SH0088 2013

Här följer instruktioner för dig som går kursen "Skogsbruksplanering" vårterminen 2013. Förutom det som står här och i andra delar av Heurekas wiki finner ni bra stöd på Heurekas hjälp-sidor: http://heurekaslu.org/help/. Föreliggande kurs går först och främst ut på att lära sig upprätta en relativt traditionell skogsbruksplan. Långsiktiga konsekvensberäkningar och scenarioanalyser ingår normalt inte i en skogsbruksplan. Heureka-momentet och användandet av PlanVis ska ses som ett komplement där ni i viss mån instrueras att använda ett datorprogram utan att till fullo förstå dess funktion. Det kommer dock finnas möjligheter senare i er utbildning att läsa kurser som fördjupar förståelsen av Heurekasystemet - om strategier för ett hållbart skogsbruk, om flermålsplanering, om optimering med hjälp av linjärprogrammering etc.

Installationsanvisningar

För att installera PlanVis så följ den här länken: http://heureka2-1.slu.se/publish/test/PlanWise/.

Du installerar alltså en testversion, då du förmodligen sitter vid en studentdator för vilken du saknar administratörsrättigheter, där programmet installeras under din användarprofil. Om du vill installera PlanVis på din egen PC så gå vägen via "Download and install", men då måste du även installera en SQL Server som kan hantera all data lokalt. Från PlanVis på en studentdator kopplar du upp dig mot databaser på en riktig fjärr-SQL Server. Heureka kan köras på Mac'ar men då må man först emulera ett Windows o/s.

Skapa projekt

Det första man gör när man startat PlanVis är att skapa ett nytt projekt (eller öppna ett befintligt). Projektet innehåller användarinställningar och datasbaskopplingar. Grundregeln är att (när möjlighet ges) ge så deskriptiva namn som möjligt - på vad det än är. Att acceptera grundinställningens "ProjectX" är nog olämpligt.

Konfigurera så hera ("Windows Authentication" innebär att du loggar in i databaserna med samma uppgifter som i Windows och det är alltså redan gjort), börja att "Browsa" inställningarna för skogsdatabasen:

Servernamn

SQL1-1.SLU.SE\ALLA

Databas

Indata_SH0088_2013

Om du använder en egen PC anger du servernamn = LOCALHOST\SQLEXPRESS (eller bara .\SQLEXPRESS, förutsatt att du använder Express-versionen). Du måste i så fall först skapa en skogsdatabas (tom, eller med lite demodata, men av rätt format), lämpligen från PlanVis under menyn "Data Management".

Du ska också ange en resultatdatabas på motsvarande sätt. Om du arbetar i datasalen anger du samma servernamn men en annan databas:

Servernamn

SQL1-1.SLU.SE\ALLA

Databas

Utdata_SH0088_2013_X

Det finns två kopior av resultatdatabasen ("_1" resp. "_2") där ni får försöka sprida ut er så gott det går - om flera användare jobbar mot en och samma resultatdatabas samtidigt kan det bli långa svarstider.

Om du använder en egen PC skriver du bara in ett önskat namn på resultatdatabasen - programmet skapar sedan databasen när den behövs:

Servernamn

LOCALHOST\SQLEXPRESS

Databas

MinaHeurekaResultat (eller något annat, men inga mellanslag och inga å, ä eller ö!)

Observera att programvaran för PlanVis alltid måste vara lokalt installerad på den dator som används emedan datat kan finnas antingen centralt eller lokalt. Vill man ha data lokalt måste man alltså ha programvara installerat för dylik databashantering, i detta fallet Microsofts SQL Server. Ett annat litet observandum är att Heureka tolkar LOCALHOST som din lokala PC emedan SQL Servern vill att du istället anger din PCs datornamn (som du hittar under Systemegenskaper).

