Les conophytes sont un groupe d'insectes spécialisés dans l'exploitation des cônes: leur développement est lié obligatoirement à la présence de ceux-ci. Plusieurs espèces conophytes se nourrissent du cône et des graines et ont un impact important sur la production semencière. Les espèces s'attaquant au sapin baumier (Abies balsamea) sont mal connues, tout comme leur impact sur la production de graines et sur la régénération des peuplements. Le présent projet vient pallier le manque de connaissances. Il présente l'inventaire des insectes présents et la structure de la communauté, fait la relation entre les périodes de colonisations de conophytes et le développement du cône et établit certaine interactions entre les différentes espèces de conophytes. Au niveau de la production semencière, le projet a permis d'évaluer l'impact des conophytes sur la production semencière du sapin baumier. Il constitue également une première tentative de relier les pertes observées au niveau des cônes et la densité des émergents de sapin baumier. Un dispositif d'échafaudage, installé dans une sapinière boréale, a permis l'accès aux cimes des arbres, permettant la récolte des cônes sur une base périodique. Ces récoltes ont permis 1) d'identifier les insectes qui parasitent les cônes du sapin baumier, en forêt boréale, 2) d'estimer les périodes d'attaques des conophytes, 3) d'établir des relations entre les différentes espèces et 4) d'évaluer leur impact sur la production semencière. Les trois premiers points sont traités dans le chapitre 2, alors que l'impact des conophytes sur la production de graines fait l'objet du chapitre 3. Un deuxième dispositif, comprenant des grilles de trappes à graines et des quadrats pour le suivi de l'émergence des semis, a été installé dans huit sapinières (chapitre 4). Il a été possible d'établir un lien entre la prédation prédispersion et la régénération, en se concentrant essentiellement sur l'émergence des semis. Au cours des années 2003 et 2004, les conophytes ont colonisé l'ensemble des cônes récoltés à l'aide du dispositif d'échantillonnage. Douze espèces ont été inventoriés, principalement des espèces phytophages. Si trois de ces espèces sont abondantes (Dasineura sp., Earomyia aterrima et Megastigmus specularis), les autres demeurent relativement rares. La communauté est par conséquent très peu diversifiée. Les périodes d'attaque s'échelonnent sur plus de deux mois, par contre, la plupart des espèces colonisent le cône avant la lignification de celui-ci. Malgré la cohabitation de plusieurs espèces au sein d'un même cône, peu de relations de compétition ont pu être établies entre les espèces phytophages. Les tests ont toutefois permis de faire ressortir, en 2004, une relation négative entre Dasineura sp. et Earomyia aterimma, et une relation positive entre Dasineura sp. et Megastigmus specularis. La présence des conophytes, dans les cônes, a engendré des pertes au niveau de la production semencière. Ces pertes sont relativement faibles en 2003, alors que 26,6 % des graines produites ont été endommagées. Par contre, le taux de prédation a augmenté significativement en 2004. La faible production semencière en 2004 a concentré les larves dans peu de cônes: l'abondance des larves a doublé et le taux de prédation a atteint 89,3 % de la production de graines. Par conséquent, très peu de graines pleines ont été produites cette année-là. Les données de prédation, obtenues à l'aide du dispositif de trappes à graines, reflètent ce qui a été observé dans les cônes. Les deux dispositifs permettent de constater qu'il existe une relation entre la production semencière et l'abondance des larves. Les variations interannuelles dans la production semencière engendrent des variations inverses dans l'abondance des conophytes et les dégâts associés. Ainsi les taux de prédation sont faibles lors des années de forte production semencière. Par contre, les dégâts sont très importants en 2004, une année de faible production semencière. Cet effet se répercute au niveau des semis puisque la densité des émergents est quasiment nulle lors de ces faibles années de production semencière. Cela résulte de l'effet combiné d'un très faible taux de graines pleines et d'un important taux de prédation. Les conophytes ont donc, non seulement un effet sur la production de graines pleines, mais également sur la densité des émergents de sapin baumier. Il est cependant peu probable, dans des sapinières naturelles, que cet impact se répercute sur l'établissement des semis et donc sur la régénération des peuplements. Dans ces peuplements, la régénération est assurée par la présence d'une banque de semis permanente. Pour que les conophytes aient un impact sur la régénération, il faudrait que des taux de prédation élevés soient atteints au cours de plusieurs années consécutives, au moment de la constitution de la banque de semis permanente. Il serait toutefois intéressant d'étudier l'effet de ces insectes dans des sapinières en phase de régénération. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Abies balsamea, Conophytes, Prédation, Prédispersion des graines, Production semencière, Régénération, Sapin baumier.

