Robustesse des modèles spatiaux et temporels des attributs dendrométriques forestiers à l’aide du balayage laser aéroporté multi-temporel

Villalobos Rojas, Carolina Isabel (2026). Robustesse des modèles spatiaux et temporels des attributs dendrométriques forestiers à l’aide du balayage laser aéroporté multi-temporel. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1842

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Résumé

RÉSUMÉ

L’inventaire forestier constitue un outil essentiel pour la gestion durable des forêts boréales. Cette étude évalue la performance et la transférabilité de modèles prédictifs basés sur des acquisitions multi-temporelles de balayage laser aéroporté (ALS) et des données de placettes d’inventaire dans la Forêt d’Enseignement et de Recherche du Lac Duparquet (FERLD). Quatre années d’acquisition (2003, 2007, 2017, 2023) ont été utilisées pour dériver des métriques structurales à partir de rasters (résolution de 1 m) selon l’approche par zones (ABA). Trois attributs dendrométriques d’intérêt ont été ciblés : la hauteur de Lorey (hL), la surface terrière (BA) et le volume marchand brut (V). Les modèles ont été calibrés par stratification selon le type de couvert forestier (résineux, feuillu, mixte) à l’aide de méthodes paramétriques (régression linéaire multiple, LR) et non paramétriques (forêts aléatoires, RF).

Les résultats montrent que l’hL est l’attribut le plus robuste et le plus transférable, particulièrement dans les couverts résineux où la stabilité structurelle renforce la performance prédictive. Les modèles RF surpassent généralement les modèles LR grâce à leur flexibilité, bien que ces derniers se révèlent compétitifs dans des contextes homogènes. Pour la BA et le V, la performance est restée plus limitée, reflétant la dépendance de ces attributs à la densité et au diamètre, paramètres que l’ALS ne mesure qu’indirectement. L’analyse spatiale a mis en évidence une transférabilité bidirectionnelle des modèles de hL entre les secteurs d’origine 1760 et 1923, malgré leurs différences de composition spécifique. Cette stabilité des performances s’explique par la structure verticale relativement homogène et la prédominance des essences conifèriennes dans les deux secteurs, soulignant le rôle déterminant de la stabilité structurelle dans la robustesse des prédictions.

Sur le plan opérationnel, les résultats suggèrent que les inventaires forestiers québécois peuvent optimiser leurs stratégies temporelles en privilégiant des intervalles d’acquisition intermédiaires, ce qui permet d’atteindre un compromis efficace entre précision des modèles et coûts d’acquisition. En ce qui concerne la composition forestière, les acquisitions réalisées dans les couverts résineux apparaissent plus prometteuses, car la stabilité structurelle de ces forêts favorise une meilleure transférabilité des modèles. Pour les forêts feuillues, caractérisées par une variabilité structurelle élevée, il convient d'adopter des approches adaptatives, telles que la stratification par classes d’âge ou l’intégration de données supplémentaires.

ABSTRACT

Forest inventory is an essential tool for the sustainable management of boreal forests. This study evaluates the performance and transferability of predictive models based on multi-temporal airborne laser scanning (ALS) acquisitions and field plot data in the Forêt d’Enseignement et de Recherche du Lac Duparquet (FERLD). Four acquisition years (2003, 2007, 2017, 2023) were used to derive structural metrics from rasters (1 m resolution) using the Area-Based Approach (ABA). Three dendrometric attributes of interest were targeted: Lorey’s height (hL), basal area (BA), and gross merchantable volume (V). Models were calibrated by stratification according to forest cover type (coniferous, broadleaf, mixed) using parametric methods (multiple linear regression, LR) and non-parametric methods (Random Forest, RF).

The results indicate that hL is the most robust and transferable attribute, particularly in coniferous stands where structural stability enhances predictive performance. RF models generally outperformed LR due to their flexibility, although LR remained competitive in more homogeneous contexts. For BA and V, predictive performance was more constrained, reflecting their reliance on stem density and diameter, parameters that are only indirectly captured by ALS. The spatial analysis revealed a bidirectional transferability of Lorey’s height models between the 1760 and 1923 origin sectors, despite their contrasting species composition. This stability in model performance is explained by the relatively homogeneous vertical structure and the dominance of conifer species in both sectors, highlighting the key role of structural stability in ensuring prediction robustness.

From an operational perspective, the results suggest that Québec’s Forest inventory programs can optimize temporal strategies by prioritizing intermediate acquisition intervals, thereby achieving an effective balance between model accuracy and acquisition costs. Regarding forest composition, ALS acquisitions in coniferous stands appear more promising, as the structural stability of these forests favors better model transferability. In contrast, for broadleaf forests, characterized by higher structural variability, adaptive strategies such as stratification by age class or the integration of complementary data should be considered.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Valeria, Osvaldo
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Fournier, Richard
Mots-clés libres:	télédétection, balayage laser aéroporté (ALS), Approche par zones (ABA), modélisation forestière, transférabilité spatiale, analyse multi-temporelle, forêt boréale, FERLD, remote sensing, airborne laser scanning (ALS), area-based approach (ABA), forest modelling, spatial transferability, multi-temporal analysis, boreal forest, FERLD
Divisions:	Forêts > Maîtrise en écologie
Date de dépôt:	22 juin 2026 19:48
Dernière modification:	22 juin 2026 19:48
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1842

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