Orman ekosisteminin modellenmesi ve model üzerinde sezgisel yöntemler kullanarak silvikültürel müdahale alternatiflerinin belirlenmesi
Modeling of forest ecosystem and determination of silviculturel prescription alternatives using heuristics techniques
Yazar: ÖZKAN BİNGÖL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MURAT EKİNCİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Büyüme modelleri = Growth models ; Ceza fonksiyonu = Penalty function ; Doğrusal programlama = Linear programming ; Optimizasyon = Optimization ; Simpleks yöntemi = Simplex method ; Tavlama benzetimi = Simulated annealing

Özet:
Bu çalışma kapsamında Ekosistem Tabanlı Çok Amaçlı Planlama (ETÇAP) yaklaşımının uygulanabilmesi için modüler yapılı bir Orman Ekosistem Modeli (OEM) oluşturulmuştur. Modelin tasarlanması aşamasında UML (Birleşik Modelleme Dili) kullanılmıştır. Standart tasarım diyagramları sunan UML sayesinde OEM'e sadece tasarlayanlar değil, yeni modüller eklemek isteyenler veya var olan modülleri değiştirmek isteyenler de müdahale edebilirler. Bu özelliğiyle model genişletilebilir bir yapıya sahiptir.Modellenen orman yapısı üzerinde silvikültürel müdahale seçenekleri tanımlanmış ve ormana olan etkileri ortaya koyulmuştur. Orman yapısının zamana bağlı değişimlerini incelemek için Göğüs Yüzeyi Oranları Benzetim Metodu (GYOBEM) büyüme modeli kullanılmıştır. OEM, karar vericilerin amenajman planları yaparken kullanacağı verileri sunmasının yanı sıra karar verme aşamasında da yardımcı olmaktadır. Bu amaçla OEM üzerinde çalışacak şekilde Simülasyon ve Optimizasyon modülleri oluşturulmuştur.Simülasyonda karar verici istediği müdahale alternatiflerini ve planlama hedefini uygulayarak ormanın nasıl gelişeceğini takip edebilmektedir. Başlangıçta sadece meşcere parametreleri kullanılarak gerçeklenen bu modüle bir sonraki aşamasında konumsal parametreler eklenerek konumsal planlama yapılmıştır. Optimizasyonda ise ormanın istenilen bir düzeye gelmesi için, hangi müdahale alternatiflerinin uygulanması gerektiğine karar verilebilmektedir. Karar vericinin belirleyeceği planlama seçenekleri kullanılarak, her bir orman alanına uygulanabilecek müdahale alternatifleri üretilmiştir. Müdahale alternatiflerinden karar değişkenleri üretilerek Doğrusal Programlama (DP) yapısına uygun kısıtlama denklemleri oluşturulmuştur. Bu denklemler Simpleks Metodu (SM) ile çözülüp en uygun müdahale alternatifleri belirlenmiştir.Seçilen silvikültürel müdahaleler en uygun seçenekler olmasına rağmen, konumsal parametreler dâhil edilmediği için uygulanabilir değildir. Konumsal parametrelerin doğrusal denklemlerde ifade edilmesi çok zordur, çoğu zaman da mümkün değildir. Konumsal kısıtlamaları da sağlayabilmek için Sezgisel Arama Yöntemlerinden Tavlama Benzetimi kullanılarak DP ile elde edilen sonuca en az hata ile yaklaşılmaya çalışılmıştır.

Abstract:
In this study, Modular based a forest ecosystem model (FEM) was developed for applicability of Ecosystem Based Multiple Use Forest Management (EBMUFM). Unified modeling language (UML) was used in the beginning stage of model design. Thanks to UML that supplies standard design diagrams, FEM can be used by not only the designers but also other users who want to add new modules or users who want to change existing modules. For this characteristic, model has extensible structure.Silvicultural interfere options were defined on structure of modeled forest area and showed their effects to forest. Basal Area Rate Simulation Method (BARSM) growth model was used in order to analyze of changes of forest structure (forest dynamics) versus time. FEM can be used on decision stage in addition to set out data used for stage of forest management planning by decision maker. For this purpose, Simulation and optimization modulus were developed and set to run over FEM.In simulation model, decision maker desire can monitorize forest dynamics by applying operation alternatives and planning target. Initially only stand parameters were used in this module. In next stage, spatial planning was done by integrated spatial parameters model. In optimization model, types of operation alternatives can be decided for desired forest level. Operation alternatives that can be applied in each forest area was produced by using planning strategies determined by decision maker. Restriction equation, suitable for linear programming structure was determined from operation alternatives, produced from decision variables. These equations were solved by using Simplex Method (SP) and determined the best operation alternativesEven thought chosen prescription alternatives are the best alternative, it is impracticable for spatial parameters due to not included into model. Spatial parameters is very difficult to define with linear equation, mostly it is impossible. Simulated Annealing method used for to satisfy spatial restriction with minimum penalty value of the result of LP.