La récolte de bois brûlé est une pratique courante au Québec après les feux de forêt afin de limiter les pertes économiques. Cependant, la récupération de la matière ligneuse doit être effectuée dans les deux premières années suivant la perturbation pour limiter la dégradation du bois. Pour planifier la récolte, une caractérisation rapide des patrons de brûlage doit être réalisée à l'aide d'images satellitaires de résolution suffisante pour la planification opérationnelle. L'objectif de ce projet était de développer un modèle de classification utilisant des images haute résolution (50 cm) pour différencier les zones affectées par le feu de celles qui ne le sont pas et, plus précisément, pour distinguer les différents niveaux de sévérité de brûlage. Quatre images Skysat ont été utilisées pour calculer des indices et collecter des données d'entraînement. Des indices ont également été calculés à partir d'images Landsat. Trois types de modèles ont été comparés (k-NN, Random Forest et Featureless) avec deux stratégies d'entraînement afin d'évaluer le potentiel de généralisation des modèles. La stratégie Exclusive entraînait les modèles en utilisant des données provenant de toutes les images sauf celle à classifier, tandis que la stratégie Inclusive incluait des données de l'image en cours de classification. Enfin, les variables les plus pertinentes pour la performance du modèle ont été sélectionnées. Les résultats indiquent que le modèle Random Forest avec la stratégie d'entraînement Inclusive et l'utilisation de variables d'entrée provenant de plusieurs échelles (valeur de pixel Skysat, valeur moyenne sur 3 m autour des pixels Skysat, valeurs des pixels Landsat, etc.) offre la meilleure performance. Cette étude suggère d'utiliser la stratégie d'entraînement Exclusive uniquement dans les contextes où la caractérisation des patrons de brûlage doit être réalisée dans un délai trop court pour permettre l'acquisition de nouvelles données d'entraînement. / Harvesting burned wood is a common practice in Quebec after forest fires to minimize economic losses. However, the recovery of woody material must be carried out within the first two years following the disturbance to limit wood degradation. To plan the harvest, a rapid characterization of burn patterns must be conducted using sufficiently high-resolution satellite images for operational planning. The objective of this project was to develop a classification model using high-resolution images (50 cm) to distinguish between areas affected by fire and those that are not, and more specifically, to differentiate between varying levels of burn severity. Four Skysat images were used to calculate indices and collect training data. Indices were also calculated from Landsat images. Three types of models were compared (k-NN, Random Forest, and Featureless) with two training strategies to assess the generalization potential of the models. The Exclusive strategy trained models using data from all images except the one being classified, while the Inclusive strategy included data from the image being classified. Finally, the most relevant variables for model performance were selected. Results indicate that the Random Forest model with the Inclusive training strategy and the use of input variables from multiple scales (value of Skysat pixels, mean value within 3 m around Skysat pixels, values of Landsat pixels, etc.) offered the best performance. This study suggests using the Exclusive training strategy only in contexts where the characterization of burn patterns must be carried out in a timeframe too short for acquiring new training data.

La planification forestière est un exercice ardu qui demande des efforts humains et matériels très importants. Plusieurs modèles de planification forestière sont proposés dans la littérature. Cependant, ils sont généralement difficiles à implémenter. En outre, leur performance est limitée aux forêts de petite taille ou de taille moyenne. L’objectif général de cette thèse est de proposer des outils simples et efficients qui permettent de réduire la complexité de cet exercice en utilisant la modélisation mathématique. Les modèles proposés dans cette thèse traitent le problème de planification forestière sur un horizon tactique et considèrent principalement deux restrictions spatiales qui sont des restrictions d’adjacence ou de période de régénération et des restrictions de rendement soutenu de récolte. Dans la première partie, nous avons proposé une nouvelle formulation mathématique basée sur la programmation en nombres entiers qui permet de modéliser le problème de planification tactique sous des contraintes spatiales. Nous avons eu recours à une méthode de résolution exacte à l’aide d’un solveur commercial pour résoudre le problème. Nous avons utilisé plusieurs forêts réelles de tailles différentes dont trois sont de très grandes forêts dans la région de la Mauricie au Québec. Pour évaluer la performance de notre modèle proposé, nous avons utilisé deux autres formulations mathématiques qui sont déjà proposées dans la littérature pour résoudre le même problème sous les mêmes contraintes. Les résultats ont montré que notre formulation est plus simple d’un point de vue de la modélisation et de l’implémentation. En ce qui concerne la résolution, les résultats ont montré qu’il n’y pas une formulation qui avait une performance supérieure lorsque la taille des forêts est petite ou moyenne. Cependant, lorsque la taille des forêts devient large, notre formulation avait une performance supérieure. