agricultural activities. It permits also to stimulate scenarii of development and to evaluate their impact on landuse at local and regional level. It is therefore a useful tool for water agencies and planning authorities. / Ce travail a consisté à élaborer une méthode de suivi des changements d'utilisation agricole du sol applicable à l'échelle d'une petite région. L'analyse spatiale de la dynamique agricole a visé à identifier un ensemble d'entités géographiques correspondant aux niveaux d'organisation de la production agricole et de l'espace adapté au suivi des transformations rapides de l'agriculture. La méthode repose sur l'utilisation d'un système d'information géographique et de la télédétection et elle a été testée sur une petite région de 42 communes partiellement irriguées de la plaine viticole de Béziers. L'analyse de l'organisation spatiale de l'occupation du sol au travers d'une image sellitaire et de statistisques permet de réaliser une stratification de l'espace régional et d'identifier les associations de cultures pratiquées par les groupes communaux d'exploitations agricoles. Une classification supervisée d'images satellitaires permet de réaliser un inventaire cartographique.L'analyse des niveaux d'organisation de la production agricole et de leur composante spatiale est ensuite effectuée à partir des statistiques, d'enquêtes et de cartes thématiques. L'utilisation combinée du système d'information géographique et des données de télédétection fournit un outil puissant de suivi, d'analyse et de zonage de la dynamique agricole susceptible d'intéresser les gestionnaires de périmètres irriguées, les agents du développement et l'ensemble des acteurs impliqués dans la gestion du territoire
Le stockage des effluents industriels et agricoles liquides : utilisation des dispositifs d'étanchéité par géomembrane
In this article, we present an historical overview and examples of the use of flexible membrane liners in industrial and agricultural effluent storage ponds, general characteristics of geomembranes, their physico-chemical interactions with the effluents, elements of design, guidelines for liner protection, storage maintenance and operating. / On présente l'historique et les différents cas d'utilisation des dispositifs d'étanchéité par géomembranes dans les ouvrages de stockage des effluents industriels et agricoles, les caractéristiques générales des géomembranes, leurs interactions physico-chimiques avec les effluents, les éléments à prendre en compte dans la réalisation des ces structures, les recommandations en terme de protection des dispositifs, d'entretien et d'exploitation de l'ouvrage
Trials for rating the national forest service road network
The French Forest Service (Office National des Forêts) funded some research to evaluate the adequate way of rating its road network, in order to implement a pavement management system. Three methods were compared - visual analysis, deflection measurements, evenness measurements-, leading to the conclusion that the visual analysis was the best suited. The visual analysis method is described and the first applications made by the Office National des Forêts are presented / L'Office National des Forêts (ONF) a financé des recherches pour évaluer la meilleure méthode d'estimation de son réseau routier, avec pour objectif la mise au point d'un système de gestion des chaussées. Trois méthodes ont été comparées - l'auscultation visuelle, les mesures de déflection et les mesures de profil en long -, permettant de conclure que l'auscultation visuelle semble la plus adaptée. La méthode d'auscultation visuelle est décrite et les premières applications effectuées par l'ONF sont présentées
Effectiveness of trunk-implanted acephate for the protection of cones and seeds from insect damage in France and China
Trunk implants of acephate resulted in reduced damage due to cone flies, coneworms and seedworms in European and Siberian larches, Scots and mountain pines, Norway spruce. In contrast, they did not prevent seed chalcid nor gall midge damage in Douglas-fir, European larch, Siberian larch. Treatments generally increased seed yield but a significant increase in the number of filled seeds was seen only when chalcids and midges were absent. Seed germination was not affected by the treatment. / L'implantation dans le tronc de capsules d'acéphate a entraîné une diminution des dégâts causés par divers insectes des cônes et des graines (mouches des cônes, pyrales et tordeuses chez les mélèzes d'Europe et de Sibérie, le pin sylvestre, le pin à crochets, l'épicéa commun). En revanche, ils sont restés sans effet sur les chalcidiens des graines et les cécidomyiides dans le cas du douglas et des mélèzes. La production de graines a généralement augmenté avec les traitements mais le nombre de graines pleines par cône n'a augmenté que lorsque les chalcidiens ou les cécidomyiides étaient absents. Aucun effet défavorable sur la germination n'a été observé
Le dilemme entre exploration et exploitation dans l'apprentissage par renforcement : optimisation adaptative des modèles de décision multi-états.
