Simulation des systèmes complexes en géographie : fondements théoriques et applications

Auteur(s) :

Langlois, Patrice Découvrir l'auteur

Résumé

Etude sur la modélisation géographique, ses fondements à travers les concepts les plus généraux de structure, organisation, système..., l'examen des outils informatiques de modélisation des dynamiques et, de plus, présente un modèle général de système à agents géographiques.

Éditeur(s)
- Hermès science publications
Date
- 2009
Notes
- Bibliogr. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 332-VIII p. : ill. ; 24 x 16 cm
Collections
- Traité IGAT, information géographique et aménagement du territoire
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-7462-2390-5
Indice
- 911.1 Techniques de la géographie
Quatrième de couverture
- Géomatique
  Le traité Information Géographique et Aménagement du Territoire répond au besoin de la communauté de la géomatique et de l'analyse spatiale de disposer d'un fonds commun de connaissances interdisciplinaires. Il ouvre le champ à son élargissement à la fois vers l'amont, du côté des diverses modélisations spatiales, et vers l'aval, en direction d'applications significatives.
  Les ouvrages du traité IGAT sont répartis en trois domaines :
  
  Aspects fondamentaux de l'analyse spatiale présente un ensemble de modélisations et de représentations directement utiles aux systèmes d'information géographique ;
  
  Géomatique constitue un état de l'art des SIG et de leurs évolutions prévisibles ;
  
  Aménagement et gestion du territoire regroupe des études de cas concrets, mais également des synthèses, autour de différents problèmes spatiaux.
  