Analysmoment 1: Indata

Exportera och importera data

Innan ni exporterar data ur pcSkog se till att skogsbruksplanen verkligen är klar och feltestad. Använd sen pcSkogs funktion "Export till Heureka PlanVis" så skapas en .csv-fil (för beståndsregisterimport) och en shape (för import av skogskarta). Ni kan öppna och kontrollera .csv-filen i Excel - fälten/kolumnerna är separerade med semikolon. Det är dock lättare att granska indatat i PlanVis, under fliken "Initial State" - kolla så det hyfsat stämmer med skogsbruksplanens uppgifter. Mången student har försökt skylla på att Heureka räknar konstigt när det egentligen handlat om fel i indata. Försök själv att göra en vettig avverkningberäkning på ett skogsinnehav med medelåldern 100 år och ett genomsnittligt förråd på 1 m³sk/ha. Skräp ut beror i 99 fall av 100 på skräp in.

I ert PlanVis-projekt kan ni sen via "Data Management>Import Stand Register..." importera .csv-filen, ge analysområdet ett bra namn och svara i princip "Ok" på alla följande frågor. "Import Forest Map..." är lite knöligare då shape'ns polygoner ska kopplas ihop med registrets bestånd. Använd förhandsgranskningsfönstren så ni ser att det stämmer (även om sorteringen är lite olika i de två fönstren). Komihåg Heurekas Help-sidor.

Analysmoment 2: Skapa skötselprogramalternativ

Läs igenom nedanstående men gör ingenting då ni kommer att hämta och fortsättningsvis använda ett fördefinierat PlanVis-projekt.

Skapa domäner (dela in skogen i skötselgrupper)

En skogsdomän är en grupp av bestånd som uppfyller ett eller flera villkor och som avses (simuleras) skötas på ett visst sätt. Villkoren ställs utifrån beståndens initialtillstånd. Användaren anger villkoren själv och skapar därmed sina egna skogsdomäner. Domäntillhörigheten är statisk genom föreliggande analyser - ett bestånd kan alltså inte "växa in" i en annan domän än den initiala under den "pågående planeringshorisonten". I början av en analys indelas varje bestånd i en (och endast en) skogsdomän. Domänerna ställs upp i prioritetsordning och utvärderas därefter, så att den domän som står överst utvärderas först. Man kan enkelt ändra i ordningen. Om enheten inte tillhör den första domänen kontrolleras nästa domän, osv. Det finns alltså inga problem med att domäner faktiskt kan överlappa varandra. Den sista domänen är en "restdomän". Denna har inga villkor utan inkluderar alla enheter som inte hamnat i annan domän. Det finns alltså heller inga problem med att ställda villkor "glappar".

Definiera kontrollkategorier ("skötseldirektiv")

En kontrollkategori utgörs av att antal kontrolltabeller. Genom dessa styr man, bland annat, vilka åtgärder som ska simuleras och hur de ska utföras. Genom att skapa en eller flera kontrollkategorier för varje skogsdomän, kan man differentiera skötseln över de olika skogsdomänerna. Genom en kontrolltabell av typen "Treatment Program Generator" styr man vilka åtgärder som ska simuleras och till viss del tidpunkter för dessa. Genom en kontrolltabell av typen "Treatment Model" styr man hur åtgärderna ska simuleras (utföras). Användaren definierar egna kontrollkategorier och till dessa lägger till de kontrolltabeller som avses editeras. Man behöver alltså bara lägga till de tabeller som man avser ändra i - om man annars nöjer sig med grundinställningarna så läser systemet dessa från default-kontrollkategorin om de inte finns i den användardefinierade kategorin.

Som synes finns en "Default Domain Settings" som innehåller en kontrolltabell "Nature Conservation". Med hjälp av denna kan användaren simulera den naturvårdshänsyn som avses tas, i praktiken oftast i samband med slutavverkning. Det kan simuleras två sorters hänsyn: "NC-delar", större eller mindre hänsynsområden, som lämnas till fri utveckling och "Tree Retention", lämnande av s.k. naturvårdsträd (eller "evighetsträd", som varken i modellvärlden eller i praktiken ytterst sällan får stå i evighet).

