Expérimentation d'une modélisation à base d'Agents appliquée à gouvernance des ressources ...

560 Pages·2017·20.29 MB·English

Expérimentation d’une méthode à base de Systèmes
Multi-Agents appliquée à la gouvernance des
ressources naturelles à Madagascar et à La Réunion.
Aurélie GAUDIEUX
1
LIM Laboratoire d’Informatique et de Mathématiques
CEMOI Centre d’Economie et de Management de l’Océan Indien
C3EDM Centre d’Economie et d’Ethique pour l’Environnement et le Développement Madagascar
THÈSE
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE LA RÉUNION ET
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ CATHOLIQUE DE MADAGASCAR
(Discipline / Spécialité : Sciences Economiques)
par Aurélie GAUDIEUX
Expérimentation d’une méthode à base de Systèmes
Multi-Agents appliquée à la gouvernance des
ressources naturelles à Madagascar et à La Réunion.
Thèse présentée et soutenue publiquement le 24 Mars 2017
Président du jury : Pr. Stéphane BLANCARD, Professeur, laboratoire, INRA de Dijon.
Rapporteurs
Pr. Olivier BRANDOUY, Professeur, GREThA - UMR CNRS 5113, Université de Bordeaux 4.
Pr. Stéphane BLANCARD, Professeur, laboratoire, INRA de Dijon.
Examinateurs
Dr. Daniel DAVID, Docteur en Informatique, AGORAH.
Directeurs
Pr. Rémy COURDIER, Professeur, LIM, Université de La Réunion.
Pr. Philippe JEAN-PIERRE, Professeur, CEMOI, Université de La Réunion.
Pr. Jeannot RAMIARAMANANA, Professeur, DSH, Université Catholique de Madagascar.
2
L’Université n’entend donner aucune approbation ni improbation aux opinions émises
dans cette thèse. Ces opinions doivent être considérées comme propres à leur auteur.

3
Résumé

Dans cette thèse nous proposons à la communauté scientifique une méthode alternative d’analyse des
interactions et de la cognition découlant de la gestion des ressources naturelles.
Le système créé se nomme SIEGMAS (Stakeholders Interactions in Environmental Governance by a Multi-Agent
System). Il s’agit d’un outil d’aide à la décision reposant sur la simulation des interactions entre les agents
agissant sur un territoire dans la gouvernance des ressources naturelles via une interface socio-économique et
environnementale.
L’objectif de SIEGMAS est double. D’une part, il s’agit d’offrir un modèle agent générique réutilisable dédié à
la communauté scientifique pour la gestion des ressources naturelles. D’autre part, l’objectif consiste à offrir un
cadre de solution informatique adaptée aux décideurs du milieu économique et politique pour la prise de
décisions.
Pour ce faire, nous avons créé un modèle de représentation de la gestion des ressources naturelles dans la zone
Océan Indien en considérant tout spécialement les déviances. Ce modèle se base sur des règles différenciées en
fonction des interactions et stratégies entre agents à différents endroits afin d’apporter des informations et
l’identification des impacts spatialisés.
En créant ce système computationnel simulable, nous développons un cadre méthodologique pour initialiser et
exploiter les résultats du modèle simulé adapté à la prise de décisions pour trois territoires de l’Océan Indien:
La Région de La Réunion et deux régions de Madagascar (Analamanga et Itasy).
Mots-clefs : simulation multi-agents, interactions, ressources naturelles.

Summary

In this thesis, we propose to the scientific community an alternative method of analysis from the interactions and
cognition coming from the management of natural resources.
The created system is called SIEGMAS (Stakeholders Interactions in Environmental Governance by a Multi-
Agent System). It's a Help tool to the decision on the simulation of interactions between stakeholders acting on a
territory in the Common-pool resources via an environmental, social and economic interface.
The aim of the SIEGMAS is double. on the one hand, I t is a matter of giving a generic, model agent re-usable
dedicated to the scientific community for the management of natural resources. On the other hand, the aim
consists on giving a framework of computer solution adapted to the decision-makers of politic and economic
area for the decision making.
4
For this, we created a model of representation from the management of natural resources in the Indian Ocean
area considering everything specially the deviances. This model is based on the different regulations depending
on the interactions and strategies between agents to different places in order to bring out information and the
identification of impacts.
By creating this simulating computational system, we develop a methodological framework in order to initialize
and exploit the results of the simulated model adapted to the decision makers for three territories of Indian
Ocean: Reunion Island, and the region of Analamanga and Itasy from Madagascar.

Key words: multi-agent systems, interactions, natural resources.
5
Remerciements
« Seuls nous pouvons faire si peu, ensemble nous pouvons accomplir tant de
choses ». Helen Keller.

J’adresse mes infinis remerciements à mes parents, Annick et à Julia. Je remercie également
toutes les personnes qui ont contribué à la réalisation de cette thèse.

Je remercie Vanessa Pothin, Anita Razafindrasoa, Laurent Paris, Véronique Sébastien et
Olivier Sébastien pour leurs précieux conseils.