  Les savoirs rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus. Chaque volume du traité présente des principes généraux, des éléments théoriques, des modèles, mais aussi des applications. L'aspect très largement pluridisciplinaire de ce domaine, rapidement émergent, est couvert par des ouvrages d'orientation plus thématique et d'autres d'orientation plus technique.
Tables des matières
- - Simulation des systèmes complexes en géographie
  - Fondements théoriques et applications
  - Patrice Langlois
  - Hermes Science
  - Lavoisier
  - Introduction générale13
  - Première partie. La structuration de l'espace géographique21
  - Chapitre 1. Les concepts de structure et de système25
  - 1.1. La notion de structure25
  - 1.1.1. En mathématiques et en physique26
  - 1.1.1.1. La structure mathématique de groupe et les invariants physiques26
  - 1.1.2. En informatique27
  - 1.1.3. Dans les sciences humaines et sociales et en sciences de la vie28
  - 1.2. Le paradigme systémique30
  - 1.2.1. Le triangle systémique31
  - 1.2.2. Le tout est plus que ses parties33
  - 1.3. La notion d'organisation33
  - 1.3.1. Structure et organisation35
  - 1.3.2. Organisations séquentielles36
  - 1.3.3. Organisation en classes, partitions37
  - 1.3.4. Organisations en arbre38
  - 1.3.5. Organisation en réseau40
  - 1.3.6. Organisations hiérarchisées42
  - 1.3.7. L'utilisation de la théorie des graphes pour les organisations complexes44
  - 1.3.7.1. Graphe élémentaire (ou 1-graphe)44
  - 1.3.7.2. Graphe simple44
  - 1.3.7.3. Graphe (ou multigraphe, ou p-graphe)45
  - 1.3.8. Complexité d'une organisation, du déterminisme au chaos46
  - Chapitre 2. L'espace et la géométrie49
  - 2.1. Différentes théories de l'espace49
  - 2.1.1. Les modèles euclidiens52
  - 2.1.2. Espaces métriques52
  - 2.1.3. Espaces normés54
  - 2.1.3.1. Métrique de Manhattan55
  - 2.1.3.2. Métrique du max56
  - 2.1.4. Espaces pseudo-euclidiens56
  - 2.1.4.1. La relativité restreinte ou comment fusionner les concepts de temps et d'espace56
  - 2.1.4.2. Le concept de réalité newtonienne mis à mal par la relativité58
  - 2.1.5. Espaces de Riemann59
  - 2.1.5.1. La relativité générale ou comment disparaît l'attraction universelle60
  - 2.1.6. Espaces topologiques62
  - 2.1.7. A propos de l'égalité dans un espace63
  - 2.2. La géométrie et ses structures de données64
  - 2.2.1. Structures planes65
  - 2.2.1.1. Structuration des points65
  - 2.2.1.2. Structuration des lignes polygonales66
  - 2.2.1.3. Les surfaces planes69
  - 2.2.2. Le modèle en élévation (2D1/2)70
  - 2.2.2.1. Retour sur une méthode élémentaire de calcul géométrique75
  - 2.2.2.2. Calcul de l'élévation d'un point dans une triangulation quelconque76
  - 2.2.3. Espace non euclidien, anamorphoses et champ de gravitation78
  - 2.2.4. Les morphologies possibles d'un espace fini mais sans limites80
  - 2.3. Géométrie « nette », géométrie « floue »82
  - Chapitre 3. Les structures topologiques : comment s'organisent les objets en systèmes spatiaux89
  - 3.1. La topologie89
  - 3.2. Métriques et topologies90
  - 3.3. Topologie calculée, topologie structurelle93
  - 3.3.1. Maillage en carrés93
  - 3.3.2. Maillage hexagonal94
  - 3.3.3. Structure de voisinage pour un maillage irrégulier95
  - 3.3.4. Opérateur de voisinage d'un maillage irrégulier98
  - 3.3.5. Modèle « vecteur-topologique » d'un maillage de zones quelconques98
  - 3.3.6. Modèle topologique de réseau99
  - 3.4. La hiérarchisation100
  - Chapitre 4. La matière et les objets géographiques101
  - 4.1. La matière géographique101
  - 4.1.1. Le champ matériel102
  - 4.1.2. L'hypothèse de différenciation spatiale et temporelle de la matière102
  - 4.2. La notion d'observation104
  - 4.3. L'objet géographique : définitions et principes106
  - 4.3.1. L'identification110
  - 4.3.2. Le support spatial d'un objet110
  - 4.3.3. Le contenu matériel d'un objet111
  - 4.3.4. Objet géographique matériel et couche d'objets111
  - 4.3.5. Le principe de séparation111
  - 4.3.6. Le principe de mélange112
  - 4.3.7. Le principe d'impénétrabilité112
  - 4.3.8. La dimensionnalité d'un d'objet114
  - 4.3.9. Principe d'emboîtement114
  - 4.3.10. Objet géographique évalué115
  - 4.3.11. Les formes de description de l'objet117
  - Chapitre 5. Le temps et la dynamique121
  - 5.1. Le temps121
  - 5.2. Les temporalités124
  - 5.2.1. Intervalle de vie T125
  - 5.2.2. Le pas de temps minimal dt125
  - 5.2.3. La base de temps B_T125
  - 5.2.4. Support d'activité d'un phénomène sigma127
  - 5.2.5. Phénomène à support discret (ou ponctuel)128
  - 5.2.6. Phénomène à support continu ou continu par morceaux128
  - 5.3. Evénements, processus129
  - 5.3.1. Discrétisation morphologique d'un phénomène133
  - 5.3.2. Exemple des boules de billard134
  - 5.3.3. Temporalité d'un processus spatial138
  - 5.3.3.1. Dualité des espaces de la modélisation : espace interne - espace externe des objets139
  - 5.3.3.2. Espaces et interaction140
  - 5.4. Décomposition d'un processus complexe140
  - 5.5. Un choix épistémique : la dépendance réciproque entre les niveaux de complexité d'un phénomène141
  - Chapitre 6. L'interaction spatiale145
  - 6.1. Présentation du concept145
  - 6.2. Définition de l'interaction macroscopique149
  - 6.3. Les quatre (inter)actions élémentaires152
  - 6.4. L'interaction microscopique comme multigraphe153
  - 6.5. La composition d'interactions successives155
  - 6.6. Les configurations et les trajectoires d'une simulation sont des catégories156
  - 6.7. Représentation matricielle de niveau intermédiaire158
  - 6.8. Exemples d'interactions159
  - 6.8.1. Flux et transport159
  - 6.8.2. Le mouvement d'un objet dans l'espace159
  - 6.8.3. La collision entre deux objets159