Koppla kontrollkategorier med skogsdomäner

Detta steg är i sin grundform enkelt, gör bara såhär: höger-klicka det skogsdomän till vilken det ska kopplas en användardefinierad kontrollkategori, välj "Edit Control Category Connection..." och markera kontrollkategorin som ska användas för generation 1 (den innevarande skogen) och för generation 2 (alla efterkommande skogar) och tryck "Ok". Om man väljer att koppla flera olika kontrollkategorier till ett och samma domän finns möjligheten att i optimeringsmodellen införa en restriktion som säkerställer att vissa skogar alltid sköts med en viss skötsel.

Istället för ovanstående tre delmoment, hämta hem det zippade PlanVis-projektet "SH0088_2013" från: ftp://salix.slu.se/download/Heureka/SH0088%202013/. Ta samtidigt med .hops-filen, den optimeringsmodell som ni ska använda och som jag inte är säker på att den medföljer zippen. I PlanVis använder ni sedan funktionen "File>Import Project" för att packa upp och starta det fördefinierade projektet.

Låt systemet beräkna skötselprogramalternativ

I det fördefinierade projektet ska ni sen, under fliken "TPG Settings", kunna konstatera att det finns en skogsdomänindelning och kontrollkategorier som kopplats till respektive domän. koDetta steg är om möjligt ännu enklare:

• Välj "Generate Treatment Programs..." under menyn "Action"

I den dialogruta som följer kan användaren namnge skötselprogramuppsättningen (välj då ett namn som beskriver de aktuella skötselinstruktionerna), ange längden på aktuell planeringshorisont och vilka resultatvariabler som ska tas med i prognoserna. Betänk att ytterligare resultatvariabler både tar plats (i resultatdatabasen) och tid (vid skötselprogramgenereringen) så ta bara med de du avser beakta i analyserna.

Nu kan det, främst beroende på antalet bestånd (eng: treatment units) och antalet skötselprogram (eng: treatment programs) som avses genereras för varje bestånd, vara läge att ta en bensträckare och kanske t.o.m. lunch. Innan du går, kolla bara i "Output"-fönstret så skötselprogramgenereringen startar och verkar funka. En indikation på att någonting blev fel är om bara enstaka program skapas för "vanliga" bestånd - då blir optimeringen skittråkig och sannolikt suboptimal.

Analysmoment 3: Optimering

Formulera optimeringsmodell

En fullödig och välutvecklad handledning för optimeringsverktyget, ehuru endast tillgänglig på engelska, finner du här.

Föreliggande steg består alltså i att med hjälp av optimering välja ut ett skötselprogram (av de många vi nyss skapade) för varje bestånd.

• Under menyn "Optimization" väljs "Open model..."
• Välj "ModelBasic.Hops"

Fjolårets optimeringsmodell kan hämtas här. OBS: Bättre är förmodligen att använda och utgå från den med PlanWise-installationen medföljande modellen Max nuvärde med två sorters jämnhetskrav ver 5.Hops. För dig som kan din linjärprogrammering så kanske vissa saker känns bekanta? Man bygger upp sin optimeringsmodell genom att definiera "Sets", "Parameters", "Variables" och "Constraints".

I Heureka finns funktionalitet för att modellera och lösa LP- och MIP-problem. Som modelleringsspråk tillämpas ZIMPL. ZIMPLs User�??s Guide finns här, läs kapitel 4.2 till och med 4.5. Nedan följer sedan ett antal syntax-exempel, vanligt förekommande i en optimeringsmodell i PlanWise.

... medföljande modellen, röd pil markerar målfunktionen; aktiv syntax visar att det rör sig om två mål där man söker högt nuvärde men utan alltför ojämn avverkningsprofil. I egenskapsfönstret kan konstateras att optimeringsmodellens riktning är maximerande. Med så mycket förberett blir din uppgift att försöka förstå jämnhetsrestriktionerna "(max)volharvDecrease" och "(max)volharvIncrease", som de definierats finns en större svaghet och en stor styrka - ser du dessa?

Lös optimeringsproblem

• Högerklicka i optimeringsmodell-fönstret och välj "Compile and solve model..."

