Incorporating average and maximum area restrictions in harvest scheduling models

A major goal in natural resource management has long been balancing the multiple uses of forest lands. Timber harvesting remains an important component of natural resource utilization, but must be approached in such a way that recreational use, ecosystem dynamics, species survivability, and other considerations are not sacrificed. One way in which production impacts are mitigated in forest management is by restricting the spatial extent of harvesting activities in developed plans. Through the use of harvest scheduling optimization models, constraints can be structured and imposed to limit local area disturbance associated with harvesting to a stipulated maximum. This represents an approach for regulating impacts in an economically driven management setting. Harvest scheduling research has recognized the challenges in appropriately structuring maximum area restrictions in optimization models, but regulating average disturbance area size may also be desired. This paper develops a model formulation for imposing average and maximum area limits on local impacts in harvest scheduling that can be solved using exact techniques. Application results are presented that highlight the feasibility of this approach. Further, the associated tradeoffs that exist in modeling both average and maximum area restrictions simultaneously are illustrated. Résumé : Depuis longtemps, un des principaux buts de la gestion des ressources naturelles est de maintenir l’équilibre entre les différentes utilisations de la forêt. Bien que la récolte des arbres demeure une composante importante de l’utilisation des ressources naturelles, elle doit être envisagée de façon telle que les activités récréatives, la dynamique des écosystèmes, la survie des espèces et bien d’autres aspects ne soient pas compromis. Une façon d’atténuer les impacts de la coupe consiste à limiter l’étendue spatiale des activités de récolte lors de la planification. À l’aide de modèles d’optimisation permettant l’ordonnancement des opérations de récolte, des contraintes peuvent être structurées et imposées, afin de limiter la superficie locale des perturbations dues à la récolte à une valeur maximale déterminée. Cette approche représente une façon de contrôler les impacts dans un environnement soumis à des prérogatives de nature économique. La recherche dans le domaine de la planification des opérations forestières reconnaît la difficulté de structurer adéquatement les contraintes de superficies dans les modèles d’optimisation. Mais il peut également être souhaitable de contrôler la superficie moyenne des perturbations. Cet article développe un modèle de planification des opérations pour imposer des valeurs limites moyennes et maximales des impacts locaux et pouvant être résolu par une approche exacte. Les résultats d’une mise à l’essai démontrent la faisabilité de l’approche. De plus, les compromis associés à la modélisation simultanée de contraintes de superficie maximale et moyenne sont illustrés. [Traduit par la Rédaction] Murray et al. 464