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Les systèmes d'information géographique (SIG) sont employés couramment pour la représentation, la gestion et l'analyse des données spatiales dans un grand nombre de disciplines, notamment les sciences de la terre, l'agriculture, la sylviculture, la météorologie, l'océanographie et plusieurs autres. Plus particulièrement, les géoscientifiques utilisent de plus en plus ces outils pour l'intégration et la gestion de données dans différents types d'applications environnementales, allant de la gestion des ressources en eau à l'étude du réchauffement climatique. Au delà de ces possibilités, les géoscientifiques doivent modéliser et simuler des champs spatiaux dynamiques et 3D et intégrer aisément les résultats de simulation à d'autres informations spatiales associées afin d'avoir une meilleure compréhension de l'environnement. Cependant, les SIG demeurent extrêmement limités pour la modélisation et la simulation des champs spatiaux qui sont habituellement tridimensionnels et dynamiques. Ces limitations sont principalement reliées aux structures de données spatiales actuelles des SIG qui sont bidimensionnelles et statiques et ne sont pas conçues pour aborder le 3D et les aspects dynamiques des champs spatiaux 3D. Par conséquent, l'objectif principal de ce travail de recherche est d'améliorer la capacité actuelle des SIG concernant la modélisation et la simulation des champs spatiaux dynamiques et 3D par le développement d'une structure de données spatiale 3D cinétique. Selon notre revue de littérature, la tetraèdrisation Delaunay dynamique 3D (DT) et sa structure duale, le diagramme Voronoi 3D (VD), ont un potentiel intéressant pour manipuler la nature tridimensionnelle et dynamique de ce genre de phénomène. Cependant, en raison de l'échantillonnage particulier des données utilisées dans les applications en géosciences, la tetraèdrisation Delaunay de telles données est souvent inadéquate pour l'intégration et la simulation numériques de champs dynamiques. Par exemple, dans une simulation hydrogéologique, les données sont réparties irrégulièrement i.e. verticalement denses et horizontalement clairsemées, ce qui peut résulter en une tessellation inadéquate dont les éléments seront soit très grands, soit très petits, soit très minces. La taille et la forme des éléments formant la tessellation ont un impact important sur l'exactitude des résultats de la simulation, ainsi que sur les coûts de calcul qui y sont reliés. Par conséquent, la première étape de notre travail de recherche est consacrée au développement d’une méthode de raffinement adaptative basée sur la structure de données Delaunay dynamique 3D et à la construction d’une tessellation 3D adaptative pour la représentation et la simulation de champs dynamiques. Cette tessellation s’ajuste à la complexité des champs, en considérant les discontinuités et les critères de forme et de taille. Afin de traiter le comportement dynamique des champs 3D dynamiques dans SIG, nous étendons dans la deuxième étape de cette recherche le VD 3D dynamique au VD 3D cinématique pour pouvoir mettre à jour en temps réel la tessellation 3D lors des procédés de simulation dynamique. Puis, nous montrons comment une telle structure de données spatiale peut soutenir les éléments en mouvement à l’intérieur de la tessellation ainsi que leurs interactions. La structure de données cinétique proposée dans cette recherche permet de gérer de manière élégante les changements de connectivité entre les éléments en mouvement dans la tessellation. En outre, les problèmes résultant de l'utilisation d’intervalles de temps fixes, tels que les dépassements et les collisions non détectées, sont abordés en fournissant des mécanismes très flexibles permettant de détecter et contrôler différents changements (événements) dans la tessellation Delaunay 3D. Enfin, nous étudions le potentiel de la structure de données spatiale cinétique 3D pour la simulation de champs dynamiques dans l'espace tridimensionnel. À cette fin, nous décrivons en détail les différentes étapes menant à l'adaptation de cette structure de données, de sa discrétisation pour des champs 3D continus à son intégration numérique basée sur une méthode événementielle. Nous démontrons également comment la tessellation se déplace et comment la topologie, la connectivité, et les paramètres physiques des cellules de la tessellation sont localement mis à jour suite à un événement topologique survenant dans la tessellation. Trois études de cas sont présentées dans la thèse pour la validation de la structure de données spatiale proposée, et de son potentiel pour la simulation de champs spatiaux 3D et dynamiques. Selon nos observations, pendant le procédé de simulation, la structure de données est préservée et l'information 3D spatiale est gérée adéquatement. En outre, les résultats calculés à partir des expérimentations sont très satisfaisants et sont comparables aux résultats obtenus à partir d'autres méthodes existantes, pour la simulation des mêmes champs dynamiques. En conclusion, certaines des limites de l'approche proposée liées au développement de la structure de données 3D cinétique et à son adaptation pour la représentation et la simulation d'un champ spatial 3D et dynamique sont discutées, et quelques solutions sont suggérées pour l'amélioration de l'approche proposée. / Geographic information systems (GIS) are widely used for representation, management and analysis of spatial data in many disciplines including geosciences, agriculture, forestry, metrology and oceanography etc. In particular, geoscientists have increasingly used these tools for data integration and management purposes in many environmental applications ranging from water resources management to global warming study. Beyond these capabilities, geoscientists need to model and simulate 3D dynamic spatial fields and readily integrate those results with other relevant spatial information in order to have a better understating of the environment. However, GIS are very limited