Le chablis est une perturbation couvrant un large gradient de sévérité, et étant donc susceptible d'accélérer la succession forestière, aussi bien que de simplifier la structure des peuplements, en fonction de la sévérité de la perturbation, qui dépend en partie de caractéristiques propres au peuplement et de facteurs édaphiques. La présente étude avait donc plusieurs objectifs. Dans un premier temps, à l'échelle du territoire, il s'agissait de mieux cerner l'importance relative des chablis totaux et partiels dans la dynamique de la pessière à mousse, une région où le chablis n'a été que peu étudié, et de tester l'effet de l'âge et de la densité des peuplements, ainsi que du type de drainage des sols sur leur susceptibilité. Ensuite, il convenait de déterminer quel est l'impact du chablis sur la structure et la composition des peuplements, en testant l'effet du type de sol, de la densité et d'autres variables propres aux peuplements touchés ou aux arbres sur les taux, ainsi que sur les types de mortalité (bris ou déracinement), de survie (couché ou sur pied) et de régénération (semis ou marcottes). Cet article utilise la sélection de modèle afin de faire ressortir les variables principales qui agissent sur la susceptibilité des peuplements au chablis, sur l'impact que ce dernier a sur eux, et sur les arbres qui les composent. Les résultats font ressortir que la susceptibilité aux chablis sévères est fortement conditionnée par la densité initiale du peuplement. En ce qui concerne les chablis de sévérité plus modérée, beaucoup plus présents à l'échelle du territoire, ils semblent conditionnés par le drainage du sol. La mortalité est plus forte dans les peuplements évoluant sur sol minéral et sa cause principale est le déracinement. La mortalité individuelle, le type de mortalité, et le type de survie sont étroitement liés au DHP des tiges. D'autres variables entrent en jeu (densité, hauteur moyenne, profondeur de sol organique). Si la régénération semble comparable en abondance sur les deux types de sites, l'importance des puits comme microsites d'implantation des semis concerne surtout des essences feuillues pionnières compagnes de l'épinette noire. Par sa mortalité sélective, le chablis semble donc être un moteur d'hétérogénéité à l'échelle du territoire et un facteur de vieillissement des peuplements en conférant aux peuplements une structure ouverte de vieille forêt. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : paludification, pessière à mousse, dynamique de trouées, perturbation secondaire.

Un système basé sur le concept de naturalité, qui évalue la similarité par rapport à la forêt naturelle, a été élaboré dans le but d'évaluer les impacts de la foresterie. Ce système repose sur l'identification d'indicateurs de naturalité sensibles aux enjeux d'aménagement forestier reconnus et utilise des mesures disponibles à partir des cartes écoforestières, des études sur la modélisation des écosystèmes et des données historiques. Ce système fournit une valeur unique permettant de représenter l'effet conjugué de diverses pratiques, incluant la protection, sur les principales caractéristiques de l'écosystème forestier. D'abord développé pour la pessière, puis adapté pour la sapinière, ce système fonctionne de manière bidirectionnelle, permettant d'évaluer aussi bien la dégradation, que l'amélioration de la qualité des écosystèmes résultant d'objectifs de restauration et de mesures de mitigation. Ce système a été utilisé pour comparer l'impact sur la qualité des écosystèmes à l'échelle du paysage de divers scénarios sylvicoles considérés simultanément, comme dans la sapinière, où l'effet combiné de coupes progressives irrégulières et d'une réduction de la révolution de 70 à 50 ans pour les scénarios équiennes (coupe avec protection de la régénération et des sols et plantation) a été examiné. Son utilisation permet également d'éclairer la réflexion pour la détermination d'objectifs de protection aptes à limiter les pertes de biodiversité, tout en tenant compte de l'intensité de l'aménagement pour la production de bois. Ainsi, pour trois unités d'aménagement forestier de la pessière, considérant la combinaison de scénarios sylvicoles actuellement utilisés pour régénérer les forêts productives, le niveau de protection devrait être doublé et atteindre 35% de la superficie forestière afin de limiter d'éventuelles pertes d'espèces. Aussi, les résultats montrent qu'il serait plus avantageux au plan environnemental d'intensifier la production de bois d'espèces indigènes sur une petite proportion du territoire forestier tout en assurant une protection stricte sur la portion non productive, plutôt qu'un aménagement extensif sur la vaste majorité du territoire forestier. Dans le cadre du développement de l'analyse de cycle de vie (ACV) chapeauté par le Programme des Nations Unies pour l'environnement et la Société de toxicologie et de chimie de l'environnement (UNEP-SETAC), les impacts de produits ou services sur la qualité des écosystèmes sont évalués par le biais des impacts de l'utilisation des terres sur la biodiversité. Pour l'intégration à l'ACV, une courbe provisoire reliant l'indice de naturalité à la perte potentielle de biodiversité exprimée sur la base de la richesse en espèces provenant de la base de données PREDICTS est proposée. L'application de cette courbe a permis l'obtention de scores d'impact cohérents avec la proportion d'espèces disparues (PDF) estimée à partir de la naturalité et conformes aux connaissances relatives aux impacts de l'aménagement forestier. Toutefois, les résultats s'avèrent sensibles au