Support tools for planning and management of a forest road network

Forest roads represent a strategic component for the socio-economic development of the populations living in mountainous and hilly areas. Adequate forest road networks are considered essential to exercise a rational and economic management of forests, mountain pastures and agricultural lands. On the other hand, one must take into consideration that the presence of a road into the forest as well as poor forest road management can have many impacts on the surrounding environment. The correct planning and management strategies are thus fundamental in order to minimize negative impacts due to the presence of forest roads while at the same time satisfying the accessibility needs of the territory. In this thesis, a series of tools have been created to support the management of the existing forest road networks. Firstly, the thesis will present the methodology used to create a geographic database which contains all the sections of roads within the mountainous area of Veneto Region. To achieve this objective, the latest technologies have been used both to gather information by GPS instruments, in order to manage and data-process using spatial information management software (GIS). Using the information contained in the new informative layer, the extension and the characteristic of the regional forest roads system has been estimated and a series of indexes to evaluate the presence of forest roads at a municipality level that can be used to rank projects in founding sharing decision have been calculated. The second part regards the development of three GIS-based decision support tools that use in an effective way the data contained in the geo-database, moving from an informative use to an operative one through data elaboration. The models have been built on a GIS environment with the Arc-GIS Model-Builder. The first model (FORACCESS) evaluates the accessibility of the territory based on determining the time that an operator takes to reach a determined point in the forest starting from the road-side and considering the geo-morphologic characteristics of the terrain. The result can be used to define the areas where the construction of new forest roads is more needed. Second model (FORSE) produces a map representing the feasible working area for each wood extraction system, considering the geo-morphologic characteristics of the terrain and the condition of the present road network. The result can be used for example to analyze the effects of the construction of a new road in the execution of forest operation. The third model (ROADGRAD) evaluates the vertical gradient of the forest roads based on the digital terrain model (DTM). The resulted map contains fundamental information of the road that can be used to determine the presence of limiting point for the transit or to evaluate the needs of drainage structures. In the last part of the thesis a methodology will be presented, using Analytic Hierarchy Process (AHP) and GIS software, to rank the maintenance priority according to the actual condition and the actual needs of a forest road network. The use of integrated GIS tools and AHP analysis showed that different aspects related to the forest road network presence can be effectively integrated. Consequently, the approach could be used to improve the effective administration and management of maintenance planning, especially considering that existing forest road systems need to evolve toward a paradigm where other benefits (e.g. recreational value) and priorities (e.g. environmental aspects) are included.

La viabilità agro-silvo-pastorale rappresenta un elemento fondamentale per lo sviluppo socio-economico delle aree montane e collinari. Un adeguata presenza di viabilità è infatti essenziale per poter esercitare una razionale ed economica gestione del territorio e delle sue risorse. Và tuttavia considerato che la presenza di una strada porta con sé anche una serie di effetti negativi sull'ambiente circostante. Per questa ragione è molto importante adottare una corretta strategia di gestione e pianificazione della rete viabile, in modo da minimizzarne gli impatti negativi e da soddisfare, al contempo, le esigenze di accessibilità del territorio. Nel presente lavoro saranno sviluppati una serie di strumenti di supporto alla gestione della viabilità agro-silvo-pastorale. Sarà dapprima presentata la metodologia usata per la creazione del database geografico rappresentativo della viabilità forestale all'interno dell'area montana della Regione Veneto, in quanto un'adeguata conoscenza della rete viabile rappresenta il presupposto fondamentale per la sua corretta gestione. Nella predisposizione del nuovo strato informativo relativo alla viabilità forestale sono stati utilizzati sistemi GPS per il rilievo e strumenti GIS per l'organizzazione, la gestione e l'analisi delle informazioni. Utilizzando i dati contenuti nel geo-database sono state successivamente analizzate l'estensione e le caratteristiche della viabilità forestale a livello regionale e sono stati calcolati una serie di indici per valutarne la dotazione a livello comunale e di Comunità Montana. La seconda parte della tesi riguarda lo sviluppo di tre strumenti GIS che utilizzando i dati contenuti nel geo-database permettono di elaborare delle mappe da utilizzare a supporto delle scelte di gestione. Il primo modello (FORACCESS) valuta il livello di accessibilità del territorio calcolando il tempo impiegato da un operatore per raggiungere un determinato punto partendo dalla più vicina strada forestale, considerando le condizioni morfologiche del terreno. Il risultato può quindi essere utilizzato per l'individuazione di massima delle aree che maggiormente necessitano della costruzione di nuove strade forestali. Il secondo modello (FORSE) valuta le aree in cui una determinata tecnica di esbosco risulta più adatta, in relazione alla morfologia del terreno. La mappa risultante può essere quindi utilizzata per valutare gli effetti della costruzione di una nuova strada sulle tecniche di esbosco applicabili. Il terzo modello (ROADGRAD) calcola la pendenza delle strade forestali, sulla base del modello digitale del terreno. Il risultato rappresenta un informazione molto importante che può essere usata sia per valutare l'eventuale presenza di punti limitanti al transito sia per valutare l'esigenza di adeguati sistemi di smaltimento delle acque sulle strade. Nell'ultimo capitolo viene infine presentata una metodologia per la valutazione delle priorità di manutenzione della viabilità forestale utilizzando una tecnica di analisi multi-criteriale (AHP) che considera i benefici e i rischi connessi con la presenza della rete stradale. L'utilizzo integrato dell'analisi AHP e di un software GIS si è dimostrato un valido strumento per l'integrazione dei molteplici aspetti coinvolti nella presenza della viabilità forestale e il conseguente miglioramento delle attuali strategie di gestione e manutenzione.