for modeling and simulation of spatial fields which are mostly three dimensional and dynamic. These limitations are mainly related to the existing GIS spatial data structures which are 2D and static and are not designed to address the 3D and dynamic aspects of continuous fields. Hence, the main objective of this research work is to improve the current GIS capabilities for modeling and simulation of 3D spatial dynamic fields by development of a 3D kinetic data structure. Based on our literature review, 3D dynamic Delaunay tetrahedralization (DT) and its dual, 3D Voronoi diagram (VD), have many interesting potentials for handling the 3D and dynamic nature of those kind of phenomena. However, because of the special configurations of datasets in geosciences applications, the DT of such data is often inadequate for numerical integration and simulation of dynamic field. For example, in a hydrogeological simulation, the data form highly irregular set of points aligned in vertical direction and very sparse horizontally which may result in very large, small or thin tessellation elements. The size and shape of tessellation elements have an important impact on the accuracy of the results of the simulation of a field as well as the related computational costs. Therefore, in the first step of the research work, we develop an adaptive refinement method based on 3D dynamic Delaunay data structure, and construct a 3D adaptive tessellation for the representation and simulation of a dynamic field. This tessellation is conformed to represent the complexity of fields, considering the discontinuities and the shape and size criteria. In order to deal with the dynamic behavior of 3D spatial fields in a moving framework within GIS, in the second step, we extend 3D dynamic VD to 3D kinetic VD in the sense of being capable of keeping update the 3D spatial tessellation during a dynamic simulation process. Then, we show how such a spatial data structure can support moving elements within the tessellation and their interactions. The proposed kinetic data structure provides an elegant way for the management of the connectivity changes between moving elements within the tessellation. In addition, the problems resulting from using a fixed time step, such as overshoots and undetected collisions, are addressed by providing very flexible mechanisms to detect and manage different changes (events) in the spatial tessellation by 3D DT. Finally, we study the potentials of the kinetic 3D spatial data structure for the simulation of a dynamic field in 3D space. For this purpose, we describe in detail different steps for the adaption of this data structure from its discretization for a 3D continuous field to its numerical integration based on an event driven method, and show how the tessellation moves and the topology, connectivity, and physical parameters of the tessellation cells are locally updated following any event in the tessellation. For the validation of the proposed spatial data structure itself and its potentials for the simulation of a dynamic field, three case studies are presented in the thesis. According to our observations during the simulation process, the data structure is maintained and the 3D spatial information is managed adequately. Furthermore, the results obtained from the experimentations are very satisfactory and are comparable with results obtained from other existing methods for the simulation of the same dynamic field. Finally, some of the limitations of the proposed approach related to the development of the 3D kinetic data structure itself and its adaptation for the representation and simulation of a 3D dynamic spatial field are discussed and some solutions are suggested for the improvement of the proposed approach.

Le présent travail a eu comme objectif d’étudier l’influence de la hauteur et de la largeur du coupe sur la qualité de surface des équarris d’épinette noire produits par une équarrisseuse-fragmenteuse. Des billes de trois classes de diamètre ont été équarries selon deux largeurs de coupe chacune. Cette expérience fut répétée l’été et l’hiver afin d’étudier l’effet de l’usinage de billes gelées et non gelées sur la qualité de surface du bois. Cette qualité fut analysée en fonction des paramètres standards de rugosité et d’ondulation et de la profondeur du fil arraché. Les profils de rugosité et d’ondulation ont été pris selon les directions longitudinale et transversale au fil du bois. Les résultats ont montré des effets significatifs de la hauteur de coupe, la largeur de coupe et la température des billes sur la qualité de surface des équarris. Plus précisément, une augmentation de la hauteur de coupe a provoqué une augmentation de la rugosité longitudinale et transversale ainsi que de l’ondulation transversale du bois. Par contre, l’ondulation longitudinale diminua avec l’augmentation de la hauteur de coupe. La largeur de coupe a affecté également l’ondulation et la rugosité transversales du bois ainsi que la profondeur du fil arraché. La surface était plus rugueuse, plus ondulée et le fil arraché plus profond lorsque la largeur de coupe était plus grande. L’effet de la saison fut aussi très significatif: la rugosité et l’ondulation ont été supérieures à l’hiver qu’à l’été. Les résultats ont aussi montré que la rugosité et l’ondulation augmentent à mesure que la coupe avance vers le gros bout de la bille, ce qui est provoqué par l’augmentation constante de la hauteur et largeur de coupe. Également, la qualité de surface fut meilleure au début de la course qu’à la fin de la course de chaque couteau, c’est-à-dire, les surfaces étaient plus lisses en haut qu’en bas de l’équarri. L’orientation de l’arête tranchante par rapport au fil du bois devient de plus en plus oblique près de sa sortie de la bille, ce que nuit à la qualité de la surface. Finalement, une corrélation positive fut obtenue entre la rugosité, l’ondulation et le fil arraché. Ainsi, l’optimisation de l’usinage de la machine peut se faire en visant d’améliorer un seul paramètre de qualité.