paramétrage de la courbe et l'analyse de sensibilité a montré qu'il existait des risques de distorsion, voire d'obtention de résultats erronés. L'évaluation des scores d'impact de l'ACV résultant de l'application de trois scénarios sylvicoles distincts évalués concomitamment à l'application d'un gradient de la proportion du territoire forestier en protection stricte, apporte un éclairage sur le comportement du modèle utilisé pour l'évaluation de la qualité des écosystèmes en ACV si l'on tient compte de l'intensité de l'aménagement. Le modèle ACV multiplie deux paramètres aux effets opposés et non-linéaires : le PDF qui augmente avec l'intensité de l'aménagement, alors que la superficie requise pour produire 1m3 de bois diminue. Étant donné les risques associés à la présence d'effets non-linéaires non contrôlés, le modèle ACV peut fournir des résultats erratiques ne reflétant pas toujours l'effet sur l'aspect à protéger qui correspond ici à la qualité des écosystèmes. Conséquemment, dans l'état actuel des choses, le modèle ACV ne devrait pas être utilisé pour la prise de décision en matière d'utilisation des terres. De plus amples recherches relatives aux propriétés mathématiques des relations en cause sont nécessaires afin de vérifier la possibilité de contrôler ces effets de manière à assurer l'obtention de résultats reflétant la qualité des écosystèmes plutôt que celui de la superficie requise, déterminée par la productivité, et ainsi respecter la hiérarchisation des impacts associés à la qualité des écosystèmes évaluée à l'échelle d'un territoire et éviter des recommandations qui conduiraient à occasionner davantage de dommages. / An evaluation system based on the concept of naturalness, which measures the similarity against natural forests, has been developed to assess the impacts of forestry. This assessment system relies on naturalness indicators sensitive to recognized forest management issues, and uses measures from eco-forest maps, results from ecosystem modeling and historical data. The naturalness assessment model provides a unique index allowing to assess the combined effect of different forest management practices including protection, on the main characteristics of forest ecosystems. Initially developed for black spruce forests, then adapted for balsam fir forests, the naturalness assessment model performs bi-directional evaluations allowing the assessment not only of ecosystem degradation but also of its improvement with restoration or mitigation measures. Among potential applications of the naturalness assessment model, its usefulness has been demonstrated for comparing the impact at the landscape level of different silvicultural scenarios combinations. In the balsam fir forest, we examined the combined effect of irregular shelterwood cutting along with the rotation reduction form 70 to 50 years for the even-aged scenarios of careful logging and plantation. The naturalness assessment model can also be used to shed light on protection levels needed to limit biodiversity losses. In three forest management units of the black spruce forest, considering the current mix of silvicultural scenarios for wood production, the protection level should be doubled to attain 35% of the forest area, to limit species losses. Results indicate that it would be better for the environment to intensify forest management using indigenous species over a small proportion of the forest territory while insuring strict protection over the remaining portion, compared with an extensive forest management applied over most of the forested area. Life cycle analysis (LCA) development under the guidance of the United Nations Environment Program and Society of Environmental Toxicology and Chemistry (UNEP-SETAC), provides impact evaluation of products or services on ecosystem quality through impact of land use on biodiversity. In order to include naturalness results in LCA, a provisional curve relating naturalness index to potentially disappeared fraction of species (PDF) has been developed using species richness data from the PREDICTS database. The provisional curve application lead to LCA impact scores consistent with the PDF estimated from naturalness and the existing knowledge about the effects of forest management. However, the sensitivity analysis showed that results are sensitive to the curve parametrization and there are risks of distortion and even contradictory results. LCA impact scores related to the application of three different silvicultural scenarios each combined with a gradient of the proportion of forest area in strict protection shed a light on the LCA model behaviour when considering management intensity. The LCA model multiplies two parameters having opposite non-linear effects: the PDF, which is rising with the intensification of the management, while the area required to produce 1m3 of wood, is diminishing. Considering the risks related to the uncontrolled non-linear effects involved in the LCA model, this could lead to erratic results that do not reflect the effect on the safeguard subject corresponding here to the quality of ecosystems. Therefore, the LCA model should not be used for decision making related to land use decision. More research is required to investigate the mathematical relationships involved to verify if and how issues related to non-linear effects in LCA model could be properly addressed and insure that impact scores results reflect ecosystem quality instead of the area required for wood production, conserve the hierarchical structure of impacts and avoid recommendations that could produce more damage.

