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Modélisation de l’architecture et de la production des plantes – la "gamme AMAP "
et les modèles associés
Daniel Auclair1, Jean-François Barczi2, Daniel Barthélémy1, Frédéric Blaise3/4,
Yves Caraglio2, Paul-Henry Cournède6, Thierry Fourcaud4/5, Patrick Heuret1,
Marc Jaeger4/5, Philippe de Reffye4/5, …
1, 2, 3, 4, 5 : UMR AMAP (botAnique et bioinforMatique de l’Architecture des Plantes)1 INRA, Montpellier
2 CIRAD, Montpellier
3 CIRAD, Guadeloupe
4 CIRAD, Montpellier et LIAMA, Beijing
5 CIRAD / INRIA, Rocquencourt/Futur/Saclay
6 : MAS (Mathématiques Appliquées aux Systèmes), École Centrale de Paris
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Les bases botaniques Simulation des plantes
Sim HP – “AMAP” 1980 AMAPsim AMAPhydro, AMAPpara GreenLab 2000
Autres applications AMAPmod, Archimed, AMAPméca, agroforesterie,
peuplements, imagerie
Modélisation de l’architecture et de la production des plantes – la "gamme AMAP "
et les modèles associés
1990
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L’architecture végétale (Hallé et al.,
1970, 1978) : une méthode et des concepts pour les arbres tropicaux en conditions « idéales ».
La modélisation stochastique de l’architecture du Caféier (Reffye, 1979) : une méthode originale pour des questions agronomiques.
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Dans les années 1970-80 : un contexte original …
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Unité Architecturale
RamificationCroissance
Croissance définie
Arbre entier
Réitération
Organisation multi-échelles des plantes
Metamère
Pousse annuelle
Poly-cyclisme
Axes
Développement monopodial
Unité de croissance
Croissance rythmique
Croissance définie
Module
xx
Dévelop-pement
sympodial
x
x
x
x
x
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Age Physiologique et gradients morphogénétiques dans l’Architecture
de la Plante(D. Barthélémy et al.)
– Effet de base
– Dérive
– Réitération
– Acrotonie
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Qualitatif
Introduction – les bases botaniques
Prunus avium
Rameaux courtsentrenoeuds/UC
short shoot
0
5
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0 2 4 6 8
Troncentrenoeuds/UC
order 1
0
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0 5 10 15 20 25 30 35
order 2
0
2
4
6
8
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0 5 10 15 20 25 30
Ordre2entrenoeuds/UC
Ordre 3entrenoeuds/UC
order 3 GU2
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25
(Y. Caraglio)
Quantitatif
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simulation visualisation
Mesure, codage, extraction, analyse et représentationdes données botaniques : AMAPmod (C.Godin, Y.Guédon)
Umr DAP [... ALEA]
MTG
Extraction Modèles
Codage
Forme ...Classes ...Décompos ...Topologie ...Attributs ...Code .../P1/U1 +U1 ...
0
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100
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0 1 2 3 4 5 6 7
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0 1 2 3 4 5 6 7
histogrammeloi
A M L
101100001010011001110111101101011. . .
2
3
0 1
Editeur de texte
ObservationAnalyse architecturale
Plante réelle
Mesure (digitalisation)
Plante virtuelle
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Développement, Croissance et Architecture
CroissanceBiomasse
Agronomie
DéveloppementTopologieBotanique
ArchitectureGéometrie
Infographie
Modèles Structure-Fonction
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Premières simulations 3Dmodèles architecturaux de F. Hallé SimHP (Philippe de Reffye 1979)
Modèle de Corner(palmier)
Modèle de Roux(caféier)
Modèle de Leeuwenberg(frangipanier)
Modèle de Massart(araucaria)
Modèle d'Aubréville(terminalia)
Modèle de Troll(albizia)
Croissance du modèle de Rauh (parasolier)
Simulation des plantes – 1-1
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Chaine Graphique AMAP 1988 (Jaeger, Dinouard, Lecoustre, de Reffye)
Simulation par AMAP Images de synthèse sur les Paysages
Simulation des plantes – 1-2
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Construction d’une plante à partir d’un axe de référence
Simulation des plantes – 2-1
Automate
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AMAPsim Simulation de l’Organogénèse et de la géométrie des Plantes
Simulation des plantes – 2-2
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AMAPsim Simulation de l’Organogénèse et de la géométrie des Plantes(Barczi, Barthélémy, Caraglio, Dinouard, de Reffye, Rey …) 1993
Pin d’Alep
Caféier, Merisier
Tabac, Cotonnier
Simulation des plantes – 2-3
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Introduction du fonctionnement dans la simulation des plantes interception de la lumière,
transpiration, liaison transpiration-production (efficience de l’eau)
Simulation des plantes – 3
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Architecture et écophysiologie : Archimed (J. Dauzat et al.)
A R C H I tecturalModelling
Environnement
Dependant
0
1
Tf
Tf
Tf
S = Tf
= 0 - R.S
f
f
f
f
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AMAPpara – AMAPhydro Calcul de la matière produite : Simulation des croissances primaire et secondaire des plantes à partir des relations source – puits (Blaise, de Reffye, Fourcaud, Houllier) 1998
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Projets GreenLab et DigiPlante
Ph. de Reffye, M. Goursat, JP Quadrat, Kang MzH. Rey, JF Barczi, D. BarthélémyPh Cournede, A. Mathieu, V. LetortMarc Jaeger
+ Collaborations CAAS
CAF
Simulation des plantes : architecture et production des plantes
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Mét
amèr
es p
rod
uit
s
Somme des degrés jours
0
2
4
0 40 80 120
Transpiration (kg/m2)
Bio
mas
se p
rod
uit
e
Guo Yan
Architecture et écophysiologie : GreenLab et Digiplante
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Relations sources-puits dans le modèle dynamique GreenLab
(Ph. de Reffye et al.)
graine
photosynthèse
H2O
Pool de réserve
feuilles
racines
Organogenèse + expansion des organes
transpiration
CHO
fruits
branches
Plante GreenLab
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feuille
racine
fruit
entre-noeud
cerne
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Exemples de simulation de plantes (Kang MengZhen, 2003)
15 ans
Blé Tomate
Gingko Biloba
Maïs Tournesol
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Plasticité de l’architecture d’un arbre d’un âge donné en fonction
de son environnement (A. Mathieu, P.H. Cournède 2004)
Age 15 15 15
Conditions de lumière
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Sim HPde Reffye
1980 AMAPsim IBarczi1993
AMAPJaeger1988
AMAPhydroAMAPpara
Blaise1991
Fonctionnement
GL3Cournede
2004
InteractionPhotosynthèse x organogenèse
GL1 &2Kang2003
Modèle DynamiqueModèles architecturaux Hallé & alOrganogenèse + géométrie
Simulation de la croissance
Modèles mathématiques
Âge Physiologique
Simulateurs de croissance des plantes « AMAP »
Toute l’histoire en 1 diapo
GL4 … >
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A R C H I tecturalModelling
Environnement
Dependant
Dauzat& al.
AMAPmécaFourcaud
Sim HPde Reffye
1980AMAPsim I
Barczi1993
AMAPhydroAMAPpara
Blaise1998
prototype AMAP
AMAPJaeger1988
Fonctionnement
GL3Cournede
2004
InteractionPhotosynthèse x
organogenèse
GL1 &2Kang2003
Modèle DynamiqueModèles architecturaux Hallé & al
Organogenèse + géométrie
Simulation de la croissance
Modèles mathématiques
Âge Physiologique
Simulateurs de croissance des plantes « AMAP »
Toute l’histoire en 1 diapo
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