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons proposé deux méthodes pour résoudre le même problème en utilisant les grandes forêts. La première méthode est une heuristique basée sur la relaxation linéaire. Pour évaluer sa performance, nous avons comparé les résultats qu’elle a fournis avec ceux obtenus en utilisant un solveur commercial pendant une durée de résolution prédéfinie. Les résultats ont montré que le solveur est plus performant lorsque le problème est mono-période. Cependant, lorsque le problème est multi-période, contrairement à notre heuristique, le solveur n’était pas capable d’obtenir un résultat pendant le temps de résolution fixé. La deuxième méthode consiste à contrôler la taille des problèmes à résoudre à travers un indicateur qui contrôle la forme des regroupements de peuplements à couper. En plus de sa simplicité, cette méthode permet de réduire significativement la taille des problèmes et d’avoir une planification opérationnelle plus efficiente par l’élimination des regroupements de peuplement ayants des formes non désirables. Dans la troisième partie, nous avons proposé un modèle intégré stochastique bi-niveau qui permet la planification de la coupe tout en considérant les feux de forêts. La formulation mathématique proposée dans la première partie de la thèse représente le premier niveau. Le deuxième niveau est un modèle de propagation de feux. Il considère des points d’ignition du feu, des points critiques tels que des municipalités et des croisements de routes forestières et deux scénarios de différentes directions et vitesses de vent. L’intégration est possible à travers la reformulation primal-dual des conditions d’optimalités du problème du plus court chemin entre les points d’ignition et les points critiques. Nous avons utilisé des forêts hypothétiques pour les expérimentations. Les résultats ont montré que les regroupements de peuplements planifiés sont localisés dans des zones qui permettent de retarder la propagation du feu des points d’ignition vers les points critiques. / Forest planning is a difficult task that needs important human and material efforts. Many forest planning modelsare proposed in the literature. However, their implementation is usually complex. More over, their performanceis limited to small and medium forests. The whole objective of this thesis is to propose simple and efficient tools to reduce the complexity of the forest planning using mathematical modeling. In this thesis, proposed models are applied for tactical forest planning and consider mainly two spatial restrictions that are adjacency or green-up restrictions and sustainable timber yields restrictions.In the first part, we proposed a new mathematical formulation based on integer programming to model the tactical forest planning under spatial restrictions. We solved the model with an exact method using a commercial solver. We used many real forests with different sizes. Three of them are very large forests and are located in the Mauricie region of Quebec. We evaluated the performance of the proposed model using two other formulation sexisting in the literature to model the same problem under the same restrictions. Results showed that there isno formulation that out performed others when small and medium forests are used. However, the proposed formulation out performed others when large forests are used.In the second part, we proposed two heuristic approaches to solve the same problem using large forests. The first one is a linear relaxation heuristic. We compared results obtained with the heuristic with those obtained with a commercial solver when a computational time is predefined. Results showed that the solver is more performant when mono-periods problems were solved. However, when multi-periods problems were solved, unlike ourheuristic, the solver does not find any feasible solution within the fixed computational time. The second heuristicis a size reduction heuristic which uses a shape index to control the shape of the clusters of stands. Besides its simplicity, this method is very beneficial as it reduces significantly problems size and anticipate the operational planning by eliminating non-profitable clusters. In the third part, we proposed a stochastic programming model formulated as an integrated mixed integerprogramming model for scheduling harvesting operations, which directly takes into account a fire spread model. It is a bi-level model. In the first level, we used the tactical forest planning model proposed in the first part. The second level represents the fire spread model that considers fire spread between ignition points and critical points, which could be, for example, municipalities and important road crossings. It considers multiple scenarios, which takes into account wind direction, and wind spread. The integration is possible due to a reformulation of a bi-level optimization problem where the lower level shortest path representation is written explicitly with aprimal-dual reformulation of its optimality conditions. Results based on a set of illustrative instances are presented. Results vary depending on spatial restrictions considered in the model. However, harvesting scheduled are usually allocated to delay fires reaching critical points and tends to allocate harvesting operations around critical points.

Les Tables de gestion intégrée des ressources et du territoire (TGIRT) permettent aux acteurs du milieu de faire part de leurs préoccupations aux décideurs. Cette recherche permet de répondre à deux questions. D'abord, une approche qualitative de type exploratoire a été utilisée afin de déterminer ce que la Loi sur l'aménagement durable du territoire forestier (LADTF) entend par « prise en compte » des préoccupations des acteurs. Ensuite, pour la deuxième question, la dynamique auprès des trois tables présentes sur le territoire de la Capitale-Nationale a été étudiée afin de déterminer s'il est possible de considérer ces tables comme un mécanisme de gouvernance territoriale. Seize entrevues réalisées auprès de participants aux TGIRT ont permis de saisir les perceptions de chacun. Une typologie des TGIRT en fonction du discours des acteurs a été réalisée afin de mieux les analyser. Il a été possible de découvrir que la « prise en compte » des préoccupations est interprétée différemment au sein même des participants et selon les autorités. Cet élément sous-entend que le rôle des TGIRT et des acteurs eux-mêmes laisse place à interprétation. De plus, selon la perception des acteurs, la dynamique présente aux TGIRT ne permet pas à l'heure actuelle de les qualifier de mécanisme de gouvernance territoriale.

