Consolidation et montée en puissance de l’outil CAIRN pour le suivi de la fréquentation des espaces naturels par intelligence artificielle
Contexte
Le Parc national des Écrins développe des dispositifs innovants pour mieux connaître la fréquentation des espaces naturels, notamment grâce à l’analyse d’images par intelligence artificielle à partir de solutions logiciels libres (opensource).
En partenariat avec l’Université Savoie Mont Blanc (USMB) et plus particulièrement le LECA (Laboratoire d’Ecologie Alpine), le Parc a développé CAIRN1, un outil permettant de détecter et comptabiliser automatiquement différentes pratiques à partir d’images : baigneurs, tentes de bivouac et piétons (sur la base d’un projet de 2024). Cette solution s’appuie sur des algorithmes de détections d’objets dans les images2, plus particulièrement un modèle YOLO « fine-tune » avec des images provenant de timelapses installés autour de lacs en hautes altitudes.
Après une première phase d’expérimentation, nous proposons un stage visant à consolider et améliorer CAIRN, préparer son déploiement à plus grande échelle (plus large volume de données, utilisation par d’autres partenaires, optimisation des performances des traitements de données) et valoriser les données de fréquentation collectées en 2026.Il contribuera également à préparer les expérimentations de terrain de 2027.
Ce stage combine plusieurs aspects du travail du parc sur l’analyse de la fréquentation sur son territoire. En plus du développement de CAIRN, une partie non-négligeable du stage implique de se déplacer sur les terrains d’études mais aussi une réflexion sur le protocole de mise en place du matériel, les demandes d’autorisations pour la captation d’images, etc.
Objectifs du stage
Le stage aura pour objectif principal de consolider et préparer la montée en puissance de la solution CAIRN.
Les principaux objectifs seront :
- Améliorer et consolider les modèles d’intelligence artificielle pour la détection des tentes de bivouac, baigneurs et piétons, et poursuivre l’expérimentation sur le ski de randonnée ;
- Développer et faire monter en charge la chaîne d’analyse des données En s’appuyant sur les outils de data-visualisations en Python. Les analyses produites devront être reproductible à l’aide d’outils tels que Jupyter-lite.
- Préparer le déploiement pérenne et à plus grande échelle de CAIRN, en étudiant les solutions matérielles, les ressources informatiques, les modalités de traitement sur le terrain ainsi que les enjeux de sécurité et de mutualisation avec d’autres espaces protégés ;
- Analyser et valoriser les données de fréquentation 2026 et tirer les enseignements des expérimentations pour proposer le protocole et les modalités de déploiement de la campagne de terrain 2027.
1Dépôt Github CAIRN : https://github.com/PnEcrins
Sommaire
Mission
Le ou la stagiaire contribuera à la consolidation et la montée en puissance de l’outil CAIRN, développé par le Parc national des Écrins avec l’USMB pour analyser automatiquement des images et caractériser la fréquentation des espaces naturels.
1. Amélioration des modèles d’intelligence artificielle
- Faire une recherche dans la littérature scientifique pour identifier de nouvelles approches qui permettrait d’améliorer les résultats de CAIRN sur la détection d’objets. Toutefois, il est à noté que les approches sobres en besoin de puissances de calcul seront privilégiées.
- Améliorer et ré-entraîner les modèles de détection des piétons, baigneurs et tentes de bivouac, à partir de nouvelles données issues de différents sites et espaces protégés.
- Produire une analyse comparative de CAIRN pour mesurer sa fiabilité et sa capacité à être utilisés dans des contextes variés (géographie, topographie, végétation, …).
- Intégrer le ski de randonnée dans les « objets » détectables par CAIRN.
2. Développement de la chaîne d’analyse des données
- Reprendre et affiner/compléter les analyses proposées dans les Jupyter Notebook1 Ces notebooks seront mis en ligne à l’aide de la solution JupyterLite pour faciliter la reproduction des résultats par différents profils (gestionnaire, administrateur, etc.)
