Forest management-consideration of multiple objectives

Mobtaker, Azadeh (2018). Forest management-consideration of multiple objectives. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In Canada, as a major forested country, forest resources provide significant environmental, social, and economic values. Hence, consideration of multiple often-conflicting criteria in forest management planning has become a necessity rather than a special case. Since 2013, a new forest management regime came to effect in the province of Quebec, Canada where the Ministry of Forests, Fauna, and Parks (MFFP) became responsible for preparing and implementing integrated forest development plans. In order for the MFFP to take local needs and goals into account usually multiple objectives need to be targeted. So, the main objective of this thesis is to analyze and to propose new business models for forest management planning addressing several key factors.

The first part of the thesis includes a review of a number of planning methods and decision support systems for tactical decisions in the forest-based value creation network. In the second part of the thesis, we have proposed a multi-objective optimization model for the problem of selection of harvest areas and allocation of timber to wood-processing mills over 5-year planning horizon. This model has been used to analyze a tactical forest management plan in Quebec. The forest management unit 07451 inside region 7, Outaouais in western Québec was considered as our case study. The solution of the proposed multi-objective model was compared with the traditional cost minimization strategy. Also, the impacts of logistics constraints were assessed. Finally, in the third part of the thesis we have proposed a planning support tool to group the harvest areas in a way that the spatial dispersion of the clusters is reduced, meaning the logistics of moving the machinery between areas in each cluster becomes more efficient. The results from the three parts of the thesis have demonstrated that simultaneous consideration of some important objectives in the tactical forest management could lead to a more balanced and economically sustainable plan, in addition systematical cluterization of harvest areas will reduce the spatial dispersion of the harvest areas that a typical harvesting team has to cut, which consequently reduce the time and cost of movement of harvesting machineries among the areas for the team. In general, the work in this thesis can support an efficient forest management plan considering multiple objectives and minimizing the spatial dispersion of harvest areas that a harvesting team would cut. The optimization models and approaches proposed in this thesis are novel and practical for the forest management planning problems.

Titre traduit

Planification forestière : considération de plusieurs objectifs

Résumé traduit

Au Canada, en tant que grand pays forestier, les ressources forestières fournissent des bénéfices environnementaux, sociaux et économiques importantes. Par conséquent, la prise en compte de multiples critères souvent contradictoires dans la planification de la gestion forestière est devenue une nécessité plutôt qu'un cas particulier. Depuis 2013, un nouveau régime de gestion forestière est entré en vigueur au Québec, où le ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs (MFFP) est devenu responsable de la préparation et de la mise en oeuvre des plans de développement forestier intégré. Pour que le MFFP prenne en compte les besoins et les interêts locaux, plusieurs objectifs doivent être ciblés. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse est d'analyser et de proposer de nouveaux modèles d'affaires pour la planification de la gestion forestière en tenant compte de plusieurs facteurs clés.

La première partie de la thèse comprend un examen d'un certain nombre de méthodes de planification et de systèmes d'aide à la décision pour les décisions tactiques dans le réseau de création de valeur dans le secteur forestier. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons proposé un modèle d'optimisation multi-objectif pour le problème de la sélection des zones de récolte et de l'allocation du bois aux usines de transformation du bois sur un horizon de planification de 5 ans. Ce modèle a été utilisé pour analyser un plan de gestion forestière tactique au Québec. Une unité d'aménagement forestier à l'intérieur de la région de l’Outaouais, dans l'ouest du Québec, a été considérée comme notre étude de cas. La solution du modèle multi-objectif proposé a été comparée à la stratégie traditionnelle de minimization des coûts. De plus, les impacts des contraintes logistiques ont été évalués. Enfin, dans la troisième partie de la thèse, nous avons proposé un outil d'aide à la planification pour regrouper les zones de récolte de manière à réduire la dispersion spatiale des grappes, ce qui signifie que la logistique de déplacement de la machinerie entre les zones de chaque groupe devient plus efficace. Les résultats des trois parties de la thèse ont démontré que la prise en compte simultanée de certains objectifs importants dans la gestion tactique des forêts pourrait aboutir à un plan plus équilibré et économiquement durable. En outre, la formation des grappes systématique des zones de récolte réduirait la dispersion spatiale des zones de récolte qu'une équipe de récolte typique doit couper, ce qui réduit par conséquent le temps et le coût de déplacement des machines de récolte entre les zones. En général, les travaux de cette these peuvent soutenir un plan d'aménagement forestier efficace tenant compte de multiples objectifs et minimisant la dispersion spatiale des zones de récolte. Les modèles et les approches d'optimisation proposés dans cette thèse sont nouveaux et pratiques pour les problèmes de planification de l'aménagement forestier.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for the degree of doctor of philosophy". Comprend des références bibliographiques (pages 153-166).
Mots-clés libres:	planification forestière, optimisation multi-objectif, minimisation de la dispersion spatiale, formation des grappes
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Paquet, Marc
Codirecteur:	Codirecteur Ouhimmou, Mustapha
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	28 nov. 2018 19:49
Dernière modification:	28 nov. 2018 19:49
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2169

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