This thesis addresses the dilemma between exploration and exploitation as it is faced by reinforcement learning algorithms, i.e. the problem of the choice of the action during the adaptive optimisation of multi-states decision models, and particularly of Markovian decision processes. Reinforcement learning is characterised by the use of approximate solutions. For this sake, we take inspiration from works of other communities as decision theory and adaptive optimal control. Three groups of difficulties are stressed : the impossibility to reach certainty about the unknown parameters before an infinite number of experiments, the algorithms to the representation of the problem used. The original contribution of this thesis is then the synthesis of the different approaches to the problem, the study of the limits of reinforcement learning distributed architectures, the proposal of algorithms using back-propagation of uncertainty and the results of numerical simulations. / Cette thèse s'intéresse au dilemme entre l'exploration et l'exploitation tel qu'il se pose dans les algorithmes d'apprentissage par renforcement, c'est-à-dire au problème du choix de l'action lors de l'optimisation adaptative des modèles de décision multi-états, et plus particulièrement des processus de décision de Markov. L'apprentissage par renforcement se caractérise par l'utilisation de solutions approchées; cette recherche vise à améliorer ces solutions. Trois groupes de difficultés sont soulignées : l'impossibilité d'obtenir des certitudes sur les paramètres inconnus avant un nombre infini d'expérimentations, l'insuffisance des raisonnements à l'échelle locale, la sensibilité des algorithmes à la représentation du problème utilisée. La contribution de cette thèse porte donc sur la synthèse des différentes approches du problème, l'étude des limites des architectures distribuées de l'apprentissage par renforcement, la proposition d'algorithmes utilisant la rétropropagation de l'incertitude et les résultats des simulations numériques
Fertilisation en pépinière forestière hors-sol
Fertilisation of forestal seedings is in the most case an empirical practice. A method based on plants needs and substrate disponibility is presented. This method was used for the determination of fertilisation for some mediteranean species. Cedrus atlantica example is presented. Condition of application and limits of the method is discussed. / La nutrition minérale des jeunes plants forestiers en culture hors-sol est dans la plupart des cas effectuée de façon empirique. Une méthode basée sur l'analyse des besoins de la plante et prenant en compte la disponibiblité en éléments minéraux dans le substrat a été utilisée pour la définition de régimes nutionnels de quelques essences méditerranéennes. L'exemple du cèdre de l'Atlas est présenté. Les conditions d'application et les limites de la méthode sont discutées
Contribution à l'étude et à la modélisation mécaniste-statistique de la distribution spatiale des apports d'eau sous un canon d'irrigation : application à la caractérisation des effets du vent sur l'uniformité d'arrosage
The modelisation of irrigation water application under a gun and reel machine system, which is widely used in France, is one of the most important steps to improve irrigation performance, at field scale, especially in windy conditions, that distort strongly the uniformity of water application. The model is based on a jet representation in two phases : a phase "mainjet" with air entrainment and a phase "individual droplets", whose trajectories are calculated using Lagrange's method. Specific experiments are realised to obtain the data necessary to identify the parameters of the model. The measure of jet trajectories, from various irrigation guns, is realised using video cameras. The measurement of drop sizes, produced by various guns, is realised using an infra-red beam system (Spectro Optical Rain gauge). To validate the model, especially in windy conditions, gun tests are realised, firstly in the laboratory, then "in situ" on agricultural fields. The comparison of calculated and measured water distribution confirms the interest of this new approach, which shows moreover a capability for operational applications. / La modélisation de la répartition spatiale des apports d'eau d'irrigation, en particulier sous canon et enrouleur qui est le système le plus utilisé en France, est l'une des étapes importantes pour pouvoir améliorer les performances de l'irrigation, à l'échelle de la parcelle agricole, notamment en conditions ventées qui perturbent fortement l'uniformité d'arrosage. Le modèle est basé sur une représentation du jet en deux phases : une phase jet principal (phase porteuse) et une phase gouttes, dont les trajectoires sont calculées par la méthode lagrangienne. Pour pouvoir identifier les paramètres du modèle des acquisitions de données expérimentales sont réalisées. La mesure des trajectoires du jet, produit par différents canons d'irrigation, est réalisée à l'aide de caméras vidéo. La métrologie des distributions granulométriques de gouttes d'eau, est réalisée par un système de mesure infra-rouge (Spectro Pluviomètre Optique). Pour valider le modèle, notamment en conditions ventées, des essais de canons sont réalisés, d'abord en laboratoire, puis "in situ" sur des parcelles agricoles. La confrontation des distributions spatiales d'apports d'eau mesurées et calculées confirment l'intérêt de la nouvelle approche, qui présente, par ailleurs, un caractère opérationnel
Ruissellement et érosion, impact des activités humaines sur les crues et les inondations