Un système basé sur le concept de naturalité, qui évalue la similarité par rapport à la forêt naturelle, a été élaboré dans le but d'évaluer les impacts de la foresterie. Ce système repose sur l'identification d'indicateurs de naturalité sensibles aux enjeux d'aménagement forestier reconnus et utilise des mesures disponibles à partir des cartes écoforestières, des études sur la modélisation des écosystèmes et des données historiques. Ce système fournit une valeur unique permettant de représenter l'effet conjugué de diverses pratiques, incluant la protection, sur les principales caractéristiques de l'écosystème forestier. D'abord développé pour la pessière, puis adapté pour la sapinière, ce système fonctionne de manière bidirectionnelle, permettant d'évaluer aussi bien la dégradation, que l'amélioration de la qualité des écosystèmes résultant d'objectifs de restauration et de mesures de mitigation. Ce système a été utilisé pour comparer l'impact sur la qualité des écosystèmes à l'échelle du paysage de divers scénarios sylvicoles considérés simultanément, comme dans la sapinière, où l'effet combiné de coupes progressives irrégulières et d'une réduction de la révolution de 70 à 50 ans pour les scénarios équiennes (coupe avec protection de la régénération et des sols et plantation) a été examiné. Son utilisation permet également d'éclairer la réflexion pour la détermination d'objectifs de protection aptes à limiter les pertes de biodiversité, tout en tenant compte de l'intensité de l'aménagement pour la production de bois. Ainsi, pour trois unités d'aménagement forestier de la pessière, considérant la combinaison de scénarios sylvicoles actuellement utilisés pour régénérer les forêts productives, le niveau de protection devrait être doublé et atteindre 35% de la superficie forestière afin de limiter d'éventuelles pertes d'espèces. Aussi, les résultats montrent qu'il serait plus avantageux au plan environnemental d'intensifier la production de bois d'espèces indigènes sur une petite proportion du territoire forestier tout en assurant une protection stricte sur la portion non productive, plutôt qu'un aménagement extensif sur la vaste majorité du territoire forestier. Dans le cadre du développement de l'analyse de cycle de vie (ACV) chapeauté par le Programme des Nations Unies pour l'environnement et la Société de toxicologie et de chimie de l'environnement (UNEP-SETAC), les impacts de produits ou services sur la qualité des écosystèmes sont évalués par le biais des impacts de l'utilisation des terres sur la biodiversité. Pour l'intégration à l'ACV, une courbe provisoire reliant l'indice de naturalité à la perte potentielle de biodiversité exprimée sur la base de la richesse en espèces provenant de la base de données PREDICTS est proposée. L'application de cette courbe a permis l'obtention de scores d'impact cohérents avec la proportion d'espèces disparues (PDF) estimée à partir de la naturalité et conformes aux connaissances relatives aux impacts de l'aménagement forestier. Toutefois, les résultats s'avèrent sensibles au paramétrage de la courbe et l'analyse de sensibilité a montré qu'il existait des risques de distorsion, voire d'obtention de résultats erronés. L'évaluation des scores d'impact de l'ACV résultant de l'application de trois scénarios sylvicoles distincts évalués concomitamment à l'application d'un gradient de la proportion du territoire forestier en protection stricte, apporte un éclairage sur le comportement du modèle utilisé pour l'évaluation de la qualité des écosystèmes en ACV si l'on tient compte de l'intensité de l'aménagement. Le modèle ACV multiplie deux paramètres aux effets opposés et non-linéaires : le PDF qui augmente avec l'intensité de l'aménagement, alors que la superficie requise pour produire 1m3 de bois diminue. Étant donné les risques associés à la présence d'effets non-linéaires non contrôlés, le modèle ACV peut fournir des résultats erratiques ne reflétant pas toujours l'effet sur l'aspect à protéger qui correspond ici à la qualité des écosystèmes. Conséquemment, dans l'état actuel des choses, le modèle ACV ne devrait pas être utilisé pour la prise de décision en matière d'utilisation des terres. De plus amples recherches relatives aux propriétés mathématiques des relations en cause sont nécessaires afin de vérifier la possibilité de contrôler ces effets de manière à assurer l'obtention de résultats reflétant la qualité des écosystèmes plutôt que celui de la superficie requise, déterminée par la productivité, et ainsi respecter la hiérarchisation des impacts associés à la qualité des écosystèmes évaluée à l'échelle d'un territoire et éviter des recommandations qui conduiraient à occasionner davantage de dommages. / An evaluation system based on the concept of naturalness, which measures the similarity against natural forests, has been developed to assess the impacts of forestry. This assessment system relies on naturalness indicators sensitive to recognized forest management issues, and uses measures from eco-forest maps, results from ecosystem modeling and historical data. The naturalness assessment model provides a unique index allowing to assess the combined effect of different forest management practices including protection, on the main characteristics of forest ecosystems. Initially developed for black spruce forests, then adapted for balsam fir forests, the naturalness assessment model performs bi-directional evaluations allowing the assessment not only of ecosystem degradation but also of its improvement with restoration or mitigation measures. Among potential applications of the naturalness assessment model, its usefulness has been demonstrated for comparing the impact at the landscape level of different silvicultural scenarios combinations. In the balsam fir forest, we examined the combined effect of irregular shelterwood cutting along with the rotation reduction form 70 to 50 years for the even-aged scenarios of careful logging and plantation. The naturalness assessment model can also be used to shed light on protection levels needed to limit biodiversity losses. In three forest