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Forest road network design using a trade-off analysis between skidding and road construction costs

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Abstract:

Designing forest road networks in a large forest land is a challenging task because many feasible alternatives exist and need to be analyzed. To provide field managers with an analytical tool that can create and analyze alternative road networks, we have developed a road network optimization model. The model formulates a large network problem in which links represent two timber transportation options from evenly distributed timber locations: on-road transportation via new roads and off-road transportation using skidders. A heuristic network algorithm is employed to solve the network problem and identify cost-efficient road networks for timber harvesting under given cost parameters. To demonstrate our model, we applied it to a 4760 ha forest in the upper part of the Mica Creek watershed in Idaho owned by Potlatch Forest Holdings, Inc. The sensitivity analyses were conducted to verify the model’s performance under various cost and volume settings. The model-generated road network was compared with a road network proposed by experienced forest engineers in Potlatch. The sensitivity analyses confirm that the model appropriately responds to changes in input parameters. Comparisons between the model output and the manually designed road network indicate that the model tends to develop a tree-shape road network to evenly cover the entire management area.

La conception des réseaux routiers dans un grand territoire forestier est une tâche difficile car il existe plusieurs solutions qui doivent être analysées. Nous avons développé un modèle d’optimisation du réseau routier afin d’offrir aux chefs de chantier un outil analytique permettant de créer et d’analyser plusieurs réseaux routiers potentiels. Le modèle crée un réseau de grande dimension dans lequel les arcs représentent deux options de transport des bois à partir d’emplacement uniformément distribués: le transport routier sur chemin à construire et le transport hors route par débardeur. Un algorithme heuristique est utilisé pour résoudre le problème de réseau et identifier les réseaux routiers les plus économiques pour la récolte forestière selon des paramètres déterminés de coût. Pour faire la démonstration du modèle, nous l’avons appliqué à une forêt de 4760 ha appartenant à Potlatch Forest Holdings, Inc. dans la partie supérieure du basin versant de Mika Creek. Des analyses de sensibilité ont été réalisées avec différentes configurations de coûts et de volumes pour vérifier la performance du modèle. Le réseau routier produit par le modèle a été comparé à un réseau routier proposé par des ingénieurs forestiers expérimentés de Potlach. Les analyses de sensibilité confirment que le modèle répond adéquatement aux modifications apportées aux paramètres d’entrée. Les comparaisons entre les résultats du modèle et le réseau routier conçu manuellement indiquent que le modèle tend à favoriser le développement d’un réseau routier arborescent qui couvre de manière uniforme l’ensemble de l’unité d’aménagement.

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2008

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nrc/cjfr/2008/00000038/00000003/art00004
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