Reengineering von Strassennetzwerken

Beschreibung: 

In der Schweiz sind bereits viele Waldstrassen gebaut. Eine Neuerschliessung von Gebieten kommt daher nur noch in den seltensten Fällen vor. Viele Erschliessungsnetzwerke sind zudem am Ende ihrer Lebensdauer angelangt. Daher trifft man häufig folgende Ausgangslage an: Die Erschliessung ist vorhanden aber nicht auf die heutige Erntetechnik angepasst und die Strassen bedürfen häufig einer Instandstellung oder Anpassung an heutige Verhältnisse (Tonnagen, Radien). Es stellt sich daher die Frage welche vorhandenen Strassen will man erhalten, welche muss man ausbauen und welche kann man stilllegen oder degradieren.
Mit dem Tool soll eine Verbundplanung „Erschliessung-Holzernte“ für ein Gebiet mit bestehender Erschliessung erstellt werden, welche die vorteilhafteste Lösung identifiziert und falls vorhanden mit der manuell erarbeiteten Erschliessungslösung vergleicht.
Dabei sind folgende Nebenbedingungen zu berücksichtigen. Die Systemkosten (für die Strassenbau (Upgrade, Unterhalt, Neubau), Holzerntekosten und Holzabtransport) sind über den gesamten Lebenszyklus zu minimieren. Es wird angenommen, dass der ganze Wald bewirtschaftet wird.
Es werden folgende Entscheidungen getroffen: Identifizieren der weiterhin benötigten und der neu zu bauenden Strassensegmente, Zuweisen des optimalen Ausbaustandards (Tonnage) für die verschiedenen Strassensegmente, Identifizieren der optimalen Holzerntetechnik und Abtransport-Routen.

Hauptoutput:
Optimiertes Strassennetzt, inkl. Holzerntekonzept und Kostenschätzung der Holzernte und des Strassenbaus.

Besondere Stärke:
Findet die mathematisch optimale Lösung.

Themen: 

Typ: 

IT-Tool (Software)

Einsatzbereich und Einschränkungen: 

Gebiete bis 50km2 sind etwa handhabbar

Voraussetzugen: 

Notwendige Inputdaten: Aktueller Vektordatensatz der Waldstrassen / Kantonsstrassen mit folgenden Informationen: Tonnage Beschränkungen; Vektordatensatz der Installationsplätze / Arbeitsplätzen für Erntesysteme, welche sich nicht auf dem Waldstrassennetz befinden. Informationen über das Holzvolumen, welches innerhalb eines Lebenszyklus (40 Jahre) geerntet werden soll. Welche Fixpunkte müssen neben der Walderschliessung erschlossen werden? (z.B. Alpwirtschaft, Naturschutz, Tourismus, Erholung). Wo sind allenfalls punktuelle Neubauten (Neu Erschliessungen) als Option vorgesehen (in dieser Methodik werden Neubauten nicht automatisch identifiziert, sondern mögliche Neubauten müssen von Experten vorgegeben werden, im Modell werden dann diese Neubauten ausgewählt, falls diese zu einer besseren Lösung beitragen). Falls untenstehende Daten nicht vorhanden sind, könnten diese allenfalls geschätzt werden: Schätzung der Baukosten (für Ausbau der Strassenstücke); Geotechnik im Projektgebiet.
Notwendige Infrastruktur: GIS (ArcGIS), Matlab, Solver (Gurobi) > alle sind kostenpflichtig
Betriebssystem: Windows XP; Windows 7; Windows 8 Spezielle
Notwendige Kompetenzen: Programmierkenntnisse in Matlab
Einarbeitungszeit: <1Woche

Kontakt: 

Leo Bont, Jochen Breschan (ETH)