management units of the black spruce forest, considering the current mix of silvicultural scenarios for wood production, the protection level should be doubled to attain 35% of the forest area, to limit species losses. Results indicate that it would be better for the environment to intensify forest management using indigenous species over a small proportion of the forest territory while insuring strict protection over the remaining portion, compared with an extensive forest management applied over most of the forested area. Life cycle analysis (LCA) development under the guidance of the United Nations Environment Program and Society of Environmental Toxicology and Chemistry (UNEP-SETAC), provides impact evaluation of products or services on ecosystem quality through impact of land use on biodiversity. In order to include naturalness results in LCA, a provisional curve relating naturalness index to potentially disappeared fraction of species (PDF) has been developed using species richness data from the PREDICTS database. The provisional curve application lead to LCA impact scores consistent with the PDF estimated from naturalness and the existing knowledge about the effects of forest management. However, the sensitivity analysis showed that results are sensitive to the curve parametrization and there are risks of distortion and even contradictory results. LCA impact scores related to the application of three different silvicultural scenarios each combined with a gradient of the proportion of forest area in strict protection shed a light on the LCA model behaviour when considering management intensity. The LCA model multiplies two parameters having opposite non-linear effects: the PDF, which is rising with the intensification of the management, while the area required to produce 1m3 of wood, is diminishing. Considering the risks related to the uncontrolled non-linear effects involved in the LCA model, this could lead to erratic results that do not reflect the effect on the safeguard subject corresponding here to the quality of ecosystems. Therefore, the LCA model should not be used for decision making related to land use decision. More research is required to investigate the mathematical relationships involved to verify if and how issues related to non-linear effects in LCA model could be properly addressed and insure that impact scores results reflect ecosystem quality instead of the area required for wood production, conserve the hierarchical structure of impacts and avoid recommendations that could produce more damage.

Le jumeau numérique est un concept relativement nouveau qui a reçu plusieurs contributions académiques ces dernières années. Un jumeau numérique reproduit une entité physique de façon à ce que l'état de cette entité soit identique en tout temps à l'état de l'entité numérique. L'objectif de cette maîtrise est de créer le prototype d'un jumeau numérique qui vise à assister des opérateurs de machineries forestières. Pour ce faire, une revue littérature a été réalisée pour documenter les contributions académiques dans les domaines principaux du jumeau numérique, de façon à montrer les caractéristiques que le jumeau numérique d'un système opérateur-machine forestier pourrait avoir. Cette revue a également permis de déterminer qu'il est nécessaire, de développer un algorithme pour traduire les mouvements de la machine en actions effectuées par l'opérateur dans le but de créer ce jumeau. À partir de ce constat, le prototype d'un jumeau numérique a été créé à l'aide d'un simulateur de machinerie lourde générique. Le prototype a permis la création d'une base de données afin d'alimenter l'algorithme proposé. L'étude rattachée à cet algorithme est centrée sur l'influence de l'ajout d'informations temporelles et de son impact sur la précision du modèle. Il en résulte qu'avec les données collectées, l'ajout du contexte temporel a soit, pas d'influence sur la précision du modèle, soit nui aux résultats lorsque l'environnement et la machine sont complètement caractérisés. À travers ces contributions, un concept de jumeau numérique a été créé et il pourra servir de base à de futures recherches sur l'assistance des opérateurs de machinerie lourde. Ce projet permet également de mettre en valeur un exemple de jumeau numérique appliqué à des problématiques rencontrées par des travailleurs spécialisés. Une telle application du concept du jumeau numérique n'est pas encore commune. / The concept of digital twin is a relatively new research topic that has received several academic contributions in recent years. A digital twin reproduces a physical entity in such a way that the state of this entity is identical at all times to the state of the digital entity. The objective of the master's project is to create the prototype of a digital twin in order to assist operators of forestry machinery. To this end, a literature review was written to document the academic contributions related to the main study areas of the digital twin, so as to show the characteristics that the digital twin of a forest operator-machine system could have. This review has also determined that it is necessary to develop an algorithm to transpose the movements of the machine into actions performed by the operator in order to advise the operator. Based on this, the prototype of a digital twin was created using a generic heavy machinery simulator. This allowed the creation of a database to feed the proposed algorithm. The study related to this algorithm is centered on the influence of the addition of temporal information and its impact on the accuracy of the model. It follows that with the collected data, the addition of the temporal context, by itself, has no influence on the precision of the model, or harms the performance when the environment and the machine are completely characterized. Through these contributions, a prototype of digital twins has been created and it can serve as a basis for future research on the assistance of heavy machinery operators. This project also highlights an example of a digital twin applied to problems encountered by specialized workers.