Je remercie également l’Observatoire des Usages du Numérique (OBSUN de l’Université de
La Réunion) et la société Datarocks.

J’adresse également mes remerciements à mes directeurs de thèse, à mes laboratoires
d’accueil.

6
SOMMAIRE
REMERCIEMENTS .............................................................................................................. 6
SOMMAIRE ....................................................................................................................... 7
Introduction ..........................................................................................................................................................................9
CHAPITRE 1 MADAGASCAR ET LA REUNION DEUX HOT SPOTS AUX SITUATIONS
ENVIRONNEMENTALES DIFFERENTES .............................................................................. 21

Section 1. Emergence d’une réelle juridiction pour l’environnement à Madagascar. ....................................... 23
Contexte à Madagascar .................................................................................................................................................................. 24
Contexte territorial : cas d'Analamanga. ............................................................................................................................... 27
Contexte territorial : cas d'Itasy. ........................................................................................................è..m..e................................... 32
A. Historique de la situation environnementale des ressources à Madagascar du IX siècle à nos jours.
.................................................................................................................................................................................................................. 39
B. Gestion communautaire des ressources de l'indépendance à nos jours. ........................................................... 44
Section 2. Gestion des ressources naturelles à La Réunion. ......................................................................................... 61
A. La Réunion un hot spot environnemental dans l’Océan Indien ............................................................................. 61
ConBc. lLuas Rioénu ndiuo np, ruenm teierrri ctohiarpe imtraer.q...u..é.. .p...a..r.. s..o...n.. .h...i.s..t.o..i..r..e.. ................................................................................................................................................................................................ 8 609
CHAPITRE 2 POSITIONNEMENT PAR RAPPORT AUX TERMES DE NOTRE PROBLEMATIQUE
DE RECHERCHE................................................................................................................ 85

Section 1. Acteurs déviants, interactifs et stratégiques .................................................................................................. 86
A. Acteurs et déviance .................................................................................................................................................................... 86
B. Interaction et stratégie ............................................................................................................................................................. 99
Section 2. La gouvernance des ressources un outil pour l’allocation des ressources .................................... 113
A. La bonne gouvernance et pays en développement. .................................................................................................. 115
ConBc. lRuessisoonu drcue sd ceoumximèmunee csh eat peint rlieb .r..e.. .a..c..c..è..s.... ................................................................................................................................................................................................................................ 1 15169
CHAPITRE 3 L’ALLOCATION DES RESSOURCES RARES : CARREFOUR DE PLUSIEURS
METHODES ................................................................................................................... 159

Section 1. Des méthodes traditionnelles aux méthodes environnementales .................................................... 161
A. L’allocation des ressources rares : coeur des méthodes d’évaluation ............................................................. 162
B. Les méthodes environnementales ................................................................................................................................... 178
Section 2. Les systèmes multi-agents ................................................................................................................................... 195
A. De l’intelligence artificielle aux Systèmes multi-agents ......................................................................................... 204
ConBc. lLuessi opnla tdeufo trrmoiessi èdme sei mchualaptiitorne . .................................................................................................................................................................................................................................................................... .2 23118
CHAPITRE 4 CONCEPTUALISATION D’UNE CHAINE D’OUTILS A BASE DE SYSTEMES MULTI-
AGENTS ET APPLICATIONS AUX TERRITOIRES DE LA REUNION ET DE MADAGASCAR ...... 236

Section 1. Le protocole de recherche ................................................................................................................................... 240
A. De la modélisation au terrain d’application ................................................................................................................. 242
B. Hypothèses, échantillon et Questionnaires. ................................................................................................................. 250
7
Section 2. La modélisation Multi-agents SIEGMAS, un système en trois étapes. .............................................. 260
A. Modèle agent SIEGMAS ......................................................................................................................................................... 262
ConBc. lLuessi oaunt rdeus qouuatitlrs idèem SeI EcGhMapAiStr. .e... ................................................................................................................................................................................................................................................................ .3 20876
CHAPITRE 5 ANALYSE DES RESULTATS DU TRAITEMENT DES DONNEES AVEC SIEGMAS .. 308

Section 1. Le principe du traitement des données à travers l’étape 1 et 2 de la méthode SIEGMAS. ...... 309
A. Point de départ du traitement des données avec MASC ......................................................................................... 310
B. Réalisation des simulations avec le langage et la modélisation NetLogo. ...................................................... 313
Section 2. Le principe du traitement des données à travers l’étape 3 de la méthode SIEGMAS. ............... 342
A. Fonctionnalités de Prompto ................................................................................................................................................ 343
ConBc. lAunsaiolyns ed due csi ndoqnunièémese a cvheca pPirtorme .p..t..o.. .e..t.. .p..e..r..s..p..e...c.t..i.v..e...s...................................................................................................................................................................................... 3 38574
CONCLUSION DE LA THÈSE ........................................................................................................................................ 390
TABLE DES MATIERES .................................................................................................... 397
BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................. 401
Annexes ............................................................................................................................................................................ 434

