rapport de stage - LISC

[pic] [pic] [pic] UNIVERSITE BLAISE PASCAL
UFR SCIENCES EXACTES ET NATURELLES
ISIMA
D.E.S.S. Systèmes d'Information et Aides à la Décision
Complexe Scientifique des Cézeaux
63177 AUBIERE CEDEX RAPPORT DE STAGE
Présenté par
Mickaël BOURION
Sujet : Génération de population agricole à partir de données agrégées et
d'un panel représentatif de fermes.
Lieu du stage : Cemagref, groupement de Clermont-Ferrand
Unité de Recherche LISC (Laboratoire d'Ingénierie pour les Systèmes
Complexes)
24, Avenue des Landais - BP 50085
63172 Aubière Cedex. Effectué du 2 Avril au 30 Septembre 2002 (6
mois) Remerciements : Je tiens à remercier Thierry Faure, mon maître de stage, pour m'avoir
accordé sa confiance dans ce projet un peu abrupt pour un néophyte en
informatique.
Merci également à mes camarades stagiaires qui par leur appui en langage
JAVA, m'ont fait progresser bien plus vite que n'importe quel livre.
Enfin, merci à toute l'équipe du LISC, pour son accueil, sa disponibilité
et sa bonne humeur permanente.
Mots clés : statistiques, données agrégées, échantillonnage, optimisation.
Résumé : Ce stage a consisté en l'étude des méthodes de reconstruction d'une
population agricole à partir de deux sources de données : des échantillons
et des données agrégées au niveau d'une ou plusieurs sous régions. Notre
rapport décrit d'abord l'analyse statistique de la population agricole du
Honduras, effectuée principalement avec le logiciel Scilab. Il détaille
ensuite la conception d'une application visant à créer une telle population
à partir de ces deux sources de données. Abstract : During this internship, we have studied methods of agricultural population
re-creation from samples and aggregated data at the level of several
districts. First we have made a statistical analysis of the Honduras's
agricultural population, with the Scilab software mainly. Then, we have
designed a program which creates a population from these two sources of
data. TABLE DES MATIERES Introduction 5
I. Présentation de l'entreprise 6 1. Le CEMAGREF 6
1.1 Ses Activités 6
1.2 Ses Ressources humaines 7
1.3 Son Budget 8
2. Le CEMAGREF en région Auvergne-Limousin 9
3. Le LISC 9
4. Le CIAT et Le CGIAR 10 II. Présentation de l'étude 11 1. Origine et contexte du stage 11
2. Spécifications de l'application 11
3. Planning du stage 13 III. Descriptif des outils acquis 14 1. Logiciels et langages 14
1.1 Scilab 2.6 14
1.2 Microsoft EXCEL 14
1.3 Le langage JAVA 14
1.4 Jcreator 15
1.5 Jbuilder 5 15
1.6 ArgoUML 15
1.7 WinEdit 2000 15
1.8 Xanadu 15
1.9 Java analysis studio 16
2. Les méthodes de reconstruction de population 16
2.1 Méthodes de formulation du problème pour la résolution quadratique
17
2.2 L'algorithme quadratique utilisé par l'application 18
2.3 Algorithmes de type génétique 19 IV. L'étude 23 1. Analyse des données 23
1.1 Présentation des données 23
1.2 Formatage des données et création des agrégations 25
1.3 Etude des corrélations entre paramètres 27
1.4 Résultats 28
2. Conception de l'application 29
2.1 Structure globale 29
2.2 Le module population 29
2.3 Le module statistiques 35
2.4 Le module optimisation 35
2.5 L'interface 35 V. Conclusion 38
Références bibliographiques 40
ANNEXES 41 Annexe 1 : code source en langage Scilab des algorithmes utilisés lors de
l'analyse de données. 41
Annexe 2 : Extraits des résultats de l'analyse de données. 47
1) Données Générales 47
2) Analyse des Exploitations (surfaces) 48
3) Analyse des données des producteurs 51
Introduction
Ce rapport présente les travaux que nous avons effectué au sein du LISC
(Laboratoire d'Ingénierie pour les Systèmes Complexes), unité de recherche
du CEMAGREF de Clermont-Ferrand, dans le cadre de notre stage de DESS qui
s'est déroulé de début Avril à fin Septembre 2002. Le CIAT (Centre International de l'Agriculture Tropicale) a développé des
partenariats avec des organismes publics de recherche français, dont le
CEMAGREF. L'un de ces projets concerne l'étude de la diffusion de
l'innovation agricole.