Le jumeau numérique est un concept relativement nouveau qui a reçu plusieurs contributions académiques ces dernières années. Un jumeau numérique reproduit une entité physique de façon à ce que l'état de cette entité soit identique en tout temps à l'état de l'entité numérique. L'objectif de cette maîtrise est de créer le prototype d'un jumeau numérique qui vise à assister des opérateurs de machineries forestières. Pour ce faire, une revue littérature a été réalisée pour documenter les contributions académiques dans les domaines principaux du jumeau numérique, de façon à montrer les caractéristiques que le jumeau numérique d'un système opérateur-machine forestier pourrait avoir. Cette revue a également permis de déterminer qu'il est nécessaire, de développer un algorithme pour traduire les mouvements de la machine en actions effectuées par l'opérateur dans le but de créer ce jumeau. À partir de ce constat, le prototype d'un jumeau numérique a été créé à l'aide d'un simulateur de machinerie lourde générique. Le prototype a permis la création d'une base de données afin d'alimenter l'algorithme proposé. L'étude rattachée à cet algorithme est centrée sur l'influence de l'ajout d'informations temporelles et de son impact sur la précision du modèle. Il en résulte qu'avec les données collectées, l'ajout du contexte temporel a soit, pas d'influence sur la précision du modèle, soit nui aux résultats lorsque l'environnement et la machine sont complètement caractérisés. À travers ces contributions, un concept de jumeau numérique a été créé et il pourra servir de base à de futures recherches sur l'assistance des opérateurs de machinerie lourde. Ce projet permet également de mettre en valeur un exemple de jumeau numérique appliqué à des problématiques rencontrées par des travailleurs spécialisés. Une telle application du concept du jumeau numérique n'est pas encore commune. / The concept of digital twin is a relatively new research topic that has received several academic contributions in recent years. A digital twin reproduces a physical entity in such a way that the state of this entity is identical at all times to the state of the digital entity. The objective of the master's project is to create the prototype of a digital twin in order to assist operators of forestry machinery. To this end, a literature review was written to document the academic contributions related to the main study areas of the digital twin, so as to show the characteristics that the digital twin of a forest operator-machine system could have. This review has also determined that it is necessary to develop an algorithm to transpose the movements of the machine into actions performed by the operator in order to advise the operator. Based on this, the prototype of a digital twin was created using a generic heavy machinery simulator. This allowed the creation of a database to feed the proposed algorithm. The study related to this algorithm is centered on the influence of the addition of temporal information and its impact on the accuracy of the model. It follows that with the collected data, the addition of the temporal context, by itself, has no influence on the precision of the model, or harms the performance when the environment and the machine are completely characterized. Through these contributions, a prototype of digital twins has been created and it can serve as a basis for future research on the assistance of heavy machinery operators. This project also highlights an example of a digital twin applied to problems encountered by specialized workers.

