Šíření kůrovce a jeho regulace (NetLogo)

Zadání

Název simulace: Šíření kůrovce a jeho regulace
Předmět: 4IT495 Simulace systémů (LS 2015/2016)
Autor: Bc. Agata Janeczková
Typ modelu: Multiagentní model
Modelovací nástroj: NetLogo

Definice problému

Simulace se bude zabývat aktuálním problémem přemnožení lýkožrouta smrkového (dále jen kůrovce) v českých lesích. Velký vliv na jeho šíření mají skládky vytěženého dříví, které kůrovec přednostně obsazuje. Za dlouhodobé skladování dříví v lese může jeho nedostatečný odbyt, popřípadě špatné plánování vytěžování dřeva a jeho následného exportu. Jako výchozí bod simulace je zvolena situace, kdy se v lese objevila první kůrovcová ohniska. Je možné uvažovat jako začátek tzv. zvýšený stav kůrovce. Ten nastane, vytěžíme-li více jak 1 m³ kůrovcového dříví na 5 ha lesa. Simulací bych chtěla nastínit, jak by bylo možné v takovém případě postupovat, aby les utrpěl minimální ztráty. Uvažovaný princip regulace je následovný. K ochraně skládek budou použity insekticidní sítě (modré skládky), které brouka při kontaktu kontaminují a ten během relativně krátké doby umírá. Regulace kůrovce probíhá primárně díky použití těchto ochranných sítí na stanovené procento nově vytvářených skládek. Dále je například možné nastavit množství vyváženého dříví (počtu skládek), množství přidávaných skládek v jednom kole, parametry týkající se průměrného objemu a stáří dospělého stromu, či způsob vysazování mladých stromků. Přitom jsou průběžně sledovány příjmy plynoucí z exportu vytěženého dřeva v závislosti na jeho kvalitě a také náklady na ochranné sítě tak, aby se jejich zavedení ještě vyplatilo. Model abstrahuje od detailního procesu rozmnožování a vývoje kůrovce.

Typy agentů

• strom
• skládka
• cílový bod

Barevně odlišení agenti

• strom
• mladý strom
• strom napadený kůrovcem
• suchý strom
• skládka (vytěžené dřevo)
• červená skládka (napadená, slouží jako lapač)
• modrá skládka (ochranná síť)
• cílový bod (skrytý)

Přístup k řešení

Výchozí nastavení modelu bude odpovídat zvýšenému stavu kůrovce, tj. vytěžíme-li více jak 1 m³ kůrovcem napadeného dříví na 5 ha lesa. Přičemž průměrná zásoba dřeva v České republice na 1 ha lesních pozemků je 265 m³. Agent strom bude tedy pravděpodobně roven 0,5 m³ dřeva, což je přibližně objem 35 let starého smrku ztepilého. Předpokladem je fakt, že kůrovec obsazuje přednostně materiál čerstvě odumřelý (skládky). Sledovány budou především náklady na pořízení ochranných sítí, což bude mít také vliv na jejich množství. Tick bude roven jednomu měsíci.
Předmětem simulace je vymezená část lesa, která bude mít jako výchozí takové množství zdravých stromů a stromů napadených kůrovcem (v m³), aby situace odpovídala zvýšenému stavu kůrovce (viz Definice problému). Kůrovec se bude šířit určitou rychlostí na nejbližší (jím preferované) skládky, případně napadat zdravé rostoucí stromy. V případě přiblížení se kůrovce ke skládce s ochrannou sítí se již dále šířit nebude. Nastává úbytek kontaminovaných brouků. Naopak kůrovcem napadených stromů bude přibývat v místě, kde se delší dobu skládka z lesa nevyvezla a nebyla nijak zabezpečena. Průběh bude ovlivněn výše uvedenými parametry, které jsou nastavitelné. Cílem simulace je regulace kůrovcem napadených stromů pomocí vhodného nastavení vstupních parametrů. Klíčovým parametrem je % skládek zabalených do ochranných sítí, s čímž se pojí pořizovací náklady. Ty budou kontrolovány tak, aby se množství ochranných sítí ještě vyplatilo.

Parametry

• rychlost šíření kůrovce
• frekvence vysazování mladých stromků
• frekvence těžby dřeva
• frekvence vyvážení skládek (vytěženého dříví)
•  % skládek zabalených do ochranných sítí
•  % úbytku kůrovcového dříví v blízkosti skládek zabalených do ochranných sítí (--> kontaminace a smrt brouka)