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Résumé :
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La gestion forestière nécessite de pouvoir prédire l'évolution des différentes parcelles, en particulier en terme de production et de qualité du bois. La recherche forestière, et plus particulièrement la dendrométrie fournissent ainsi aux gestionnaires des outils de prédiction adaptés, à l'exemple des modèles de croissance. Les modèles « peuplement », bien adaptés aux contraintes de la gestion forestière, ne permettent pas toujours de simuler des peuplements hétérogènes (mélangés, irréguliers en âge). Pour tenir compte de la forte variabilité des arbres dans les peuplements hétérogènes, les dendrométriciens ont cherché à modéliser l'évolution de chaque individu arbre en fonction de ses caractéristiques propres et de son environnement local. Ces Modèles Individu-Centré (MIC) semblent plus pertinents pour simuler des peuplements complexes. Cependant, ces MIC prenant en compte l'environnement local des arbres nécessitent un important jeu de données en entrée. En effet, les MIC ont besoin pour lancer une simulation de connaître avec précision l'état initial du peuplement, à l'échelle de chaque arbre. Il faut dès lors fournir au simulateur un état initial avec les caractéristiques de chacun des arbres, et leur position dans le peuplement dont on veut simuler l'évolution. Ces données sont rares, coûteuses à obtenir, et l'acquisition de telles données ne peut en pratique être envisagée que pour quelques placettes expérimentales. Dans ce contexte, il est possible d'utiliser un peuplement virtuel, proche du peuplement réel dont on veut simuler l'évolution, comme état initial pour un MIC. Il apparaît alors important que le peuplement virtuel simulé soit réaliste, c'est-à-dire qu'il reproduise les caractéristiques du peuplement réel qu'il représente, particulièrement ses caractéristiques spatiales. L'objectif de cette thèse est de construire des modèles de structure spatiale, permettant de simuler des peuplements virtuels réalistes. Ce travail est appliqué aux peuplements mélangés chêne sessile - pin sylvestre de la région Centre. Pour atteindre cet objectif, nous avons dans un premier temps construit une typologie de peuplements mélangés chêne - pin. Cette typologie est basée sur la structure spatiale des arbres dans ces peuplements mélangés. Elle permet de synthétiser la grande diversité de structure spatiale de ces peuplements au sein des dispositifs étudiés. Nous avons ainsi mis en évidence 5 types de structure spatiale pour les arbres de la canopée et 3 types pour les arbres du sous-étage. Nous avons dans un deuxième temps construit des modèles de structure permettant de reproduire les structures spatiales identifiées. Pour cela, nous avons couplé notre typologie à des outils statistiques de simulation de peuplements virtuels, les processus ponctuels. Nous avons construit des modèles de structure pour les types spatiaux identifiés dans la canopée et dans le sous-étage. Notre travail basé la structure spatiale fournit une description précise des peuplements mélangés étudiés et nous permet ainsi de développer une approche réaliste de modélisation. La génération de peuplements virtuels réalistes est d'une grande importance pour l'utilisation de MIC, et améliorerait la qualité des résultats de simulations à l'échelle de l'arbre.
Forest research and management require to predict the evolution of forest stands, particularly in term of wood production and quality. This prediction is done by simulation with growth model from an initial state. In terms of growth modelling for heterogeneous forest stands (many species, trees with different ages), it seems more appropriate to use Individual-Based Models (IBM). Such models simulate the evolution of each individual tree according to its particular characteristics and its local environment. IBM seem relevant because of the individual variability within heterogeneous stands. Unfortunately, this kind of model cannot easily be used because an initial state with the description and the location of each tree must be provided in order to run simulations. Such data are not commonly available. Consequently, forest researchers use virtual stands as initial state. It appears very important that those virtual stands be realistic, i.e. as close as possible to real ones. The aim of my PhD work is to build realistic models of spatial structure that can be used to simulate realistic virtual stands. This work is applied on mixed stands sessile oak - Scots pine of the Orleans forest (France). For that purpose, we first characterized precisely the spatial structure of our real stands. We synthesised the variety of identified spatial arrangement in a typology of oak-pine mixed stands based on spatial structure. We highlighted 5 spatial types for canopy trees and 3 spatial types for understorey trees. In a second step, we used point processes to model the structure of the identified spatial types. For each type, we selected relevant point processes corresponding to the main spatial characteristics highlighted by the typology. This approach based on spatial structure supplies a clear description of mixed stands, and allows realistic modelling approaches. Moreover, it would facilitate the use of IBM, and making simulations from realistic situations will improve the quality of results.
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