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Determining optimal road class and road deactivation strategies using dynamic programming

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Abstract:

Forest managers are faced with complicated road construction and deactivation decisions. When construction, upgrading, and deactivation strategies must be determined simultaneously over broad spatial and temporal scales, the problem becomes very complex and decision support systems are needed. In this paper, we report the development and application of an optimal road class and deactivation model using dynamic programming. We tested our model on projected road networks on Hardwicke Island, British Columbia. Sensitivity of inputs such as construction costs, upgrade costs, hauling and maintenance costs, deactivation costs, length of time horizon, discount rate, and haul volume were tested within and between two road networks. Comparison of road networks revealed that haul volume concentration, average haul distance, and total road length are the most important variables that affect road class decisions and total network costs. Within our case study, the road network with the lowest average hauling distance resulted in the lowest total cost (CAN$0.24/m3 less), because hauling costs are the largest component (46%) of total transportation costs. The dynamic programming model can be used to assess numerous road construction and maintenance assumptions under various silviculture and harvest systems.

Les planificateurs forestiers sont confrontés à des décisions complexes au sujet de la construction et de la désactivation des chemins. Lorsque des stratégies concernant la construction, l'amélioration et la désactivation des chemins doivent être établies simultanément à grande échelle, dans le temps et dans l'espace, le problème devient très complexe et des systèmes d'aide à la décision sont nécessaires. Dans cet article, les auteurs présentent le développement et l'application d'un modèle permettant de déterminer la classe optimale d'un chemin et de décider de sa désactivation à l'aide de la programmation dynamique. Ils ont utilisé les réseaux routiers prévus sur l'île Hardwicke, en Colombie-Britannique, pour mettre à l'épreuve leur modèle. Le degré de sensibilité des intrants, tels que les coûts de construction, d'amélioration, de camionnage, d'entretien et de désactivation, l'horizon temporel, le taux d'actualisation et le volume transporté, a été évalué et comparé pour deux réseaux routiers. La comparaison des réseaux routiers a révélé que la concentration du volume transporté, la distance moyenne de transport et la longueur totale des chemins sont les principales variables qui affectent le choix de la classe de chemin et les coûts totaux du réseau. Pour leur étude de cas, le réseau routier avec la plus courte distance moyenne de transport a généré le coût total le plus bas (inférieur de 0,24 $CAN/m3) parce que les coûts de camionnage constituent la plus importante partie (46 %) du coût total associé au transport. Le modèle basé sur la programmation dynamique peut servir pour évaluer plusieurs hypothèses concernant la construction et l'entretien des chemins et ce, pour différents systèmes sylvicoles et de récolte.

[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2006

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nrc/cjfr/2006/00000036/00000006/art00015
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