  - 6.8.4. Cumul par confluence160
  - 6.8.5. Distribution centrifuge161
  - 6.8.6. Egalisation par vases communicants162
  - 6.9. Première définition de la notion de système spatial162
  - Deuxième partie. La modélisation par automates cellulaires169
  - Chapitre 7. Concept et formalisation d'un AC171
  - 7.1. Le paradigme d'automate cellulaire172
  - 7.2. La notion d'automate à états finis174
  - 7.3. Automate de Mealy et de Moore175
  - 7.4. Un exemple simple d'AC : le jeu de la vie176
  - 7.5. Différentes décompositions des fonctions d'une cellule177
  - 7.6. Automate à seuil, automate à fenêtre179
  - 7.7. Niveau micro et automate stochastique180
  - 7.8. Niveau macro et automate déterministe181
  - 7.9. Définition générale d'un automate cellulaire géographique181
  - 7.10. Différents régimes d'ordonnancement des tâches internes au système184
  - 7.11. Ports, canaux, encapsulation186
  - 7.12. Interaction188
  - 7.13. Espace associé à un automate cellulaire géographique192
  - 7.14. Topologie et opérateur de voisinage d'un ACG192
  - 7.15. La notion de couche cellulaire192
  - 7.16. Modèles d'ACG hiérarchisés193
  - 7.16.1. Hiérarchisation spatiale193
  - 7.16.2. Hiérarchisation temporelle194
  - 7.16.3. Hiérarchisation du contrôle195
  - Chapitre 8. Exemples de modèles d'automates cellulaires géographiques197
  - 8.1. SpaCelle, automate cellulaire multicouche198
  - 8.1.1. Présentation198
  - 8.1.2. Le choix de la métrique et la notion de voisinage dans SpaCelle199
  - 8.1.3. Les structures d'univers200
  - 8.1.4. La définition du comportement cellulaire sous SpaCelle200
  - 8.1.5. Structure générale d'un modèle201
  - 8.1.6. Le comportement cellulaire, naissance, vie et mort, loi de la règle la plus pertinente202
  - 8.1.7. Fonctionnement déterministe ou stochastique203
  - 8.1.8. Ecriture des règles203
  - 8.1.9. Calcul de la pertinence d'une règle de transition204
  - 8.1.10. Evaluation stricte ou floue d'un voisinage205
  - 8.1.11. La base de règles206
  - 8.1.12. Le métamodèle SpaCelle206
  - 8.1.13. Les sorties207
  - 8.2. Exemple : le modèle d'évolution de l'agglomération rouennaise207
  - 8.2.1. De la carte à l'automate cellulaire207
  - 8.2.2. La base de règles208
  - 8.2.3. Evolution observée de l'espace rouennais entre 1950 et 1994209
  - 8.2.3.1. Résultats et validation de la simulation entre 1950 et 1994211
  - 8.2.3.2. Validation statistique : l'apport des méthodes Kappa et Fuzzy Kappa212
  - 8.2.4. Bilan actuel d'utilisation de SpaCelle215
  - 8.3. RuiCells216
  - 8.3.1. Présentation du modèle217
  - 8.3.2. Prise en compte de l'occupation du sol et des aménagements de surface221
  - 8.3.3. Le fonctionnement223
  - 8.3.3.1. Modèle d'écoulement surfacique225
  - 8.3.3.2. Calcul de la vitesse d'écoulement226
  - 8.3.3.3. Modèles hydrologiques associés aux différents types de cellules230
  - 8.3.4. Les sorties231
  - 8.4. GeoCells234
  - 8.4.1. Le modèle générique GeoCells234
  - 8.4.1.1. Structures de cellule et de couche cellulaire234
  - 8.4.1.2. Etapes de construction d'un modèle et principes de fonctionnement236
  - 8.4.1.3. Comportement dynamique237
  - 8.4.1.4. L'interface de commande238
  - 8.4.1.5. Le champ d'utilisation de GeoCells239
  - 8.4.2. Le modèle GeoCells-Europe240
  - 8.4.2.1. Position du problème (d'après un texte de B. Elissalde)240
  - 8.4.2.2. Présentation de l'application241
  - 8.4.2.3. Les données et paramètres du modèle242
  - 8.4.2.4. La question de la convergence des régions245
  - 8.4.2.5. Validation246
  - 8.4.2.6. Bilan d'utilisation du modèle (selon B. Elissalde)251
  - 8.4.3. Le modèle GéoCells-Votes252
  - 8.4.3.1. Position du problème253
  - 8.4.3.2. Hypothèses de modélisation254
  - 8.4.3.3. Notion de variable quantique255
  - 8.4.3.4. Méthode de diffusion256
  - 8.4.3.5. Les résultats258
  - Troisième partie. Un modèle général de système à agents géographiques265
  - Chapitre 9. Approche théorique d'une plate-forme intégrée de simulation269
  - 9.1. Pour une plate-forme intégrée de simulation269
  - 9.2. Spécifications générales270
  - Chapitre 10. Une ontologie formelle de systèmes à agents géographiques273
  - 10.1. Le cadre conceptuel273
  - 10.2. La notion de système à agents géographiques275
  - 10.3. Généraliser la notion de processus277
  - 10.4. La notion d'agent géographique278
  - 10.4.1. Quand l'objet géographique devient agent278
  - 10.4.2. Dynamique de l'agent279
  - 10.4.3. La dualité agent-organisation280
  - 10.4.4. Formalisation de l'agent géographique282
  - 10.4.4.1. La double encapsulation de l'agent284
  - 10.4.4.2. Ordre d'exécution des tâches d'un agent285
  - 10.5. Formalisation de la notion d'organisation286
  - 10.5.1. Retour sur le concept d'organisation286
  - 10.5.2. Organisation sociale, organisation spatiale289
  - 10.5.3. Formalisation290
  - 10.5.4. Deux exemples d'organisation291
  - 10.5.5. Organisations spatiales prédéfinies293
  - 10.5.6. Organisations sociales prédéfinies296
  - 10.6. La formalisation du comportement297
  - 10.6.1. L'évaluation298
  - 10.6.2. La décision299
  - 10.6.3. L'action300
  - 10.6.4. Formalisation d'un comportement élémentaire300
  - 10.6.4.1. Mécanismes de déplacement-localisation301
  - 10.6.4.2. Mécanismes de construction du voisinage303
  - 10.6.4.3. Mécanismes de fonctionnement du ça (ou mécanismes organisationnels)303
  - 10.6.4.4. Mécanismes de fonctionnement externe306
  - 10.6.4.5. Mécanismes de fonctionnement du moi306
  - 10.6.4.6. Exemples306
  - 10.7. Formalisation du modèle général AOC308
  - 10.8. Exemple du modèle de Schelling309
  - Conclusion générale315
  - Sigles et acronymes321
  - Bibliographie323
  - Index329
Origine de la notice:
- Electre