- La robustesse des analyses doivent être améliorés pour répondre à des volumes de données plus importants.
- Documenter les développements.
3. Préparation du déploiement à plus large échelle
- Tester différents matériels de prise de vue (notamment Reconyx et Browning) et investiguer la faisabilité de traitement des données directement sur le terrain avec les technologies disponibles en 2027 (actualisation d’un travail équivalent mené en 2023).
- Analyser les besoins en ressources informatiques (serveur, GPU, calcul mutualisé…) et les possibilités de déploiement de la solution.
- Proposer des premières préconisations en matière de sécurité, pérennisation et mutualisation de l’outil avec d’autres espaces protégés et équipes de recherche.
4. Analyse et valorisation des données 2026
- Améliorer l’exploitation des données collectées en 2026 par les différents dispositifs de captation du Parc et d’autres espaces protégés partenaires.
- Contribuer à la réalisation d’un rapport de présentation et de valorisation des données.
5. Préparation de la campagne de terrain 2027
- Tirer les enseignements des expérimentations précédentes et définir les sites, protocoles et matériels à mobiliser.
- Élaborer les fiches de missions, demandes d’autorisation et le planning prévisionnel de déploiement.
- Proposer les modalités de traitement, de contrôle et de valorisation des données issues de la campagne 2027.
Le ou la stagiaire pourra participer ponctuellement à des opérations de terrain dans le Parc national des Écrins.
1Jupyter Notebook est une solution permettant de créer des documents contenant du code exécutable et du markdown pour décrire ces derniers. Plus de détails sur https://jupyter.org/
Profil
Formation Bac +4/5 : Master, école d'ingénieur ou formation équivalente dans les domaines suivants : intelligence artificielle / machine learning, data science, informatique / systèmes d'information, sciences de l'ingénieur ou formation équivalente.
Compétences et connaissances souhaitées
- bonne maîtrise de Python ;
- connaissances en machine learning et/ou deep learning ;
- connaissances en traitement et analyse de données ;
- intérêt pour les environnements Jupyter / Python ;
- connaissances en bases de données et systèmes d'information ;
- intérêt pour les questions d'infrastructure informatique, de déploiement et de cybersécurité ;
- des connaissances en Linux, Git/GitLab/GitHub, Docker ou technologies similaires constituent un plus.
Qualités recherchées
- autonomie et capacité à organiser son travail ;
- rigueur dans la gestion et la documentation des données et du code ;
- capacité à analyser un problème et à proposer des solutions ;
- goût pour l'expérimentation et la recherche appliquée ;
- capacité à travailler en mode projet avec des interlocuteurs scientifiques, techniques et opérationnels ;
- intérêt pour les enjeux de gestion des espaces naturels et de fréquentation des espaces protégés ;
- Capacité à évoluer sur des sentiers de montagne.
Une connaissance du milieu montagnard ou une pratique des activités de pleine nature constitue un plus, mais n'est pas indispensable.
Informations complémentaires
Encadrement
Le stage sera accueilli et encadré par le Parc national des Écrins. Des temps d’échanges avec le LECA (USMB) qui dispose d’une expertise sur ce type de projet auront également lieu.
L'encadrement quotidien sera assuré par le Parc national des Écrins. Des temps de suivi et de travail seront organisés avec les partenaires aux principales étapes du projet. Le stage sera conduit en interaction avec les équipes du Parc travaillant sur la fréquentation, les systèmes d'information et les projets scientifiques.
Conditions du stage
Structure d'accueil : Parc national des Écrins
Lieu : Gap (05000), siège du Parc national des Écrins
Durée : 5 à 6 mois
Période : à définir en fonction du calendrier universitaire, idéalement à partir de février ou mars 2027
Temps de travail : 35 heures par semaine
Indemnité : selon le barème légal en vigueur
Déplacements : déplacements ponctuels sur le territoire du Parc national des Écrins ; permis B souhaité.