1. Dynamic treatment units in forest planning using cell proximity
- Author
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Wilhelmsson, Par, Sjodin, Edward, Wastlund, Andre, Wallerman, Jorgen, Lamas, Tomas, and Ohman, Karin
- Subjects
Forest management -- Technology application ,Integer programming -- Usage ,Technology application ,Earth sciences - Abstract
In forest management planning, the dynamic treatment unit (DTU) approach has become an increasingly relevant alternative to the traditional planning approach using fixed stands, due to improved remote sensing techniques and optimization procedures, with the potential for the higher goal fulfillment of forest activities. For the DTU approach, the traditional concept of fixed stands is disregarded, and forest data are kept in units with a high spatial resolution. Forest operations are planned by clustering cells to form treatment units for harvest operations. This paper presents a new model with an exact optimization technique for forming DTUs in forest planning. In comparison with most previous models, this model aims for increased flexibility by modelling the spatial dimension according to cell proximity rather than immediate adjacency. The model is evaluated using a case study with harvest flow constraints for a forest estate in southern Sweden, represented by 3587 cells. The parameter settings differed between cases, resulting in varying degrees of clustered DTUs, which caused relative net present value losses of up to 4.3%. The case without clustering had the lowest net present value when considering entry costs. The solution times varied between 2.2 s and 42 min 6 s and grew rapidly with increasing problem size. Key words: dynamic treatment units, mixed integer programming, optimization, remote sensing, spatial forest planning. En planification de la gestion forestiere, l'approche par unite de traitement dynamique (UTD) est devenue une alternative de plus en plus pertinente a l'approche de gestion traditionnelle fondee sur des peuplements fixes. Cela est rendu possible grace a l'amelioration des techniques de teledetection et des procedures d'optimisation et offre la possibilite d'une meilleure realisation des objectifs des activites forestieres. Avec l'approche par UTD, on ignore le concept traditionnel de peuplements fixes et les donnees forestieres sont conservees dans des unites a grande resolution spatiale. Les operations forestieres sont planifiees en regroupant les cellules pour former des unites de traitement pour les operations de recolte. Cet article presente un nouveau modele avec une technique d'optimisation exacte pour former les UTD en planification forestiere. Comparativement a la plupart des modeles precedents, ce modele vise a augmenter la flexibilite en modelisant la dimension spatiale en fonction de la proximite des cellules plutot que de leur contigu'ite. Le modele est evalue a l'aide d'une etude de cas comportant des contraintes de flux de recolte sur un domaine forestier situe dans le sud de la Suede, represente par 3587 cellules. L'ajustement des parametres differait selon le cas, ce qui se traduit par differents degres de regroupement d'UTD, causant des pertes de valeur actualisee nette relative allant jusqu'a 4,3%. Le cas qui ne comporte aucun regroupement avait la plus faible valeur actualisee nette lorsqu'on considere les couts d'entree. Le temps requis pour trouver la solution variait de 2,2 s a 42 min 6 s et augmentait rapidement avec l'augmentation de la taille du probleme. Mots-cles : unites de traitement dynamiques, programmation partiellement en nombres entiers, optimisation, teledetection, gestion forestiere spatiale., Introduction In forest management planning, the concept of stands has been of central importance for a long time (e.g., af Strom 1829). In this context, a stand is a geographically [...]
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- 2021
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