Beakta utfallet i "Output"-fönstret. Med en bra modell gick allt bra och optimeringsproblemet kunde lösas. Det kan dock krångla, om felmeddelandet "Could not build model" beror det oftast på formuleringen av problemet i optimeringsmodellen. Gå tillbaka och kontrollera variabler och restriktioner, dess definitioner och syntax (ibland kan modellen bli för stor för att kunna byggas - ta då bort parametrar, variabler och restriktioner som inte används). Felmeddelandet "Solution: Infeasible" är lite bättre men givetvis inte bra. Det fanns alltså ingen lösning på föreliggande optimeringsproblem. Gå tillbaka till optimeringsmodellen och uteslut ("Exclude") alla dina restriktioner för att sedan inkludera dem, en efter en, och försök lösa problemet efter varje inkludering. På så sätt kan man hitta åt den restriktion som är alltför restriktiv. Ibland kan man måsta backa ännu längre och generera fler skötselprogram till varje bestånd - att optimeringsproblemet saknar lösning kan mycket väl bero på att det saknas sådana skötselprogram som kan uppfylla en viss restriktion. Gå även in under menyn "Optimization>Settings...", här kan man t.ex. tillåta en längre tid i sökandet efter problemlösning.

• Efter att en lösning av optimeringsproblemet erhållits, välj "Save Optimization Results"

Detta så du ska kunna beakta resultatet under fliken "Optimization Results".

Analysmoment 4: Analysera resultat

Hur du väljer att analysera och presentera resultaten beror på din uppgift. Vilka resultatvariabler som är av intresse att beakta får du välja själv. Under fliken "Optimization Results" finns goda möjligheter att presentera resultat på lämpligt sätt. Tre underflikar finns här:

• Details

Här presenteras för samtliga bestånd i aktuellt analysområde det valda ("bästa") skötselprogrammet, via "View Treatment Programs". Du bestämmer vilka variabelvärden som ska beaktas (via "Select Variables") i hur många 5-årsperioder. Möjligheten finns sen att kopiera datamatrisen in i annat medium, t.ex. Excel, och där fortsätta resultatanalysen. Figur 11 visar ett resultat där varje bestånds föreslagna åtgärder, och vid en föreslagen avverkningsåtgärd då den avverkade volymen (i m³sk/ha), presenteras för de tre första 5-årsperioderna.

Figur 11

• Tables and Graphs

Här kan användaren skapa egna period- och klassdiagram. Datamatrisen kan även här kopieras in i annan tabell etc. Observera möjligheten att välja typ av punkt-, linje- och olika sorters stapeldiagram. Du kan läsa mer här: Report Builder. Figur 12 visar en s.k. avverkningsprofil, med totalvolymer från gallring respektive slutavverkning, så man snabbt kan kontrollera t.ex. huruvida ställda jämnhetskrav haft genomslag. Borde jämnhetskravet ställts enbart på volymer från slutavverkningar? Och på så sätt lämnat gallringsvolymerna "obundna"? Med en "Period Graph" presenteras förutom diagrammet även de bakomliggande värdena i en datamatris (lämplig att kopiera och klistra in i t.ex. en tabell i Word eller i ett Excelark för att göra ett snyggare diagram).

Figur 12

• Map

Gör t.ex. en temakarta för variabeln "Treatments" för att se vilka åtgärder som görs i de olika bestånden i olika perioder. Välj ett resultat, t.ex. "Strategic Optimization" i rutan bredvid "Result:" (ev. må du först trycka på "Refresh"-knappen). I fönstret "Map Properties" expanderar du "Treatments" och väljer "Treatment". Högerklicka och välj "Add Items Automatically" så får du upp en dialogruta. Ta bort åtgärder som du inte vill visa (markera och klicka på "Remove"). Spara bara t.ex. "Thinning" och "Final felling" (och ev. andra förekommande avverkningsformr) och ändra färgerna på dessa. Högerklicka igen på "Treatment" och välj "Show in Map". Bläddra mellan planperioderna för att beakta föreslagna avverkningar i respektive 5-årsperiod. Figur 13 visar hur man i kartan kan beakta vilka bestånd som föreslås till vissa åtgärder i en viss period.

Figur 13

Du kan läsa mer om resultatredovisning här: Category:Result Variables