Case-based reasoning for modeling crop location in farm fields

Case-based reasoning for modeling crop location in farm fields

Florence Le Ber Xavier Dolques Laura Martin Alain Mille Marc Benoît 

Université de Strasbourg, ENGEES, CNRS, ICube UMR 7357, F-67400 Illkirch-Graffenstaden, France

SAD ASTER, UR 055, INRA Mirecourt, France

Liris, Université Lyon1, UMR CNRS 5205, Lyon, France

Corresponding Author Email: 
florence.leber@engees.unistra.fr; xavier.dolques@laposte.net; marc.benoit@mirecourt.inra.fr; alain.mille@univ-lyon1.fr
Page: 
681-707
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DOI: 
https://doi.org/10.3166/RIA.31.681-707
Received: 
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Accepted: 
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OPEN ACCESS

Abstract: 

This article describes a prototype of case-based reasoning, built for the agronomical domain. Its aim is to forecast the location of a new energy crop, the miscanthus. Interviews were conducted with farmers in order to know how they make their decisions. Nevertheless, few experiences were available for building this model, and we therefore introduced variations in the reasoning modules, for allowing various uses. Experimental results are presented. The model and its possible uses are then discussed.

Keywords: 

case based reasoning, adaptation, explanation, energy crop

1. Introduction
2. Travaux connexes
3. Problématique
4. Le modèle SAMM
5. Implantation et tests
6. Exemples et discussion
7. Conclusion et perspectives
Remerciements

Cet article s’appuie sur le travail de thèse de Laura Martin, financé par le projet FUTUROL et par OSEO. Les enquêtes ont pu être menées grâce à de nombreux agriculteurs, ainsi qu’à M. Béjot (Bourgogne Pellets), M. Garnaud (SCA Déshydratation de la Haute-Seine) et Mmes Pierson et Petit (Chambre d’Agriculture de Bourgogne). Ce travail a également bénéficié des discussions menées dans le cadre du réseau INRA Payote. Enfin, nous remercions les lecteurs de la revue dont les remarques nous ont permis d’améliorer grandement ce texte.

  References

Aamodt A., Plaza E. (1994, March). Case-Based reasoning: Foundational Issues, Methodological Variations, and System Approachs. AICOM, vol. 7, no 1, p. 39–59.

Adeyanju I.,Wiratunga N., Lothian R., Sripada S., Lamontagne L. (2009). Case Retrieval Reuse Net (CR2N): An Architecture for Reuse of Textual Solutions. In L. McGinty, D. C. Wilson (Eds.), Case-based reasoning research and development, vol. LNCS 5650, p. 14-28. Springer.

Avesani P., Perini A., Ricci F. (2000). Interactive case-based planning for forest fire management. Applied Intelligence, vol. 13, no 1, p. 41-57.

Bain W. M. (1989). Judge. In C. Riesbeck, R. Schank (Eds.), Inside case-based reasoning, p. 93–140. Lawrence Erlbaum Associates.

Benoît M., Rizzo D.,Marraccini E., Moonen A.-C., Galli M., Lardon S. et al. (2012). Landscape agronomy: a new field for addressing agricultural landscape dynamics. Landscape Ecology, vol. 27, no 10.

Bocquého G. (2012). Risque, temps et adoption des cultures pérennes énergétiques: exemple du cas français. Thèse de AgroParisTech.

Bosch O. J. H., Gibson R. S., Kellner K., Allen W. J. (1997). Using case-based reasoning methodology to maximise the use of knowledge to solve specific rangeland problems. Journal of Arid Environments, vol. 35, p. 549–557.

Brüninghaus S., Ashley K. D. (2001). The Role of Information Extraction for Textual CBR. In D. W. Aha, I. Watson (Eds.), Case-based reasoning research and development, vol. LNCS 2080, p. 74-89. Springer.

Burke R., Kass A. (1996). Retrieving stories for case-based teaching. In D. Leake (Ed.), Casebased reasoning. experiences, lessons and future directions, p. 93–109. AAAI Press/TheMIT Press.

Du Y., Liang F., Sun Y. (2012). Integrating spatial relations into case-based reasoning to solve geographic problems. Knowledge-Based Systems, vol. 33, p. 111–123.

Dufour-Lussier V., Le Ber F., Lieber J., Nauer E. (2014). Automatic case acquisition from texts for process-oriented case-based reasoning. Information Systems, vol. 40, p. 153–167.

Fuchs B., Lieber J., Mille A., Napoli A. (2006, mars). Une première formalisation de la phase d’élaboration du raisonnement à partir de cas. In 14ème séminaire sur le raisonnement à partir de cas.

Fuchs B., Lieber J., Mille A., Napoli A. (2014, juin). Differential Adaptation: an Operational Approach to Adaptation for Solving Numerical Problems with CBR. Knowledge Based Systems, no 68, p. 103-114.

