Logiciel open source de calcul numérique

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GreenScilab: A toolbox simulating plant growth and architecture

Par Paul‐Henry COURNEDE, INRIA Saclay – Île‐de‐France

GreenScilab est une boîte à outils Scilab pour la simulation de la croissance et de l’architecture des végétaux, basée sur le modèle GreenLab (De Reffye et Hu, 2003). Ce type de modèle associant description de la croissance des plantes et développement architectural attire de plus en plus l'attention du monde agricole, pour des applications en sylviculture, pour l'écologie ou l'infographie (De Reffye et al., 2008). La plupart des modèles existants se fondant exclusivement sur la simulation, implique une puissance de calcul très importante pour la simulation de la morphogenèse et du fonctionnement de chaque organe. Le temps de simulation devient très vite prohibitif, et rend ces modèles mal adaptés à la calibration à partir de données expérimentales ou pour résoudre des problèmes d'optimisation.

Dans ce contexte, l'originalité de GreenLab repose sur sa formulation mathématique : un système dynamique discret basé sur la factorisation structurelle de la grammaire de croissance (Cournède et al., 2006), permet de tirer parti des nombreuses similitudes et répétitions constatées dans les plantes. Scilab offre un environnement gratuit, puissant et facile à utiliser pour implémenter les équations dynamiques de la croissance des plantes. GreenScilab est le premier logiciel open source alliant simulation de modèle et calibration. Il devient alors possible de simuler les différentes architectures de plantes botaniques, les processus de croissance des végétaux, les effets des conditions climatiques sur la croissance des plantes, et de calibrer le modèle à partir de données expérimentales relevées sur des végétaux. Une interface graphique utilisateur est développée en TCL / TK pour faciliter les entrées/sorties du modèle. Certaines fonctions sont écrites en C pour accélérer la simulation.

Références

  • De Reffye P, Hu BG, 2003. Relevant qualitative and quantitative choices for building an efficient dynamic plant growth model: GreenLab case. In Hu BG, Jaeger M (Eds), Plant growth modelling and applications (PMA03), Proceedings of the 2003' International Symposium on Plant Growth Modeling, Simulation, Visualization and Their ApplicationsTsinghua University Press, Springer; pp. 87-107.
  • De Reffye P, Heuvelink E, Barthélémy D, Cournède PH, 2008. Plant growth models. In: Jorgensen S, Fath B (Eds.), Ecological Models, Vol. 4 of Encyclopedia of Ecology (5 volumes), Elsevier (Oxford), pp. 2824–2837.
  • Cournède PH, Kang MZ, Mathieu A, Barzci JF, Yan HP, Hu BG, De Reffye P, 2006. Structural factorization of plants to compute their functional and architectural growth. /Simulation /82(7): 427-438.