Ellipsoidal forest and wildland fire scar scenarios for strategic forest management planning under uncertainty

Abstract

La importancia que ha tomado la conservación del medioambiente ha ido en aumento, lo que ha afectado directamente en los objetivos y forma de operar de las organizaciones. Es por esto que la interacción entre la operación y el desarrollo del ecosistema debe ser considerada para balancear la sustentabilidad y conservación con los objetivos productivos, siendo las perturbaciones forestales un punto de gran interés. Incendios, plagas, erupciones volcánicas e inundaciones son algunas de las perturbaciones al ecosistema que afectan la productividad del bosque. Por lo tanto, reducir el riesgo y las consecuencias de estos episodios es clave para la industria. El objetivo es crear una metodología que permita generar escenarios de incendios elipsoidales para su utilización en la toma de decisiones en el manejo de incendios y recursos forestales. Para esto se utilizan incendios elípticos generados a través de un simulador, los cuales, siguiendo el método de Monte Carlo, son asignados a uno de los patrones representativos de incendio previamente definidos, utilizando la distancia de Pompeiu-Hasudorff. La probabilidad de ocurrencia de los patrones representativos es obtenida al dar cuenta de la cantidad de simulaciones asignada a cada uno de ellos. Para dar con un algoritmo que permitiera utilizar los recursos computacionales de forma eficiente se implementaron distintos métodos para el cálculo de la distancia de Pompeiu-Hausdorff, además de utilizar múltiples procesadores en paralelo cuando esto fuese posible. Cinco métodos fueron implementados, los cuales son definidos utilizando las propiedades geométricas de las elipses para lograr resolver el problema de optimización implícito. El método que logra dar con los resultados más exactos para la distancia hace uso de optimización cónica, mientras que el más rápido calcula la distancia entre cada uno de los vértices de una elipse discretizada. Haciendo uso de estos dos métodos, se genera una estrategia multi etapa para el cálculo de la distancia de Pompeiu-Hasdorff entre dos elipses que es eficiente y precisa. La estabilidad de los resultados obtenidos para 200 patrones es lograda luego de 100,000 sampleos, sin embargo, se observaron variaciones muy pequeñas incluso después de 20,000 simulaciones. En conclusión, los intervalos de confianza obtenidos para las probabilidades calculadas dependen de los recursos computacionales con los que se cuente y de las restricciones de tiempo que puedan ser impuestas. La metodología desarrollada entrega a los planificadores forestales una herramienta para analizar la probabilidad de incendio de zonas determinadas, las cuales pueden ser utilizadas en un modelo de optimización bajo incertidumbre que les permita manejar los recursos disponibles de la mejor forma posible.