Pour rester compétitives, les entreprises forestières cherchent à contrôler leurs coûts d’approvisionnement. Les abatteuses-façonneuses sont pourvues d’ordinateurs embarqués qui permettent le contrôle et l’automatisation de certaines fonctions. Or, ces technologies ne sont pas couramment utilisées et sont dans le meilleur des cas sous-utilisées. Tandis que l’industrie manifeste un intérêt grandissant pour l’utilisation de ces ordinateurs, peu de travaux de recherche ont porté sur l’apport en productivité et en conformité aux spécifications de façonnage découlant de l’usage de ces systèmes. L’objectif de l’étude était de mesurer les impacts des trois degrés d’automatisation (manuel, semi-automatique et automatique) sur la productivité (m3/hmp) et le taux de conformité des longueurs et des diamètre d’écimage des billes façonnées (%). La collecte de données s’est déroulée dans les secteurs de récolte de Produits forestiers résolu au nord du Lac St-Jean entre les mois de janvier et d'août 2015. Un dispositif en blocs complets a été mis en place pour chacun des cinq opérateurs ayant participé à l’étude. Un seuil de 5 % a été employé pour la réalisation de l’analyse des variances, après la réalisation de contrastes. Un seul cas a présenté un écart significatif de productivité attribuable au changement du degré d’automatisation employé, tandis qu’aucune différence significative n’a été détectée pour la conformité des diamètres d’écimage; des tendances ont toutefois été constatées. Les conformités de longueur obtenues par deux opérateurs ont présenté des écarts significatifs. Ceux-ci opérant sur deux équipements distincts, cela laisse entrevoir l’impact que peut aussi avoir l’opérateur sur le taux de conformité des longueurs. / All forest companies try to control their supply costs. Single-grip harvesters are equipped with onboard computers that allow control and automation of some functions. However, these technologies are not used on a regular basis and are in the best cases underutilized. While industrials are showing a growing interest in the utilization of these systems, there have been only a few studies that have documented the impacts of the use of these systems on productivity and quality conformity. The objective of this study was to measure the impacts on productivity and on bucking quality of different degrees of automation of the bucking of a single-grip harvester head. Three different automation degrees, manual, semi-automatic and automatic, have been compared with two different teams composed of 5 operators. Each operator was a different case study. Comparisons were realized on the obtained productivities and on the conformities of the logs lengths and topping diameters. Data collection was made on the logging sites operated by Resolute forest products, in the northern part of Lac St-Jean between January and August 2015. A 5% significance level has been used to realise the variances analysis, where contrasts were employed. Only one case study showed a significant productivity difference linked to the in the automation degree changes. Even if the collected data did not show significant differences on the topping diameters conformities, some tendencies were detected. However, significant differences were detected on the conformity of the lengths of the logs of two operators. Because those two operators work on different harvesters, this might show that the operator can have an impact on the lengths conformity.

Le discours sur le développement durable appelle une réinterprétation de l'idée de rendement soutenu en foresterie. Concept élaboré de longue date pour encadrer la gestion des forêts, le rendement soutenu formalise ce que "devrait être" une forêt humanisée. Il précise un processus décisionnel. Il procède donc d'une démarche politique. Mais, la manière dont les gestionnaires font intervenir le rendement soutenu dans les décisions d'aménagement de la forêt peut être plus ou moins sensible à la dynamique sociale. C'est ce que nous questionnons au moment où une foule d'analystes dissertent sur la façon de conjuguer économie et environnement. Traditionnellement, le concept de rendement soutenu autorise une récolte périodique de matière ligneuse qui est constante et s'aligne sur la croissance autonome de la forêt. Cependant, le progrès technologique et l'essor d'une économie d'échange relativisent l'importance d'obtenir d'un espace donné une production régulière de bois. La préoccupation de l'aménagiste forestier doit ainsi se porter sur la pérennité du couvert forestier. Ce faisant, le concept de rendement soutenu devient une ligne de force pour guider l'adaptation de la forêt aux besoins de la société sans diminuer les possibilités de celle-ci à satisfaire les attentes des générations futures. Afin de comprendre le changement dans la signification et la portée du concept de rendement soutenu, nous avons développé un modèle d'analyse socio-politique. Appliqué à l'étude de l'histoire de la gestion des forêts publiques des Etats-Unis et du Québec, il laisse voir que ce concept se prête à cinq interprétations différentes selon l'état de l'économie et les valeurs éthiques de la société. De plus, nous observons que l'hypothèse de la rareté engendre une cohérence entre ces interprétations. Cette hypothèse permet de faire un lien entre l'analyse économique et l'éco-viabilité des forêts dans la mesure où le domaine public est considéré comme une infrastructure et que la rareté économique prime sur la rareté physique dans l'interprétation du concept de rendement soutenu. L'hypothèse de rareté montre également comment le concept de rendement soutenu peut déborder la gestion des inventaires de matière ligneuse au profit d'objectifs plus globaux. Elle laisse voir que l'aménagement forestier est un outil de répartition de la richesse forestière autant que de perpétuation du capital forestier. Ainsi, le concept de rendement soutenu équivaut à une philosophie d'aménagement forestier permettant à des groupes sociaux une adaptation ordonnée face aux changements biologiques et économiques qui affectent la forêt.