Girard N., Bellon S., Hubert B., Lardon S., Moulin C.-H., Osty P.-L. (2001). Categorising combination of farmers’ land use practices: an approach based on examples of sheep farms in the south of france. Agronomie, vol. 21, p. 435–459.

Guyet T., Le Ber F., Teisseire M. (2013). Intelligence artificielle et agronomie – introduction au numéro spécial. Revue d’Intelligence Artificielle, vol. 27, p. 403–407.

Hammond K. J. (1990). Case-Based Planning: A Framework for Planning from Experience. Cognitive Science, vol. 14, no 3, p. 385–443.

Hastings J. D., Latchininsky A. V., Schell S. P. (2010). CARMA: Scalability with Approximate- Model-Based Adaptation. In 2010 International Congress on Environmental Modelling and Software, Ottawa, Canada, p. 1-10.

Herbeaux O., Mille A. (1999). Accelere: a case-based design assistant for closed cell rubber industry. Knowledge-Based Systems, vol. 12, no 5-6, p. 231–238.

Holt A., Benwell G. (1996). Case-Based Reasoning and Spatial Analysis. Journal of the Urban and Regional Information Systems Association, vol. 8, p. 27–36.

Leake D., McSherry D. (2005). Introduction to the Special Issue on Explanation in Case-Based Reasoning. Artificial Intelligence Review, vol. 24, no 2, p. 103-108.

Le Ber F., Brassac C. (2008). Étude longitudinale d’une procédure de modélisation de connaissances en matière de gestion du territoire agricole. Revue d’Anthropologie des Connaissances, vol. 2, no 2, p. 151–168.

Le Ber F., Dolques X., Martin L., Mille A., Benoît M. (2017, juin). A Reasoning Model Based on Perennial Crop Allocation Cases and Rules. In Int. Conference on Case Based Reasoning, ICCBR 2017, vol. LNAI 10339, p. 61-75. Trondheim, Norway, Springer.

Le Ber F., Martin L., Mille A., Benoît M. (2015, juillet). Un système de RÀPC pour prévoir l’allocation de parcelles agricoles. In D. Lourdeaux (Ed.), 1re conférence sur les Applications Pratiques de l’Intelligence Artificielle (APIA). Rennes, France.

Le Ber F., Napoli A., Metzger J.-L., Lardon S. (2003). Modeling and comparing farm maps using graphs and case-based reasoning. Journal of Universal Computer Science, vol. 9, no 9, p. 1073–1095.

Le Ber F., Nogry S., Brassac C., Benoît M. (2011). Capitalisation d’expériences pour la mise en place d’observatoires de pratiques agricoles — une approche fondée sur l’exploitation de narrations. Revue Internationale de Géomatique, vol. 21, no 1, p. 99–118.

Martin L. (2014). Modéliser l’insertion territoriale du Miscanthus x giganteus à partir des décisions des agriculteurs : une approche exploitant le modèle du raisonnement à partir de cas. Thèse de l’Université de Lorraine.

Martin L., Le Ber F. (2013). Raisonner à partir de cas (ou pas) pour l’allocation de cultures pérennes dans un territoire agricole. In 21e atelier Français de Raisonnement à Partir de Cas, Lille, p. 1–9.

Martin L., Wohlfahrt J., Le Ber F., Benoît M. (2012). L’insertion territoriale des cultures biomasses pérennes. Etude de cas sur le miscanthus en Côte d’Or (Bourgogne, France). L’Espace Géographique, no 2, p. 138-153.

Osty P.-L., Le Ber F., Lieber J. (2008). Raisonnement à partir de cas et agronomie des territoires– constructions croisées. Revue d’Anthropologie des Connaissances, vol. 2, no 2, p. 169–193.

Riesbeck C. K., Schank R. C. (1989). Inside Case-Based Reasoning. Hillsdale, New Jersey, Lawrence Erlbaum Associates.

Rizzo D., Martin L., Wohlfahrt J. (2014). Miscanthus spatial location as seen by farmers: A machine learning approach to model real criteria. Biomass and Bioenergy, vol. 66, p. 348–363.

Roth-Berghofer T. (2004). Explanations and case-based reasoning: Foundational issues. In Advances in Case-Based Reasoning, p. 389-403. Springer.

Schank R. C., Kass A., Riesbeck C. K. (Eds.). (1994). Inside case-based explanation. Hillsdale, New Jersey, LEA.

Schnitzler A. (2011). Miscanthus: L’homme cultive-t-il un nouvel envahisseur? Rapport, Université Paul Verlaine de Metz, Laboratoire des Interactions Ecotoxicologie, Biodiversité, Ecosystèmes.

Sørmo F., Cassens J., Aamodt A. (2005). Explanation in Case-Based Reasoning – Perspectives and Goals. Artificial Intelligence Review, vol. 24, no 2, p. 109-143.