Projet SoDA
Le projet SoDA (INRA UR1158 de Reims-Laon-Mons et CReSTIC EA3804) s’intéresse au développement de solutions logicielles permettant d’évaluer l’évolution d’un sol cultivable en fonctions de données climatiques et anthropiques. La morphologie et l’état structural de la surface du sol conditionnent plusieurs phénomènes d’importance agronomique et environnementale majeure : transferts de masse et d’énergie à l’interface sol-atmosphère, ruissellement et érosion des sols, germination des semences et levée des plantules. Dans les sols cultivés, l’état de surface du sol est en évolution constante, sous l’action des opérations de travail du sol et des facteurs climatiques, en particulier des pluies. La phase la plus marquante de cette évolution est celle qui succède à une opération de travail du sol : partant d’un état fragmentaire, la surface du sol subit l’action des pluies ce qui, par le jeu de différents processus de détachement et déplacement de particules solides, aboutit à une disparition progressive et plus ou moins rapide du caractère fragmentaire initial, et à la formation de micro-horizons superficiels appelés « croûtes de battance ». La formation de celles-ci, comme la présence d’agrégats de grande taille peuvent empêcher la levée des plantules. Par ailleurs, cette évolution de la structure de la surface du sol contrôle très fortement le fonctionnement hydrique de l’ensemble de la couche travaillée en limitant l’infiltration. Pouvoir prévoir l’évolution de la structure de surface du sol grâce à une simulation numérique peut donc s’avérer être un atout considérable pour aider aux choix de la nature et de la date des opérations de travail de sol et de semis, afin de favoriser l’émergence et la levée des plantules ainsi qu’un bon fonctionnement hydrique du sol pendant la phase de développement des cultures et de limiter le ruissellement et l’érosion
Des efforts de recherche importants ont été produits par les agronomes et pédologues pour améliorer la compréhension des phénomènes d’érosion des sols et leurs conséquences sur l’évolution de l’état du sol. Par ailleurs, la création de modèles numériques de terrains est depuis presque vingt ans un champ d’investigation très actif dans la communauté de l’informatique graphique. Que ce soit pour obtenir des paysages virtuels réalistes ou pour permettre à des joueurs de se déplacer dans un monde aux aspects naturels, la quête du réalisme a poussé les chercheurs à inclure dans leurs systèmes de génération de terrain des modèles d’érosion reproduisant plus ou moins fidèlement les évolutions de paysages observées dans la nature. Le couplage entre l’informatique graphique et la simulation de la dynamique d’évolution du sol fait l’objet d’un développement dans le cadre d’un projet commun au CResTIC et à l’unité INRA de Reims-Laon-Mons (UR1158) intitulé SoDA (Soil Degradation Assessment), projet qui vise à proposer un simulateur dédié à l’étude des effets des gammes de préparation des sols ainsi que leurs influences et autres impacts morphologiques après qu’ils aient été érodés. Cofinancé par les régions Champagne-Ardenne et Picardie notamment au travers d’une allocation de recherche (thèse de Gilles Valette), SoDA s’attache à développer un modèle de formation de croûtes et de craquelures dont les propriétés structurales ont des applications directes en agronomie. L’expérimentation
La poursuite de ce projet s’articule autour de deux objectifs. Le premier vise à améliorer les performances du simulateur. Différentes actions seront à mener pour y parvenir. Elles portent notamment sur l’extension du simulateur au formalisme Cells-DEVS (Cells based Discrete-EVent Specification), la prise en compte au sein du simulateur « d’agrégats virtuels » afin de pouvoir reproduire une topographie réelle, l’intégration du modèle de fissuration dans le processus de simulation, la mise en place d’une méthodologie de validation des résultats issus du simulateur au regard d’expérimentations réelles. Le second objectif concerne directement l’informatique graphique et une réflexion est d’ores et déjà engagée sur la recherche des métaphores visuelles les plus à même de confronter modèles et hypothèses. Cela inclut l’amélioration des fonctions de transfert permettant de visualiser les informations contenues dans les cellules du terrain virtuel, l’intégration de techniques de rendu ad-hoc permettant notamment de mieux différencier les différents constituants d’un même sol ainsi que les transferts qui s’y déroulent, enfin l’intégration de périphériques haptiques dans le cadre d’un sol virtuel.
Du point de vue des sciences du sol, SoDA préfigure ce qui pourrait être une des solutions logicielles au programme « Sol virtuel » développé depuis avril dernier à l’initiative du département Environnement et Agronomie de l’INRA. Si dans un premier temps la mise en place de ce projet est interne à l’INRA, il est à noter que bon nombre des propriétés souhaitées au plan des modules du programme « Sol virtuel » sont déjà intégrées au simulateur que nous développons. Enfin, des contacts ont été pris avec Europol’Agro (partenaire du Pôle de Compétitivité Industries et Agro-Ressources) dans le cadre du programme AQUAL. Ce programme de recherche qui vise à établir les relations entre la dynamique des systèmes de culture du bassin de la Vesle et l’évolution des qualités des ressources en eaux prélevées dans ce même bassin pourrait se voir enrichi d’outils de simulation sur la base de ceux développés dans le cadre du projet SoDA.