Le phénomène grandissant de morcèlement des forêts boréales matures est une source de préoccupation importante pour l'industrie forestière du Québec en raison de l'augmentation des coûts d'approvisionnement qu'il induit. Effectivement, les déplacements de machinerie plus fréquents ainsi que l'augmentation du nombre de chemins à aménager impactent la rentabilité des opérations forestières en forêt morcelée. L'évolution de ce contexte impose la recherche de solutions, incluant l'adaptation des systèmes de récolte utilisés, qui n'ont que très peu été étudiées à ce jour. Le principal objectif de cette maîtrise est d'identifier des systèmes adaptés à la récolte de forêts morcelées, permettant d'amoindrir l'impact financier du morcellement sur l'approvisionnement. Toutes les alternatives possibles se doivent d'être considérées dans la réflexion menant à l'implantation de solutions en forêt. Une approche de sélection employant des analyses successives fut préconisée, de manière à sélectionner itérativement un sous-ensemble de solutions potentielles. Dans un premier temps, une revue exhaustive des systèmes de récolte permit d'en décrire plus de 1 000 différents. De ce nombre, vingt-huit furent retenus pour leur potentiel d'application en forêt morcelée. Ceux-ci furent comparés à l'aide d'un modèle d'évaluation multicritère impliquant des experts. Sept systèmes se démarquèrent des autres, mettant en évidence l'intérêt de considérer l'implantation de systèmes actuellement inexistants au Québec. Une simulation déterministe fut réalisée afin d'estimer les coûts des solutions potentielles et ainsi affiner l'identification de la meilleure alternative. Les résultats démontrent le potentiel du système de bois tronçonnés utilisant des camions auto-chargeurs à grue détachable en contexte de forêt morcelée. L'utilisation du porteur pour charger les camions est également une alternative intéressante, notamment pour la simplicité de son adaptation par rapport au système de bois tronçonnés classique. Il serait à présent intéressant de tester ces systèmes dans un contexte opérationnel contrôlé avant d'en proposer un déploiement à plus grande échelle. / Fragmentation in mature boreal forests is a growing concern for the forest industry of Quebec, due to the increase of wood procurement costs. The more frequent machine relocations and the increasing number of roads to build and maintain compromise the profitability of fragmented operations. This changing reality needs to be addressed, starting with re-evaluating the current operational systems used in fragmented forests, which have received little attention so far. The objective of this master's degree is to identify the most cost-effective harvest systems in fragmented forests. Doing so requires a methodology compatible with the evaluation of a very wide range of potential solutions that can be implemented in these forests. The elaborated approach is based on subsequent analysis gradually reducing the number of alternatives and precising the identification of the best subset. First, an in-depth review of harvest systems resulted in the description of over 1,000 distinct alternatives. Only twenty-eight were considered as conceivable alternatives in the studied context. A multi-criteria evaluation approach involving experts from the forest industry revealed the superiority of seven potential solutions. Lastly, a deterministic simulation model was developed to estimate the harvest costs associated with each system in case studies and narrow down the selection of the best alternative. The results demonstrate the potential of the cross-cut timber system using self-loading trucks with detachable cranes in a fragmented forest context. Of the seven systems, the cut-to-length systems using either removable crane self-loader trucks or forwarders to load trucks presented lower costs in fragmented forest stands. It would now be interesting to test these systems in a controlled operational context before considering large-scale implementation.

