High spatial resolution agent-based modelling at the country scale

: An application of farming dynamics in Belgium

Résumé

Au cours des dernières décennies, la pression économique actuelle causée par une augmentation de la spécialisation, de la mécanisation et de la mondialisation a conduit à une diminution continue du nombre d’agriculteurs dans de nombreuses régions du monde. Ce processus occasionne de profondes mutations du système socio-écologique des zones rurales de toute la planète et les décideurs et responsables doivent faire face à de nouveaux défis.
La modélisation multi-agents (agent-based models; ABMs) est un outil de simulation prometteur qui nous permet de mieux comprendre de tels systèmes complexes qui sont, dans une certaine mesure, le résultat des décisions individuelles des agents et de leurs interactions. Des simulations fiables de modèle pourraient nous éclairer sur les processus actuels ainsi que sur les éventuelles évolutions futures dans les zones rurales et pourraient étayer les prises de décision de l’aménagement rural.
Étant donné que les ABM doivent simuler le comportement de tous les agents individuels du système, ils ont besoin d’un grand volume de données. En conséquence, jusqu’à présent, l’application des modèles basée sur les agents a été limitée à de petites régions, ou son application à de grandes zones s’est soldée par une perte importante de détails à cause d’une intense généralisation. Il existe ainsi un décalage entre le niveau prévu pour l’utilisation des ABM niveau détaillé, individuel) et le niveau pertinent pour les décisions et la planification de politiques (niveau régional ou national).
L’objectif de cette recherche est de combler cette lacune par la création et l’application de la modélisation ADAM (Dynamique Agricole grâce à la Modélisation Basée sur les Agents): un ABM parcimonieux et destiné à l’agriculture qui fonctionne à l’échelle nationale avec toutefois la résolution spatiale de champs individuels. La Belgique, dotée de nombreux différents paysages agricoles et types d’agricultures sur une zone de taille relativement petite a été utilisée comme
étude de cas dans cette dissertation.
La première partie de cet ouvrage correspond à l’analyse de la situation actuelle et des tendances
agricoles en Belgique ainsi qu’à leur place dans un contexte mondial. Cela nous permet de définir
les caractéristiques importantes et les processus essentiels des activités agricoles en Belgique.
XII
Dans la partie suivante, ces caractéristiques et processus essentiels ont fait l’objet d’une
généralisation et ont été placés dans un cadre conceptuel qui a abouti au développement de ADAM.
Dans un premier temps, ADAM estime les abandons et successions d’agriculteurs en fonction des
caractéristiques de l’agriculteur et de ses terres. Les terres agricoles sans successeur sont
redistribuées parmi les exploitants agricoles voisins ou abandonnées. L’évolution de la population
agricole dans ADAM a été calibrée et validée grâce à des données de recensements agricoles pour
la période 2000-2010 et donne le résultat suivant : un RMSE relative de 5.11% pour le nombre
d’agriculteurs et 46,4% pour l’évolution du nombre d’agriculteurs lorsque la validation se fait au
niveau des municipalités individuelles.
Ce procédé de validation a démontré l’impact de l’urbanisation et de la périurbanisation sur les
résultats obtenus pour la Belgique. Cet impact peut être direct en cas d’urbanisation des terres
agricoles ou indirect lorsque les terres agricoles sont utilisées pour des activités telles que
l’agriculture d’agrément à la périphérie urbaine. Dans la troisième partie de cette recherche, le
modèle original a été associé à un modèle d’automates cellulaires sur l’utilisation des sols, pour
incorporer les impacts de l'urbanisation.
Grâce à cette structure de modèle associé, plusieurs scénarios d’avenirs possibles pour les zones
rurales en Belgique en 2035 ont été examinés. Tous les scénarios indiquent une diminution continue
du nombre d’exploitations agricoles et une augmentation de la taille moyenne des exploitations
agricoles. Ces simulations dénotent un modèle spatial très net avec la plus forte diminution du
nombre d’exploitations agricoles au centre et à l’est du pays.
Dans la dernière partie, les résultats des scenarios ont été utilisés comme données d’entrée pour
un modèle de distribution d’espèces de bourdons. Le recours à des données d’utilisation de sol à
fine résolution thématique en tant que données d’entrée nous a apporté une meilleure précision
pour la modélisation de distribution des bourdons. La valeur ajoutée du recours à ces données
d’utilisation des terres à fine résolution thématique comme données d’entrée a été démontrée lors
de la modélisation d’espèces plus localisées par opposition à une espèce de bourdon plus largement
répandue. Cela rend la valeur ajoutée des données d’utilisation de terres à fine résolution
thématique tributaire des cas spécifiques d’utilisation.

la date de réponse	2020
langue originale	Anglais
L'institution diplômante	Universite de Namur
Superviseur	Nicolas Dendoncker (Promoteur), Anton Van Rompaey (Promoteur), Catherine Linard (Jury), Lien Poelmans (Jury), Matthias Vanmaercke (Jury), Jasper Van Vliet (Jury) & Isabelle Vranken (Jury)