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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
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
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
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
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?
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
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
Resultado: Tipo de Alternativas
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- Alternativas de simulación
- Alternativas de gestión
- Restricciones e incompatibilidades
- Escenarios
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
Resultado: Tipo de Alternativas
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- Alternativas de simulación
- Alternativas de gestión
- Restricciones e incompatibilidades
- Escenarios
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
Resultado: Tipo de Alternativas
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- 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
Resultado: Tipo de Alternativas
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- 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
Resultado: Tipo de Alternativas
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- 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
Resultado: Tipo de Alternativas
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- Alternativa de gestión fija (MOTTI)
Alternativa: aplica/no
Nivel decisión
Resultado: Tipo de Alternativas
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- Alternativa de gestión condicional (MOTTI)
Condición
Nivel decisión
Alternativa
Resultado: Tipo de Alternativas
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- Alternativas fijas y condicionales (FVS)
Condición
Nivel decisión
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
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
Resultados: Restricciones e incompatibilidades
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- Alternativas de simulación
- Alternativas de gestión
- Restricciones e incompatibilidades
- Escenarios
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
Resultado: restricciones e incompatibilidades
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- Restricciones
Resultado: escenarios
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- Alternativas de simulación
- Alternativas de gestión
- Restricciones
- Escenarios
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
Resultado: aplicación a PINEA2
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• 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).
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
Resultado: aplicación a PINEA2
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- 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
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)
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.