La participation des communautés autochtones à la foresterie est un enjeu important au Québec. Pour les communautés autochtones, le développement forestier représente des retombées économiques importantes qui peuvent permettre de réduire l’écart entre les conditions socioéconomiques de leur population et celles de la population non-autochtone. Conséquemment, la participation des autochtones à la foresterie a sensiblement augmenté au cours des dernières décennies. Le manque d’information actuellement disponible nuit toutefois aux efforts déployés pour soutenir et encourager les initiatives autochtones en foresterie. Afin de mettre en exergue certains facteurs qui facilitent ou qui limitent les initiatives entrepreneuriales autochtones en foresterie, cette étude explore le développement de l’entrepreneuriat forestier dans la communauté ilnu de Mashteuiatsh. Cette communauté est située dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean. Le premier chapitre situe le projet dans le contexte forestier québécois. Le deuxième chapitre présente le portrait des entrepreneurs forestiers autochtones de cette communauté. Finalement, le troisième chapitre compare ces entrepreneurs autochtones à des entrepreneurs forestiers non-autochtones de la même région. Les résultats de notre étude montrent l’importance pour l’entrepreneur forestier autochtone du réseau social au sein de la communauté de Mashteuiatsh. Cette situation permet d’expliquer en partie les différences constatées lors de la comparaison des profils, des perceptions et des motivations des entrepreneurs forestiers de la communauté de Mashteuiatsh et d’un groupe d’entrepreneurs forestiers non-autochtones. Les entrepreneurs autochtones, contrairement à leurs homologues non-autochtones, semblent très optimistes quand à l’évaluation de leur sort actuel et avenir. / The participation of the First Nations in forestry is a fundamental issue in the province of Québec. For their part, First Nations are considering forestry as a lever to improve the socioeconomic conditions in their communities. Over the last decades, there has been an increasing participation of First Nations in the forestry sector. Unfortunately, little information is currently available on aboriginal community initiatives in regards to business creation. The main objective of this research is to identify key factors that favor or limit aboriginal business creation in forestry. This study first presents the development of forest entrepreneurship within the Ilnu community of Mashteuiatsh, located in the region of Saguenay-Lac-Saint-Jean. The first chapter situates this project in the broader context of Québec forestry. The second chapter draws a portrait of forestry entrepreneurs within this community. The third chapter compares these aboriginal forestry entrepreneurs to non-aboriginal forestry entrepreneurs from the same area. Ours results demonstrate the importance for the aboriginal forest entrepreneur of the social network of the Mashteuiatsh Ilnu community. This network contributes to the differences observed when comparing the portrait, the perceptions and motivations of forestry entrepreneurs within the Ilnu community of Mashteuiatsh to those of non-aboriginal forestry entrepreneurs. In addition, Aboriginal forest entrepreneurs seem more optimist than non-aboriginal entrepreneurs when evaluating they actual situation and future.

Le phénomène grandissant de morcèlement des forêts boréales matures est une source de préoccupation importante pour l'industrie forestière du Québec en raison de l'augmentation des coûts d'approvisionnement qu'il induit. Effectivement, les déplacements de machinerie plus fréquents ainsi que l'augmentation du nombre de chemins à aménager impactent la rentabilité des opérations forestières en forêt morcelée. L'évolution de ce contexte impose la recherche de solutions, incluant l'adaptation des systèmes de récolte utilisés, qui n'ont que très peu été étudiées à ce jour. Le principal objectif de cette maîtrise est d'identifier des systèmes adaptés à la récolte de forêts morcelées, permettant d'amoindrir l'impact financier du morcellement sur l'approvisionnement. Toutes les alternatives possibles se doivent d'être considérées dans la réflexion menant à l'implantation de solutions en forêt. Une approche de sélection employant des analyses successives fut préconisée, de manière à sélectionner itérativement un sous-ensemble de solutions potentielles. Dans un premier temps, une revue exhaustive des systèmes de récolte permit d'en décrire plus de 1 000 différents. De ce nombre, vingt-huit furent retenus pour leur potentiel d'application en forêt morcelée. Ceux-ci furent comparés à l'aide d'un modèle d'évaluation multicritère impliquant des experts. Sept systèmes se démarquèrent des autres, mettant en évidence l'intérêt de considérer l'implantation de systèmes actuellement inexistants au Québec. Une simulation déterministe fut réalisée afin d'estimer les coûts des solutions potentielles et ainsi affiner l'identification de la meilleure alternative. Les résultats démontrent le potentiel du système de bois tronçonnés utilisant des camions auto-chargeurs à grue détachable en contexte de forêt morcelée. L'utilisation du porteur pour charger les camions est également une alternative intéressante, notamment pour la simplicité de son adaptation par rapport au système de bois tronçonnés classique. Il serait à présent intéressant de tester ces systèmes dans un contexte opérationnel contrôlé avant d'en proposer un déploiement à plus grande échelle. / Fragmentation in mature boreal forests is a growing concern for the forest industry of Quebec, due to the increase of wood procurement costs. The more frequent machine relocations and the increasing number of roads to build and maintain compromise the profitability of fragmented operations. This changing reality needs to be addressed, starting with re-evaluating the current operational systems used in fragmented forests, which have received little attention so far. The objective of this master's degree is to identify the most cost-effective harvest systems in fragmented forests. Doing so requires a methodology compatible with the evaluation of a very wide range of potential solutions that can be implemented in these forests. The elaborated approach is based on subsequent analysis gradually reducing the number of alternatives and precising the identification of the best subset. First, an in-depth review of harvest systems resulted in the description of over 1,000 distinct alternatives. Only twenty-eight were considered as conceivable alternatives in the studied context. A multi-criteria evaluation approach involving experts from the forest industry revealed the superiority of seven potential solutions. Lastly, a deterministic simulation model was developed to estimate the harvest costs associated with each system in case studies and narrow down the selection of the best alternative. The results demonstrate the potential of the cross-cut timber system using self-loading trucks with detachable cranes in a fragmented forest context. Of the seven systems, the cut-to-length systems using either removable crane self-loader trucks or forwarders to load trucks presented lower costs in fragmented forest stands. It would now be interesting to test these systems in a controlled operational context before considering large-scale implementation.