Instau ration des plans et schémas directeurs à Madagascar (Analamanga et Itasy) ..................................... 435
Perspective environnementale via les schémas directeurs à La Réunion. .......................................................... 461

8
Introduction
« Les plus grandes épreuves auxquelles le Monde aura à faire face dans les années à venir
seront la surpopulation, le manque de ressources (eau, matières premières, pétrole...), des
pandémies de toutes sortes de maladies connues et nouvelles, des pollutions de toutes sortes
(chimiques, air, eau, alimentation...) »
Albert Einstein

Adam Smith, dans son ouvrage « Recherche sur la nature et les causes de la richesse
des nations » (1776) évoque déjà la rareté et l’idée que les ressources puissent être limitées.
Ainsi, depuis ces dernières décennies, les ressources naturelles sont considérées comme
limitées. Puis, avec un accroissement de la population et de la consommation depuis le siècle
dernier, la notion de limitation des ressources est apparue dans les discours institutionnels. La
finitude des ressources incite donc les sociétés à assurer une gestion plus soucieuse de
l'environnement des nuisances et des risques générés. De ce fait, les parties prenantes peuvent
par ce biais tirer des effets positifs du développement durable.
Le développement durable et la notion de bien commun sont des préoccupations majeures
de nos sociétés. La prise en compte de ce concept s'est accentuée depuis quelques décennies
et il fût particulièrement mis en avant dans une pluralité de documents, insistant sur l’urgence
de la situation, dont :
le rapport Brundtland de 1987 de la Commission mondiale sur l'environnement et le
1
développement, dont l’appellation française est «Our common futur »;
-
le rapport Meadows de 1972 du Club de Rome, « Halte à la Croissance » ;
2
-

1 http://reseauculture21.fr/wp-content/uploads/2012/05/RapportBrundtland.pdf
2 http://www.universalis.fr/encyclopedie/halte-a-la-croissance/
9
le sommet de la terre de Rio de 1992 , de Johannesburg en 2002 et Rio+20 en 2012 .
Les sommets pour le climat, dont la 231ème édition a eu lieu à Par4is du 30 novembre a5u
-
11 décembre 2015.
-

L’article 6 de la Convention d’Aarhus6 en France et la charte de l’environnement7 à
Madagascar prévoient un dispositif de concertation et la participation du public aux décisions
et à la démocratie participative. Toutefois, la prise en compte des avis des populations s’avère
être un processus ardu à cause des limites des procédures participatives.
En outre, la gouvernance, considérée comme le quatrième pilier du développement
durable, préoccupe notre société actuelle. En effet, celle-ci par le biais d'accords
multilatéraux8, de lois et règlements, ainsi que de stratégies élaborées permet de gérer les
risques, d'apporter des solutions aux problématiques de la firme ou encore plus d'équité dans
nos sociétés hétérogènes (résolutions des problèmes économiques, sociaux,
environnementaux, politiques, culturels, …), afin de pérenniser l'économie et d'assurer le
développement durable. La notion de gouvernance s’emploie souvent en économie ou en
politique comme étant un objectif ultime de gestion de la société. Si le volet économique,
environnemental et social ont été accentués dès l'apparition des premiers développements
politiques et scientifiques, face à l'inexorable destruction de la diversité des ressources
naturelles, le volet juridique ne saurait être occulté de cette thématique.

http://www.manicore.com/fichiers/Turner_Meadows_vs_historical_data.pdf
http://cms.unige.ch/isdd/IMG/pdf/Limitstogrowth30yearsUpdate.pdf
3 http://www.un.org/french/events/rio92/rio-fp.htm
4 http://www.un.org/french/events/wssd/
5 http://www.diplomatie.gouv.fr/fr/IMG/pdf/declaration_finale_Rio_20_cle0c85b4.pdf
6 La convention d’Aarhus, signée le 25 juin 1998 par 39 États européens dont la France concerne l’accès à
l’information, la participation du public au processus décisionnel et l’accès à la justice environnementale pour
les citoyens. Paragraphe 4, article 6 de la convention d’Aarhus : « Chaque Partie prend des dispositions pour
que la participation du public commence au début de la procédure, c'est-à dire lorsque toutes les options et
solutions sont encore possibles et que le public peut exercer une réelle influence ».
7 Charte de l’environnement de Madagascar et ses modificatifs, loi n° 90-033 du 21 décembre 1990 modifiée par
les lois n° 97-012 du 06 juin 1997 et n° 2004-015 du 19 août 2004. Cf. son article 8 notamment.
8 Les accords multilatéraux sont des conventions qui permettent de sauvegarder les ressources en danger tout en
conservant durablement tout l’écosystème. Il s’agit de conventions telles que la Convention sur le commerce
international des espèces de faune et de la flore sauvages menacées d’extinction (Washington, 1973),
convention sur le changement climatique (1992).
http://www.diplomatie.gouv.fr/fr/IMG/pdf/ratifications.pdf
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