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Diseño funcional del módulo de Alternativas de un simulador forestal (PSE-31000-2.3 DECIDE) Rafael Calama, Guillermo Madrigal, Ignacio Sequí, María Pasalodos Dpto. Selvicultura y Gestión Forestal. CIFOR-INIA. IUGFS Uva-INIA Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

Diseño funcional del módulo de Alternativas de un ...Introducción: Modelo forestal vs Simulador forestal Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011 Modelo forestal:-Representación

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Diseño funcional del módulo de

Alternativas de un simulador forestal(PSE-31000-2.3 DECIDE)

Rafael Calama, Guillermo Madrigal, Ignacio Sequí, María Pasalodos

Dpto. Selvicultura y Gestión Forestal. CIFOR-INIA. IUGFS Uva-INIA

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

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Introducción: Modelo forestal vs Simulador forestal

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

Modelo forestal:

- Representación simplificada de un sistema forestal: componentes y

procesos

- Conjunto de funciones matemáticas interrelacionadas que definen el

estado y la evolución de los componentes del sistema

- Predecir la evolución del sistema forestal en el tiempo a partir del

conocimiento del estado actual (variable de entrada) bajo diferentes

supuestos y escenarios: simular

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Introducción: Modelo forestal vs Simulador forestal

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

Simulador forestal:

- Aplicación informática (software – interface) que implementa uno o

varios modelos forestales

- Funcionalidad: realizar de forma eficiente distintas simulaciones de

un modelo forestal definidas cada una por diferentes alternativas

elegidas por el usuario

- Inputs – outputs compatibles con el usuario

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Esquema del proceso de simulación (subproyecto DECIDE)

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

MOTOR

SIMULACIÓN

DATOS

Inventario Forestal

ALTERNATIVAS

Alternativa 1,

Alternativa2

………….

Usuario

MODELOS

Bibliografía

SALIDA

Salida1, Salida2

……….

VALORA

OPTIMIZA

SIMULA OPTIMIZA

DECIDE

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Introducción: Objetivos

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

Diseñar un módulo estándar que permita caracterizar la

simulación de la evolución de una unidad de simulación (rodal

o parcela) en un entorno de intervenciones, tratamientos y

escenarios ambientales, de perturbación y de restricciones

definido por el usuario.

Aplicable a cualquier simulador de rodal

¿Qué tipo de alternativas deben quedar implementadas

en un simulador de rodal?

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Métodos

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

1. Revisión de los módulos de alternativas de los

principales simuladores forestales

• FVS (USDA)

• NED-2 (USDA)

• MOTTI (METLA)

• CAPSIS (INRA)

• SIMFLOR (ISA)

• GESMO (USC)

• SIMANFOR

• SILVES (INIA)

2. Diseño del módulo

- Definición de alternativa

- Tipos de alternativa

- Forma de entrada de las

alternativas en el simulador

- Alternativas a implementar

- Aplicación a simulador PINEA2

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Resultado: Definición de alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

Conjunto de variables o procesos que no formando parte del

sistema forestal, controlan la evolución del mismo, actuando

como drivers o conductores

- El usuario debe poder programarlas en el simulador

- Un conjunto dado de alternativas define una simulación

- El conjunto de todas las posibles combinaciones de alternativas

define el espacio de simulaciones

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas de simulación

- Alternativas de gestión

- Restricciones e incompatibilidades

- Escenarios

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas de simulación

No afectan a las variables de entrada de los modelos

Definidas al inicio, afectan al proceso de simulación en sí

Duración de la simulaciónAño comienzo de la simulación

Tiempo de paso entre dos nodos

- Número de ciclos de simulación

-Superficie equivalente de simulación

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas de simulación

- Alternativas de gestión

- Restricciones e incompatibilidades

- Escenarios

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas de gestión

Intervenciones, tratamientos y aprovechamientos a aplicar en el rodal

Afectan a las variables de entrada de los modelos implementados

Las más importantes desde el punto de vista de la gestión: optimizar

Quedan definidas por:

Instante de aplicación

Aplicación o no (p.ej. podar / no podar)

Variable o nivel de decisión: condicional a la aplicación (ej.

podar hasta 4 m)

Entrada de las alternativas de gestión en el simulador

- Fijas

- Múltiples

- Condicionales

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativa de gestión fija

Para un instante de simulación determinado (año), el usuario define la

aplicación o no de la alternativa, y el nivel de decisión asociado a la

ocurrencia

Estado

X1

Estado

X2

Instante 1

T1 = d11

T2 = d23

T1 = d11

T4 = d41

Estado

X3

Estado

X4

Instante 2 Instante 3 Instante 4

Estado

final

Instante 5

Define una única simulación

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativa de gestión múltiple (optimizable)

Para un instante de simulación determinado (año), el usuario evalúa la

aplicación o no de la alternativa, y plantea un rango de niveles de

decisión asociados a la ocurrencia

Define tantas simulaciones (esquemas) como combinaciones de

alternativas planteadas

De todos los esquemas viables, el simulador desarrolla la simulación

Estado

X1

Estado

X2.1

Instante 1

T1 = d11

ó

T1 = d12

T2 = d21

ó

T2 = 0

Estado

X3.1

Estado

X4.1

Instante 2 Instante 3 Instante 4

Estado

final 1

Instante 5

Estado

X2.2Estado

X3.2

Estado

X4.2

Estado

X4.3

Estado

X4.4

Estado

final 2

Estado

final 3

Estado

final 4

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativa de gestión condicional

