Un problema de gestión forestal con requerimientos de adyacencia en unidades territoriales

Beltrán Pérez, Carlos (2012) Un problema de gestión forestal con requerimientos de adyacencia en unidades territoriales. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

En este trabajo se presenta una metodología de solución que aborda un problema de planificación forestal con fines maderables que busca contribuir con los sistemas de manejo forestal empleados en México maximizando el beneficio generado al programar cortas de regeneración en compartimentos geográfico-territoriales en bosques templados, reduciendo impactos ecológicos a través de cinco consideraciones ambientales. El problema se plantea como un programa lineal entero con dos versiones para el manejo de restricciones de adyacencia de subrógales. La metodología consiste de una fase de preprocesamiento, donde se genera la información necesaria para la resolución de los modelos, y una fase de procesamiento, donde se resuelven los modelos en cuestión mediante el algoritmo de ramificación y acotamiento. La metodología propuesta es validada computacionalmente empleando datos reales de un caso de estudio, en el Estado de Nuevo León, México. El proceso de experimentación se enfoca en dimensionar el efecto del caso de estudio en las formulaciones y en probar a las mismas bajo diferentes condiciones logístico-operativas y ambientales para conocer la potencial efectividad de esta metodología para cubrir consideraciones de manejo sostenido y de alta productividad maderable. En general, las actividades humanas y sus consecuencias sobre el medio ambiente siguen siendo reconocidas como un reto para la sustentabilidad del planeta. El manejo forestal representa una industria que impacta y a la vez depende de los recursos naturales, en particular, de los bosques y su madera en un contexto de múltiples usos. Esta interrelación de dependencia e impacto, casi siempre negativa sobre los bosques y las especies que habitan en él, ha motivado la formulación de modelos matemáticos que a grosso modo balancean la óptima extracción de recursos, como puede ser la madera o el carbón, con el resguardo de la fuente generadora de los mismos, como lo son los arboles del bosque, su fauna y las condiciones de la tierra. Por lo anterior, el problema de prescribir de manera ´optima tratamientos de manejo sobre la superficie del bosque sin perder atención en las condiciones naturales que prevalecen al paso del tiempo tiene una relevancia significativa. Dentro del campo de la Investigación de Operaciones (IO), una forma comúnmente encontrada de enfrentar este problema es limitando en el espacio los impactos negativos que producen las cortas de regeneración a matarrasa mediante dos restricciones estructurales: las restricciones de adyacencia y los requerimientos de regeneración, que regulan las actividades de tala en un bosque [46]. Murray [69] unifico criterios y definió dos formulaciones básicas a nivel estratégico que contienen las características más importantes para los problemas de manejo forestal con restricciones espaciales, las cuales hasta la fecha siguen siendo referidas por la comunidad científica especializada. Estos dos modelos, que emplean variables de decisión enteras, manejan requerimientos de adyacencia entre las unidades de manejo y son el modelo de restricción por unidad (URM, por sus siglas en ingles), y el modelo de restricción por área (ARM, por sus siglas en ingles).De ambos modelos, por su mayor complejidad e interés combinatorio, el ARM ha sido el más estudiado en los últimos anos. Hasta donde fue posible investigar, estas metodologías de solución no son utilizadas en el territorio mexicano en contraste con su aplicación con buenos resultados en países de mayor tradición forestal que el nuestro como Finlandia, Suecia, Canadá, Estados Unidos y Australia [8, 71]. En cuanto a características de manejo, diversos autores han introducido a los modelos referidos medidas estratégicas y comerciales como flujo uniforme de volumen, que evita fuertes variaciones de volumen de madera extraído entre perıodos [19] y requerimientos de área mínima de reserva natural o bosque nativo, que resguardan intacta parte del bosque, asegurando la preservación de especies o ecosistemas de alto valor en sectores adecuados para este propósito [22]. Para evitar distanciamientos excesivos entre las unidades de reserva (inconveniente ecosistemico para especies animales que requieren un hábitat con baja fragmentación) se incorporan en este trabajo restricciones de distancia máxima que agrupan en una misma región a las unidades seleccionadas para este fin. De forma similar, se agregan restricciones de distancia entre unidades a cosechar en el mismo perıodo con el objetivo de reducir costos operativos acortando el traslado total de maquinaria y equipo al momento de realizar las cortas y extraer la cosecha. Para cubrir las consideraciones descritas, el estudio parte de una minuciosa revisión del estado del arte en materia de optimización y manejo forestal para establecer en base a ello las formulaciones de programación entera y posteriormente definir, diseñar e implementar las etapas de reprocesamiento computacional requeridas por los modelos. En la etapa de experimentación, se realiza un seguimiento del desempeño de las dos formulaciones, las cuales son resueltas de forma exacta por el algoritmo de ramificación y acotamiento. En este proceso, los modelos son alimentados con los datos de un bosque mexicano con el fin de observar su desempeño y mejores características para determinar en una etapa de análisis las ventajas y desventajas del método, buscando generar información relevante para los administradores de bosques sobre las condiciones en las que ´este brinda un mejor desempeño. De esta manera, el objetivo de la tesis es proveer una metodología de solución basada en dos modelos de programación entera que contribuya con los sistemas de gestión forestal utilizados en México, planificando cortas en los compartimentos territoriales del bosque mientras se preserva al mismo tiempo la regeneración de las regiones cosechadas. La metodología de manejo también contempla flujos constantes de volumen extraído entre los perıodos de cosecha y baja dispersión en el espacio entre unidades a cortar en un mismo perıodo, además de considerar para bosques públicos la potencial selección de un área de reserva natural para salvaguardar especies vegetales y animales amenazadas o de alto valor ecológico.

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