Modélisation spatiale des écosystèmes et résolution du problème de sélection de réserve: Une approche globale et flexible

Les enjeux écologiques sont aujourd'hui au coeur des politiques de gestion du territoire. Dans ce contexte, les gestionnaires sont soucieux de s'engager dans une démarche de planification stratégique de la conservation et émettent de nombreuses sollicitations auprès des scientifiques afin d'être accompagnés dans cette démarche. Ces sollicitations mettent en évidence le besoin d'un cadre décisionnel, rationnel et basé sur la connaissance du paysage. La planification stratégique de la conservation implique des problèmes spatiaux de décision et d'optimisation. En général, ces problèmes peuvent se rapporter Í  des problèmes d'optimisation combinatoires exprimés Í  partir d'un ensemble de dimensions qui caractérisent le paysage et d'un ensemble de contraintes sur ces dimensions (e.g. Nicholson et al. 2008, Sarkar et al. 2006, Watts et al. 2009).
Le problème de sélection de réserve est un problème spatial de décision et d'optimisation NP-Complet qui a été formalisé plusieurs fois dans littérature scientifique (e.g. Billionnet 2012, 2016; Bordewich et al. 2008; Jafari et al. 2013). Ce problème consiste Í  sélectionner des zones Í  haute valeur écologique tout en respectant des contraintes économiques, sociales et spatiales. Le problème de sélection de réserve offre une perspective méthodologique intéressante pour aborder les enjeux scientifiques de la planification stratégique de la conservation. En effet, la plupart des questions de conservation posées par les gestionnaires peuvent se ramener au problème de sélection de réserve. En revanche, la quantité et la diversité des questions posées impliquent la nécessité d'un degré important de flexibilité dans l'expression du problème. De plus, la possibilité de déclarer des contraintes non-linéaires est une condition nécessaire pour représenter avec finesse les contraintes telle qu'exprimées par les gestionnaires. Or, les méthodes existantes et notamment celles qui ont été implémentées et distribuées sous une forme logicielle (e.g. ConsNet 2006; Marxan 2009; Zonation 2005, 2009) offrent peu de flexibilité dans l'expression du problème et ne permettent pas la déclaration de contraintes additionnelles (linéaire ou non-linéaires). L'objectif de cette thèse sera de repousser ces limites Í  travers deux axes d'études complémentaires :
- Proposer une nouvelle approche pour modéliser le problème de sélection de réserve. Cette approche devra favoriser la flexibilité dans l'expression d'un problème, l'intégration de contraintes non-linéaires et la prise en compte du caractère multidimensionnel du problème de sélection de réserve.
- Proposer une méthode de résolution efficace et adaptée Í  l'approche qui sera retenue dans le premier axe.
La théorie des graphes sera la première hypothèse étudiée dans l'axe d'étude 1. Si cette hypothèse est validée, la programmation par contraintes sera étudiée comme première hypothèse dans l'axe 2. Cette thèse interdisciplinaire est encadrée par Philippe Birnbaum (Cirad/AMAP) et Xavier Lorca (IMT Atlantique/LS2N). Elle s'intègre dans le projet COGEFOR (COnnaissances pour la GEstion conservatoire des FOrêts de la Province Nord de Nouvelle-Caledonie) en Nouvelle-Caledonie, un partenariat entre le SIEC (Service Impact Environnement et Conservation) de la Province Nord de Nouvelle-Caledonie, l'IAC (Institut Agronomique neo-Caledonien) et le Cirad. De ce fait, les écosystèmes forestiers de Nouvelle-Caledonie constitueront le principal cas d'étude Í  partir duquel seront validés les modèles et les méthodes développés pendant la thèse.