La aplicación o no de la alternativa, y el nivel de decisión asociado es

condicional a la verificación de determinados requisitos de:

1)estado del rodal 2) ocurrencia de la alternativa en un instante anterior

Se establecen al principio de la simulación, y su aplicación se evalúa

(¿verifica condición?) en cada instante de simulación (año)

Estado X1

C1, C2, <>C3

Instante 1 Instante 2 Instante 3

T1 = d11

T3 = SI

T4 = d41

Estado X2

<>C1, <>C2, C3

T1 = d12

T3 = NO

T4 = NO

Estado X3

SI

X=C1=>

T1=d11

X<>C1=>T1=

d12SI

X=C2=>

T3=SI

X<>C2=>T3=

NOSI

X=C3=>

T4=NO

X<>C3=>T4=

d41

Normas de selvicultura: clara del 35% de AB cuando dg > 30 cm

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativa de gestión fija (MOTTI)

Alternativa: aplica/no

Nivel decisión

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativa de gestión condicional (MOTTI)

Condición

Nivel decisión

Alternativa

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Resultado: Tipo de Alternativas

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas fijas y condicionales (FVS)

Condición

Nivel decisión

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Resultado: Tipo de Alternativas

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- Alternativas de gestión propuestas

Un simulador estándar debe incluir de todas las potenciales

alternativas de gestión a plantear por un usuario

No todas estarán operativas en todos los modelos a implementar

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Resultado: Alternativas de gestión a implementar

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- Alternativas de gestión propuestas en simulador estándar (20)

Niveles de decisión asociados

70 Niveles asociados de primer nivel

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Resultados: Restricciones e incompatibilidades

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- Alternativas de simulación

- Alternativas de gestión

- Restricciones e incompatibilidades

- Escenarios

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Resultado: restricciones e incompatibilidades

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- Restricciones e incompatibilidades

- Restricción: Valor límite en variables de estado o nivel de decisión.

- Si X >, <, =, <> valor de restricción => Interrumpe simulación ó por defecto

va al valor límite

- Incompatiblidad: condición referida a la ocurrencia de dos alternativas

- Simultaneidad de alternativas: Si A1 entonces no A2 (ó entonces A2)

- Jerarquización de alternativas en un mismo instante: 1º A1 => 2º A2

- Lapso temporal de separación de alternativas

Condiciones que restringen o limitan el proceso de simulación

Definidos por el usuario, por el modelo, o en el propio módulo

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Resultado: restricciones e incompatibilidades

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Restricciones

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Resultado: escenarios

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas de simulación

- Alternativas de gestión

- Restricciones

- Escenarios

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Resultado: escenarios

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Escenarios

Valores definidos en variables del modelo cuya ocurrencia o modificación

no depende del gestor, pero de las que sí que interesa considerar el efecto

que una modificación tiene sobre la simulación

–Climáticos:

Necesarios para implementar modelos que incluyan variables climáticas..

–Perturbaciones:

Exógenos, caracterizados por un nivel de daño

–Económicos

Fluctuaciones en serie histórica de los precios de la madera, tasa descuento

¿Cómo integramos los escenarios?

–Determinística

Escenarios de ocurrencia se considera constante (ejemplo: probabilidad

anual de ocurrencia de incendio, escenarios climáticos, precios)

–Simulación estocástica

Escenario realización aleatoria de una distribución de probabilidad conocida

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Resultado: aplicación a PINEA2

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

• Es una aplicación programada como macros y rutinas en Visual

Basic for Applications Microsoft Excel 2003 (*.xls).

• Permite implementar modelos de árbol individual con distintos

módulos

• En la actualidad:

– P. pinea para la Meseta Norte: PINEA2

– Monte alcornocal (desarrollo)

– Repoblaciones de P. pinea en Sª Morena (desarrollo)

• Simulación anticipativa o adaptativa

• Funciona en hojas de cálculo de Excel

• Archivos de salida y gráficos Excel (*.xls).

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Resultado: aplicación a PINEA2

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas de simulación

- Año comienzo simulación

- Número de ciclos de simulación (fija)

- Tiempo de paso fijo: 5 años

- Superficie referencias fija: 1 ha

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Resultado: aplicación a PINEA2

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas de gestión

- Forma de entrada: fija

- Alternativas operativas: 7 / 20

- Niveles de decisión: aprox 20

- A través de modelos o niveles

definidos por el usuairo

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Resultado: aplicación a PINEA2

Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

- Alternativas de gestión:

- Restricciones e incompatibilidades

- Límites Edad, Densidad, AB

- Ley autoaclareo SDI

- Escenarios (desarrollo)

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Congreso Bosques del Futuro. Orense 25-26 mayo 2011

MUCHAS GRACIAS POR SU

ATENCIÓN

Agradecimientos. Este trabajo ha sido desarrollado en el marco funcional y

presupuestario del Proyecto Singular Estratégico “Restauración y Gestión

Forestal” PSE-310000, del MICINN.