Au Québec, la forêt couvre 761 100 km2. Pour assurer la pérennité de cette ressource naturelle, une gestion durable et concertée, ainsi qu’une connaissance fine de celle-ci sont indispensables. Ainsi, le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs (MFFP) mène des inventaires forestiers périodiques pour caractériser les peuplements écoforestiers. Durant ces inventaires, les attributs forestiers, tels le volume marchand brut (VMB), sont calculés. Les outils de télédétection sont aussi utilisés pour améliorer la qualité des inventaires. Ils offrent l’avantage de fournir des données de haute résolution, acquises de manière objective, répétable, à grande échelle, et à partir desquelles les attributs forestiers peuvent être estimés. Le MFFP a entrepris une acquisition provinciale de données lidar afin d’améliorer la caractérisation du territoire forestier. La recherche de modèles plus exacts et précis pour prédire les attributs forestiers à partir du lidar constitue une problématique d’actualité chez les intervenants forestiers. L’objectif de cette thèse est l’amélioration de l’estimation du VMB des sapinières au Québec à partir du lidar. Son originalité repose sur l’analyse des effets de quatre facteurs sur la modélisation du VMB, à savoir : le paramétrage du capteur lidar, la mortalité présente dans les placettes-échantillons, la variabilité des conditions de croissance entre différents sites d’étude et le décalage temporel observé entre la période d’inventaire et de survol du lidar. Une sélection des meilleures variables explicatives a d’abord été effectuée. Une méthodologie a ensuite été développée pour inclure les effets des facteurs dans les modèles de VMB. Les résultats ont indiqué que : 1) pour un site d’étude donné, la hauteur moyenne des premiers retours, le pourcentage de retours en dessous de 2 m et l’indice de rugosité de surface de la canopée sont les meilleures variables explicatives du modèle (pseudo-R2 = 0.91, racine de l'erreur quadratique moyenne, REQM = 27.8 m3 ha−1). À plus grande échelle (ex.: paysage), la combinaison optimale de variables explicatives comprend la hauteur moyenne des premiers retours, le pourcentage de retours au-dessus de 2 m et l’écart-type de la hauteur des premiers retours au-dessus de 2 m (pseudo-R2 = 0.75, REMQ = 33.0 m3 ha−1). 2) la hauteur moyenne et la répartition spatiale des premiers retours dans le nuage de points ont un effet sur la précision des modèles. L’inclusion de ces paramètres dans une fonction de variance permet de modéliser l’hétéroscédasticité des résidus et de mieux estimer l’incertitude (REMQ = 3.7 m3 ha-1 multiplié par la fonction de variance versus 28.0 m3 ha- 1 sans la fonction). 3) la présence d’arbres morts dans les placettes-échantillons augmente l'erreur de prédiction des modèles. Des cimes délimitées sur un modèle de hauteur de canopée peuvent être classées selon le statut de l’arbre (mort/vivant) à l’aide de variables descriptives de la distribution d’intensité des retours. L’élimination des retours associés aux arbres morts, avant l’étape de modélisation, permet d’améliorer les prédictions. Par exemple, dans un contexte où le niveau de mortalité observé est inférieur à 33%, la REMQ a diminué de 31.3 m3 ha-1 à 27.7 m3 ha-1 tandis que le pseudo-R2 a augmenté de 0.88 à 0.90. 4) les conditions de croissance des arbres peuvent varier le long d’un gradient du bioclimat. Cette variabilité ainsi que le décalage temporel observé entre la période d’inventaire et de survol du lidar, ont un effet sur l’exactitude des modèles. L’application d’un modèle spécifique à un site d’étude vers un autre site d’étude peut conduire à des prédictions biaisées. L’inclusion d’un coefficient aléatoire d’ajustement de la hauteur par site (indicateur de la variabilité intersites) ainsi que d’une fonction d’ajustement de la croissance (pour tenir compte du décalage temporel) permettent d’améliorer les prédictions (pseudo-R2 = 0.86 versus 0.75, REMQ = 24.1 m3 ha-1 versus 33.1 m3 ha-1). Le remplacement du coefficient aléatoire par une variable du bioclimat, fournit des prédictions semblables (pseudo-R2 = 0.86, REMQ ≤ 24.3 m3 ha-1). Le gradient du bioclimat pourrait affecter la structure des peuplements notamment en modifiant le rapport hauteur-diamètre des arbres. Cette thèse