How to state, analytically when it is possible, man's effects on flow regime in quantity as in quality water without forgetting ground erosion and hydrographic system. / Comment mettre en évidence, analytiquement chaque fois que cela est possible, les effets induits par les aménagements de l'homme ( et sa gestion de l'occupation des sols au sens le plus large ) sur le régime des eaux, ceci en termes de quantité comme de qualité des eaux, et sans omettre tous les problèmes liés à l'érosion des terres et des réseaux hydrographiques
Etude hydrodynamique et thermique d'un échangeur de chaleur à noyau tournant conique
This work reports on a new heat exchanger for various food products (jam, sauces). The fluid flows between two coaxial parallel cones from the vertex to the base. The inner cone rotates and the outer is stationary. A uniform heat flux is delivered through the external wall. The numerical modelling is performed on a bidimensional configuration by the finite-volume method with Phoenics package. The model takes into account the rheological food products characteristics. The principal phenomenon, numericallly and experimentally observed, is the appearance of the recirculation that renews the fluid on the heating wall, increases the heat transfer and has a mixing effect. / L'étude porte sur un nouveau type d'échangeur de chaleur pour produits visqueux, notamment agro-alimentaires (confitures, béchamel). Dans cet appareil, le fluide s'écoule dans l'entrefer de deux cônes. Le cône intérieur est en rotation et, sur le cône extérieur (fixe), on impose un flux de chaleur. La modélisation de l'écoulement est effectuée dans une géométrie bidimensionnelle par la méthode des volumes finis sur le logiciel Phoenics. La modélisation tient compte des caractères thermodépendants et rhéofluidifiants que possèdent de nombreux produits alimentaires. Les résultats numériques sont validés par ceux obtenus expérimentalement sur une installation pilote. Le principal phénomène observé, aussi bien par l'expérience que par la simulation, est l'apparition d'une recirculation plus ou moins importante qui renouvelle le fluide à la paroi chauffante, intensifie les transferts et agit comme un mélangeur
Cartographie des états de surface par télédétection et prédétermination des crues des petits bassins versants en zone sahélienne et tropicale sèche
In 1992, Jean Rodier published : "The rainfall simulator and representative basins in the Sahel". This paper presents the main relationships between the runoff potential, calculated for heavy daily rainfalls (50 and 70 mm) for small sahelian basins (1-20 km²), and the surface runoff depths observed at the outlets. The runoff potential is the weighted sum of the elementary surface runoff depths calculated from the relations given in the catalogue of basic surfaces in the sahelian zone (Cazenave & Valentin, 1989); First we develop in detail the use of remote sensing to map the surface states (soil, vegetation, land use and the superficial structure of the soils). This makes it possible to employ Rodier's relationships for small bains on the same satellite picture coupled with ground observations for a single reference basin. then we present how we define the loss functions on the map units and the basins. Finally we apply this methodology to determine the 10-year runoff from small basins in the dry areas of west Africa. With runoff potential as input, the Rodier's tables allow the determination of indices of permeability (PI, I, RI, P, TP) and/or the fitting of coefficients according to the area and permeability of the basin.The indices of permeability are significant input parameter for the Orstom method (Rodier & Auvray, 1965 used in predicting the 10-year outflows(FAO, in press). The adjustment coefficients include the transfer of runoff from upstream to the outlet in order to compute the surface runoff depths. We have tested this method on several small basins in sahelian and dry tropical zones. / L'utilisation de la télédétection pour la cartographie des états de surface (sols, végétation, cultures et organisation superficielle du sol), permet d'envisager l'emploi, sur les petits bassins versants non jaugés, des relations proposées par Jean Rodier en 1992 dans l'ouvrage intitulé : "Du simulateur de pluie aux bassins représentatifs sahéliens". Ces relations associent, pour de fortes pluies journalières (50 et 70 mm), les potentiels de ruissellement, calculés sur un échantillon de petits bassins versants sahéliens (1-20 km²) et les lames ruisselées observées aux exutoires. Dans une longue partie méthodologique, nous traitons en premier lieu de la cartographie des états de surface par télédétection en Afrique sahélienne et tropicale sèche, puis de l'agrégation des lames ruisselées élémentaires à l'échelle des unités cartographiques et des bassins versants. L'article se termine par une application de cette méthodologie à la prédétermination des crues de fréquence décennale. Les relations établies par Rodier permettent en effet de déterminer la classe d'infiltrabilité qui constitue un important paramètre d'entrée de la méthode Orstom (Rodier & Auvray, 1965) pour la prédétermination des crues de fréquence décennele (FAO, à paraître). Elles permettent également de calculer directement les lames ruisselées en utilisant un coefficient de calage qui intègre, pour de fortes averses, les phénomènes de transfert à l'échelle des bassins versants. La validité de cette démarche a été testée sur quelques bassins versants situés dans les régions sahélienne et tropicale sèche