Les forêts d'Asie du Sud-Est subissent de fortes pressions en raison de vastes activités d'utilisation des terres, notamment des plantations de palmiers à huile. Le désir de protéger et de gérer les habitats à fort potentiel de stockage de carbone a accru le besoin de préserver les écosystèmes uniques des forêts locales. Pour préserver les écosystèmes forestiers tropicaux de l'expansion agricole, une méthodologie de classification des forêts à fort potentiel de stockage de carbone, connue sous le nom d'Approche à Stock de Haut Carbone (HCSA) a été développée. Notre objectif de recherche est d'évaluer l'efficacité de l'utilisation combinée du LiDAR aéroporté et de l'apprentissage en profondeur pour la classification HCSA sur l'île de Bornéo. Pour ce faire, nous examinerons la biomasse aérienne à l'aide de l'équation développée par Asner (2018) et Jucker (2017), établie sur le territoire de Sabah, ainsi que des métriques LiDAR telles que la hauteur de la canopée, la couverture de la canopée et le la surface terrière forestière. Les métriques de la structure forestière dérivé du LiDAR seront également utilisées pour essayer de différencier les classes HCSA. La zone d'intérêt pour cette étude couvre une partie du territoire du Kalimantan (partie indonésienne de Bornéo).Puis, l’entrainement d'un algorithme d’apprentissage profond permettra, par l'utilisation d'images satellites (Landsat 7 et Landsat 8), de faire un saut spatial et temporel, afin d'établir une cartographie des forêts à surveiller en 2019 et sur l'ensemble de l'île de Bornéo. / Forests in Southeast Asia are under heavy pressure from extensive land-use activities, including oil palm plantations. The desire to protect and manage habitats with high carbon storage potential has increased the need for preserving the unique ecosystems of local forests. To preserve tropical forest ecosystems from agricultural expansion, a methodology for classifying forests with high carbon storage potential, known as the High Carbon Stock Approach (HCSA) was developed. Our research goal is to assess the effectiveness of the combined use of airborne LiDAR and deep learning for HCSA classification across the island of Borneo. To do this, we will examine the above-ground biomass using the equation developed by Asner (2018) and Jucker (2017), established in the Sabah territory, as well as LiDAR metrics such as canopy height, canopy cover, and the forest basal area. LiDAR metrics of forest structure will also be used to try to differentiate HCS classes. LiDAR data and field surveys were collected from the Jet Propulsion Laboratory (JPL -NASA). The area of interest for this study covers part of the Kalimantan territory (Indonesian part of Borneo). The data collected has been part of the ongoing Carbon Monitoring System (CMS) project. Then, the training of a deep learning algorithm will allow, by the use of satellite images (Landsat 7 and Landsat 8), to make a spatial and temporal jump, in order to establish a cartography of the forests to be monitored in 2019 and on the entirety of Borneo Island.

Il demeure peu de peuplements forestiers anciens en Finlande. Il ne tarde donc à comprendre le développement et le maintien de ces peuplements afin de les conserver, mais aussi de restaurer les forêts dégradées et d'établir des plans d'aménagement écosystémique. L'objectif général de cette étude était de documenter la dynamique de trouées de peuplements anciens dominés par Picea abies (L. Karst) au nord de la Finlande. L'étude se divise en deux volets. Un volet caractérise la dynamique de trouées de peuplements dominées par P. abies du nord de la Finlande sur trois aspects: (1) la taille et la fraction des trouées, (2) les arbres créateurs de trouées, et (3) la régénération des trouées. Le second volet porte sur une reconstruction historique de la dynamique des troués en établissant la distribution de création de trouées et en estimant l'ouverture annuel de la canopée. L'aire d'étude se situe dans le Parc National de Pallas-Yllas Tunturi (67°30-67°44' N, 24°00-24°55'E) au nord-est de la Finlande, où l'on retrouve des peuplements anciens de P. abies. Les trouées ont été recensées sur six transects de 400m. Des données concernant la taille, la portion ouverte, les arbres créateurs de trouées et la régénération ont été récoltées. Avec des échantillons d'arbres créateurs de trouées, nous avons daté les trouées et établi une rétrospective des perturbations des dernières 300 années en utilisant des analyses dendrochronologiques sur les patrons de croissances des cernes. La taille moyenne des trouées est plus grande que les études passées, supportant ainsi la faible densité et productivité de la location septentrionale de l'étude. La prédominance des vents sud-ouest a influencé la direction de chute des arbres créateurs de trouées. Bien que le recrutement se constitue principalement d'espèces tolérantes à l'ombre dans les trouées, leur petite taille suggère que la fermeture d'une trouée est lente. De plus, le recrutement ne semble pas influencé par les microsites engendrés par les arbres créateurs de trouées étant donné que la majorité des semis recensées dans les trouées sont établis sur des microsites non-perturbés. La distribution irrégulière des périodes de création de trouées et l'absence de pic distinct d'année créatrice de trouées confirment l'occurrence continue d'un régime de perturbation de trouées de petite envergure dont le temps de rotation est estimé à 250 années. Bien qu'aucune perturbation de grande échelle connue n'ait pris cours sur le territoire, les patrons de croissances de plusieurs P. abies ont enregistré de forte reprise de croissance. La plus importante période de reprise de croissance eut lieu de 1816-1826. Une perturbation intermédiaire est probablement tenue en cause. En conclusion, nos résultats démontrent que la dynamique de trouées est continue dans le temps malgré son asynchronisme et que la plupart des P. abies ressentent moins une reprise de croissance au cours de leur existence. Un aménagement forestier fait sur de longue rotation avec de multiples interventions est donc suggéré pour les peuplements dominés par P. abies; par contre la viabilité économique est peu probable. En termes d'écologie forestière, ce travail suggère que la dynamique de trouées est difficilement de mener des généralisations pour l'ensemble de la forêt boréale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Dendrochronologie, Dynamique de trouées, Finlande, Forêt boréale, Picea abies, Reprise de croissance.