confirme l’aptitude du lidar à caractériser le volume marchand brut des sapinières au Québec. L’analyse de facteurs influençant la modélisation du VMB a amélioré l’exactitude et la précision des modèles. Ceci permet notamment d’établir des cartes de VMB plus fiables pour les intervenants forestiers. / In Quebec, forests cover an area of 761,100 km2. To ensure the sustainability of this natural resource, improved knowledge and informed management are important. The Quebec Ministry of Forests, Wildlife and Parks (MFFP) conducts forest inventories periodically to characterize the structure of forest stands. During these inventories, forest attributes such as timber merchantable volume (MV) are calculated. Remote sensing tools are also used to enhance the quality of the inventories. They offer the advantage of providing large scale, sequential high-resolution data, from which forest attributes can be estimated. The MFFP also started the provincial acquisition of lidar data to improve forest characterization. There is a need to develop more accurate and precise models to predict forest attributes using lidar data for forest users. The aim of this research is to improve lidar-based models to predict the MV of balsam firs in Quebec. The originality of this investigation lies in the analysis of the effects of four factors on the MV modelling. These are the lidar parameterization, the mortality in the sample plots, the variability of growth conditions and the temporal discrepancy between the field inventory period and the lidar survey. A search of the best explanatory variables was first made. A methodology was then developed to include the effects of the factors in the MV models. The results have shown that: 1) for a given study site, the average height of first returns, the percentage of first returns below 2 m and the canopy surface roughness index are the best explanatory variables of the model (pseudo-R2 = 0.91, root mean squared error RMSE = 27.8 m3 ha−1). At a large scale (eg.: landscape), the best subset of explanatory variables is the average height of first returns above 2 m, the percentage of first returns above 2 m and the standard deviation of height of first returns above 2 m (pseudo-R2 = 0.75, RMSE = 33.0 m3 ha−1). 2) The average height and the spatial distribution of first returns have an effect on the models’ precision. Including these parameters in a variance function enables to model the residual heteroscedasticity, and consequently, better estimate uncertainty (RMSE = 3.7 m3 ha-1 multiplied by the function of variance versus 28.0 m3 ha-1 without the function). 3) the presence of dead trees in plots increases the models’ prediction errors. Tree crowns delineated on a canopy height model can be classified according to the tree status (live/dead) when using variables describing the intensity distribution of returns. The removal of returns associated with dead trees prior to the modelling phase improves the predictions. For example, in a context where the observed mortality is less than 33%, the overall RMSE therefore decreased from 31.3 m3 ha-1 to 27.7 m3 ha-1 while the pseudo-R2 increased from 0.88 to 0.90. 4) the growing conditions of trees can vary along a bioclimatic gradient. This variability, along with the temporal discrepancy observed between the field inventory and the lidar survey, have an effect on the model accuracy. Applying a site-specific model from one study site to another can lead to biased predictions. The addition of a canopy height random coefficient (describing the site variability), and a growth function (accounting for the growth during the temporal discrepancy) improves the predictions (pseudo-R2 = 0.86 versus 0.75, RMSE = 24.1 m3 ha-1 versus 33.1 m3 ha-1). Replacing the random coefficient by a bioclimatic variable provides similar predictions (pseudo-R2 = 0.86, RMSEs ≤ 24.3 m3 ha- 1). The bioclimatic gradient could therefore affect the structure of stands, particularly in modifying the height-diameter ratio of trees. This thesis confirms the capacity of lidar to characterize the timber merchantable volume of balsam firs in Quebec. The analysis of factors influencing the modelling improved the accuracy and the precision of the models. This enables to build more reliable MV maps for forests users.