Cette étude nécessite la manipulation de données de recensement à l'échelle
individuelle (surface de l'exploitation, types et quantités de production,
informations sur les agriculteurs...).
Mais pour des raisons de confidentialité, on ne dispose généralement pas de
telles données au niveau individuel mais plutôt de données agrégées à
l'échelle de la commune ou du département et de quelques échantillons de
données individuelles. Le LISC, au cours de précédents travaux (projet européen IMAGES), a
commencé à développer des méthodes permettant de générer une population
d'exploitations statistiquement valide à partir d'échantillons et de
données agrégées. Notre stage a consisté à développer en JAVA un outil générique mettant en
?uvre de telles méthodes afin d'automatiser et de faciliter les opérations
statistiques que nous venons de voir. Afin de pouvoir manipuler à la fois les données individuelles et les
données de recensement agrégées nous disposions de la base de données
complète du paysage agricole du Honduras. Avant de concevoir l'application
en tant que telle, nous avons donc créé des données agrégées de cette
population et testé différents outils statistiques afin d'ébaucher au mieux
la structure de données et les fonctions du programme, ainsi que les
paramètres les plus représentatifs pour la recréation de population.
I. Présentation de l'entreprise 1. Le CEMAGREF Le CEMAGREF, c'est-à-dire le Centre national d'Etudes sur le Machinisme
Agricole, le Génie Rural, les Eaux et Forêts, est un établissement public à
caractère scientifique et technologique (EPST). Il existe depuis 1981 et
comporte aujourd'hui 32 unités de recherche réparties dans toute la France
sur 10 groupements géographiques. Il dépend à la fois du ministère de
l'Education nationale, de l'Enseignement Supérieur, de la Recherche et de
la Technologie et du ministère de l'Agriculture, de la Pêche et de
l'Alimentation. 1. Ses Activités Outre la contribution au progrès des connaissances, le CEMAGREF diffuse des
méthodes de diagnostic et de contrôle, il développe des outils de
négociation et de gestion, il conçoit des technologies innovantes et
apporte son expertise aux services publics et aux entreprises. La figure suivante montre de manière synthétique ses principales activités
et ses principaux partenaires : [pic]
Figure 1 : Activités du CEMAGREF
Les compétences du CEMAGREF s'orientent sur quatre grands domaines d'étude,
qui constituent chacun un département scientifique :
- le fonctionnement des hydrosystèmes,
- le génie des équipements et services pour l'eau et les déchets,
- la gestion des territoires à dominante rurale,
- le génie des équipements dans le secteur agricole et alimentaire.
Pour les années à venir, les deux priorités scientifiques du CEMAGREF
concernent les hydrosystèmes et leurs relations avec l'agriculture d'une
part, la gestion des risques naturels d'autre part.
Les méthodologies scientifiques telles que modélisation, information
géographique et informatique scientifique, qui constituent un apport
essentiel à la recherche en ingénierie sont également privilégiées.
. Produits de la recherche Les recherches et les activités conduites au CEMAGREF donnent lieu à des
produits variés.
Ainsi, les publications, les participations à des colloques, les expertises
et conseils aux services publics, les essais et analyses, les brevets et
logiciels, la formation initiale et continue, la participation à la
normalisation illustrent les missions de l'institut.
Pour ces productions, adaptées aux utilisateurs auxquelles elles sont
destinées, le CEMAGREF met en place une démarche qualité, aujourd'hui
acquise pour les essais et les analyses, en cours pour les activités de
recherche. Les produits du CEMAGREF sont : - Les publications (740 publications/an),
- les participations à des colloques (320 communications/an),
- les expertises et conseils aux services publics (800 mois-
ingénieurs/an),
- les essais et analyses (560 mois-ingénieurs/an),
- les brevets (28),
- les logiciels (10 commercialisés),
- la formation initiale et continue (10 % du temps/an des ingénieurs et
des chercheurs dans plus de 50 universités),
- la participation à la normalisation (30 mois-ingénieurs/an).
2. Ses Ressources humaines Le CEMAGREF emploie environ 1 000 permanents dont 450 ingénieurs et
chercheurs. Leurs compétences, centrées sur les sciences de l'ingénieur,
intègrent les sciences de la nature et du vivant, les sciences de l'univers
et mobilisent les sciences humaines et sociales. Leur origine diversifiée
facilite la construction de partenariats variés. Le CEMAGREF accueille en
moyenne une centaine de thésards et 500 stagiaires de longue durée. L'effectif des ingénieurs et chercheurs se répartit équitablement selon les
grandes orientations scientifiques, comme le montre la figure :
[pic]