La forêt boréale de la Côte-Nord est caractérisée par un climat maritime, de sorte que les feux y sont peu fréquents. Une proportion plus grande de vieux peuplements compose la mosaïque forestière de cette région. La dynamique de ces peuplements est contrôlée par la mortalité de petits groupes d'arbres causée par la sénescence naturelle des arbres et par des perturbations secondaires comme le vent et les épidémies d'insecte. Une mortalité faible dans le temps et dans l'espace peut amener le peuplement à un état d'équilibre où la structure et la composition des peuplements sont stables. La dynamique des trouées et l'état d'équilibre sont reconnus pour les vieux peuplements dans de nombreux écosystèmes mais restent peu étudiés en forêt boréale. Cette étude a pour objectif d'apporter des connaissances sur la dynamique de trouées dans le temps. Le premier chapitre est un descriptif de la méthode de dendrochronologie utilisée pour dater la formation de trouées. Le deuxième chapitre définit les caractéristiques des trouées et la distribution de formation dans le temps suivant la composition en espèce des peuplements. Toutes les trouées ont été échantillonnées le long de transects de 400 m dans des peuplements de sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) et/ou d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP). Un arbre mort à l'origine de la trouée qualifié de « gap makers » a été récolté dans chaque trouée et interdaté par une méthode dendrochronologique. L'année de mortalité des « gap makers » définit l'année de formation des trouées. La majorité des trouées sont de taille inférieure à 100 m² et représente en moyenne 60% de la proportion des peuplements. Dans les sapinières, les trouées sont quasiment toutes régénérées alors que dans les pessières la moitié des trouées sont peu régénérées et dominées par les éricacées. Pour les deux espèces, un maximum de trouées est formé dans les années 70, coïncidant avec la dernière épidémie de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Ces résultats indiquent que les vieux peuplements de la Côte-Nord, bien que contrôlés par une dynamique de perturbations à petites échelles, ne sont pas en équilibre. La dynamique de trouées est différente selon la composition végétale des peuplements. Les pessières ont tendance à moins se refermer que les sapinières. Le régime de trouées et sa variabilité observée selon la composition végétale devraient guider les pratiques sylvicoles pour préserver les attributs et la biodiversité des forêts anciennes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Forêt boréale, Forêts anciennes, Tordeuse des bourgeons de l'épinette, Équilibre dynamique, Dynamique de trouées, Côte-Nord.

Le point de départ d'un peuplement est normalement une perturbation majeure qui détruit la végétation présente sur un site. Cela permet la colonisation par une nouvelle cohorte. Cependant, en forêt feuillue tempérée, le renouvellement des arbres s'effectue principalement par les processus de formation et de fermeture de trouées. Cela a un effet structurant sur les peuplements d'âge mur. À l'échelle du paysage, les caractéristiques spatiales et temporelles du régime des trouées expliquent comment et à quelle vitesse la forêt se régénère. Deux types de trouées peuvent être distingués sur la base de leurs caractéristiques. Les trouées biotiques sont formées par la mort d'un ou plusieurs arbres. Elles se referment par la croissance des arbres en bordure ou sont comblées par la croissance de la régénération. Les ouvertures édaphiques sont dues à la présence de facteurs qui limitent ou empêchent l'établissement et la croissance d'arbres. Elles ne sont habituellement pas incluses dans les recherches sur les trouées qui utilisent les méthodes traditionnelles d'échantillonnage, puisqu'elles ne contribuent pas directement au régime des trouées. L'objectif de ce projet de recherche est de mesurer certaines propriétés du régime de trouées de la forêt feuillue tempérée par télédétection Lidar, ce qui n'a jamais été réalisé au Québec. En premier lieu, nous avons tenté une méthode novatrice, soit la prédiction de l'âge des trouées à partir de la structure des bosquets composés d'arbres en régénération mesurée par Lidar. Notre hypothèse est que cette structure dépend du temps écoulé depuis l'ouverture de la canopée. Cependant, nos résultats montrent une relation faible entre la structure et l'âge des trouées. La structure des bosquets d'arbres serait plutôt liée à leur historique de perturbations. Nous avons aussi essayé de créer un modèle statistique capable de distinguer les trouées biotiques des ouvertures édaphiques à partir de données Lidar, ce qui n'a jamais été tenté. Les résultats du modèle montrent que 19,5% de la surface totale en trouées est constituée d'ouvertures édaphiques. Elles occupent 1,37% des sites étudiés. Les trouées biotiques représentent 80,5% de la surface totale des trouées, et couvrent 5,71% des sites à l'étude. Ces résultats indiquent une plus faible proportion des sites en trouées que ce que la littérature rapporte pour la forêt feuillue tempérée. Ces résultats pourraient être pris en compte pour l'aménagement écosystémique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : trouées, lidar, ouvertures édaphiques, régime des trouées.