La planification collaborative est perçue comme une composante fondamentale à la gestion de chaînes d’approvisionnement. Toutefois, l’hétérogénéité des peuplements forestiers et l’environnement distribué du secteur industriel forestier québécois complexifient la mise en oeuvre d’une planification collaborative performante. Dans ce contexte, les planificateurs forestiers ont à réaliser un double défi. D’une part, ils doivent mettre en oeuvre les orientations stratégiques et respecter les contraintes financières propres à leurs organisations. D’autre part, ils doivent se concerter afin de coordonner leurs approvisionnements avec les autres usines qui partagent un même territoire. La conciliation de ces deux éléments propres à la planification forestière rend cet exercice ardu. En effet, il s’avère complexe de concilier le désir d’autonomie propre à chaque organisation et la nécessité de coordonner de manière commune l’approvisionnement des usines. Pour répondre à cette problématique, nous avons exploré les bénéfices potentiels de l’intégration de systèmes pour le secteur forestier. La littérature qui porte sur ce concept d’organisation et de gestion de chaînes d’approvisionnement témoigne de bénéfices importants pour d’autres secteurs manufacturiers. Cependant, il y a peu d’indications dans la littérature sur les apports de l’intégration de systèmes pour le contexte particulier des chaînes d’approvisionnement forestier. Nous avons également mobilisé certains concepts provenant de la collaboration dans les chaînes d’approvisionnement. Ce domaine de recherche offre des pistes pertinentes afin de réfléchir sur un modèle de gouvernance multiorganisationnelle approprié qui permettrait de concilier la dichotomie entre « autonomie » et « interdépendance ». Pour y parvenir, nous avons réalisé une étude de cas multiple au moyen d’une méthode de recherche qualitative. Cinq cas d’étude ont été sélectionnés en se basant entre autres sur le niveau d’intégration de systèmes employé. Nous avons ainsi été en mesure de mieux comprendre de quelle manière une tierce partie de type intégrateur-système interagit avec les organisations d’une chaîne d’approvisionnement afin de faciliter la planification forestière collaborative. Parmi nos résultats, nous avons d’abord observé qu’une tierce partie de type intégrateur-système contribue à rendre le processus de la planification forestière opérationnelle plus performant lorsqu’il y a une bonne adéquation entre le niveau de complexité du contexte de coordination et le niveau observé d’intégration de systèmes. Nous avons ensuite constaté qu’une tierce partie de type intégrateursystème contribue à assurer et à maintenir une culture collaborative ainsi qu’à favoriser la confiance dans l’exercice de planification collaborative étudié. Finalement, une tierce partie de type intégrateursystème permet pour les chaînes d’approvisionnement forestier à l’étude d’améliorer la gestion du partage d’information en renforçant l’interopérabilité entre les organisations ministérielles et industrielles. Mots-clés : Planification collaborative, planification forestière, intégration de systèmes, collaboration dans les chaînes d’approvisionnement, chaîne d’approvisionnement forestier, étude de cas, recherche qualitative. / Collaborative planning is seen as a fundamental component of supply chain management. However, forest stands heterogeneity and the distributed environment of Québec’s forestry industry make it difficult to implement effective collaborative planning. In this context, forest planners have to face a double challenge. On the one hand, they must implement strategic orientations and respect the financial constraints specific to their organizations. On the other hand, they must work together to coordinate their supplies with the other factories that share the same territory. Reconciling these two elements of forest planning makes this exercise difficult. It is complex to reconcile the desire for autonomy of each organization and the need to co-ordinate factories’ supply. To address this issue, we explored the potential benefits of systems integration for the forest sector. The literature on this concept of organization and management of supply chains shows significant benefits for other manufacturing sectors. However, there is little evidence in the literature of the contributions of systems integration to the particular context of forest supply chains. We also mobilized some concepts from the field of supply chain collaboration. This field of research offers relevant insights to reflect on an appropriate multi-organizational governance model that reconciles the dichotomy between "autonomy" and "interdependence". To achieve our goals, we conducted a multiple case study using a qualitative research method. Five case studies were selected based, among other things, on the level of systems integration employed. As a result, we have been able to better understand how a system-integrator third party interacts with supply chain organizations to facilitate collaborative forest planning. From our results, we first observed that a system-integrator third party helps to make the forest planning process more efficient when there is a good fit between the level of complexity in the coordination context and the observed level of systems integration. We then found that a system-integrator third party helps to ensure and maintain a collaborative culture and build trust in the collaborative planning exercise being studied. Finally, a system-integrator third party allows forest supply chains under study to improve the management of information sharing by enhancing interoperability between ministry and industry organizations. Key words: Collaborative planning, forest planning, systems integration, supply chain collaboration, forest supply chain, case study, qualitative research.