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.

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Comme ailleurs en Amérique du Nord, le Québec a pris le virage de l’aménagement forestier écosystémique, basé sur l’émulation des perturbations naturelles afin de diminuer l’impact de la récolte forestière sur les écosystèmes. En imitant les perturbations naturelles en sévérité, fréquence et répartition spatiale, l’aménagement écosystémique vise à garder l’écosystème forestier à l’intérieur de ses limites de variabilité naturelle. Dans la pessière noire à mousses, la principale perturbation naturelle étant le feu, l’aménagement écosystémique pour cet écosystème implique la réalisation de très grandes coupes de type totale. Toutefois, cette forme particulière d’aménagement écosystémique pourrait rencontrer des défis d’acceptabilité sociale en raison de la taille et du type des coupes en résultant puisque les grandes coupes à blanc sont très mal perçues par la population. Afin d’assurer la réussite de l’aménagement écosystémique pour cet écosystème et de répondre aux exigences de l’aménagement forestier durable, il importe d’en documenter l’acceptabilité sociale et au besoin, de le moduler afin de répondre aux valeurs de la population. Ce projet de recherche investigue la perception de l’aménagement écosystémique de la pessière noire qu’ont les utilisateurs du milieu forestier, les parties prenantes impliquées dans un processus de participation à la planification forestière et de gens non affiliés, de type grand public. Dans un premier temps, pour chacun de ces groupes, l’acceptabilité des paysages résultant de possibles traitements sylvicoles écosystémiques est documentée, sur le plan visuel à l’aide d’un sondage. Il en ressort que certains traitements de rétention variable atténuent efficacement les impacts visuels des agglomérations de coupes dans le moyen plan. Dans un deuxième temps, l’acceptabilité de la stratégie est explorée auprès des parties prenantes au processus de participation via des entretiens individuels. La stratégie s’est révélée assez accepta le, surtout en comparaison des options actuelles, quoique des modulations semblent nécessaires pour les territoires fauniques structurés. Finalement, la perception de la stratégie par des répondants de type grand public est investiguée au moyen de groupes de discussion. Les résultats démontrent que les répondants se sont appropriés les bases de l’aménagement écosystémique et ont identifié des balises afin de construire l’acceptabilité sociale de la stratégie en pessière. / Quebec has recently embarked on the transition toward ecosystem management, which is la type of forest management that is based on the emulation of natural disturbances in order to decrease the impacts of timber harvesting on the ecosystem. By mimicking natural disturbances in severity, frequency and intensity, ecosystem management aims at keeping the ecosystem within the limits of its natural variability. In the black spruce forest, where the main natural disturbance is wildfire, ecosystem management is implemented in the form of extensive harvests in which all mature trees are cut. While this form of management has a strong environmental component, it faces social acceptability challenges given that people generally dislike large-scale clearcutting. Therefore, the long-term success of ecosystem management in the boreal black spruce forest will depend on the degree to which it can respond to and adapt to the population’s values where required. The population maintains a wide range of relationships with this ecosystem and can be divided into three main groups: forest users, stakeholders involved in a participative planning process, and unaffiliated and uninformed members of the general public. This research project investigates the diverse perceptions of ecosystem management held by each of these three groups. Conducted as a survey, the first part of the study examined the visual acceptability of ecosystemic sylvicultural treatments, and found that certain variable retention treatments were considered to be able to mitigate the agglomerations’ visual impacts in the middle ground. Then, the acceptability of ecosystem management strategy, as already implemented as a pilot project, is explored for the stakeholders by means of individual interviews. Here, ecosystem management, as a strategy for the black spruce forest, was well received, especially in comparison to the available alternatives and despite a high demand for adjustments in the case of controlled wildlife territories. Finally, the social perception of the ecosystem management strategy for unaffiliated and uninformed general public type people is explored through focus groups. Results show that participants were able to fully understand the theoretical basis of ecosystem management and to identify milestones enabling to build the strategy’s social acceptability for the black spruce forest.