Otimização do traçado geométrico de estradas florestais

Abstract

Estradas desempenham diversas funções para a sociedade. No setor florestal esse meio de transporte é fundamental, pois é utilizado em praticamente todas as atividades do empreendimento. Dentre essas atividades, o transporte de madeira merece destaque pois, juntamente com a colheita, é a operação mais onerosa do processo produtivo. Diversos elementos podem influenciar o custo do transporte; no entanto, a estrada pode ser considerada como um dos mais importantes, pois possui forte relação com os demais elementos, estando associada a impactos ambientais, além de ter elevados custo de construção e manutenção. O principal desafio dos gestores é determinar o local ideal de construção de estrada, de forma a permitir o tráfego com eficiência e segurança. Neste estudo é proposto um método desenvolvido para otimização do traçado geométrico de estradas florestais, implementado em ambiente de sistema de informações geográficas (SIG). A metaheurística simulated annealing foi utilizada para implementar um algoritmo com o objetivo de minimizar o custo total da estrada, atendendo restrições técnicas dos alinhamentos horizontal e vertical. O custo total incluiu: construção, manutenção, utilização e fatores ambientais e sociais. O método desenvolvido é apropriado para a otimização do traçado geométrico de estradas, por atender as condições necessárias: considera todos os custos dominantes e sensíveis, respeitando as restrições técnicas; otimiza as atribuições horizontais e verticais de modo simultâneo; é capaz de retornar uma boa solução para um problema de grande porte em um tempo aceitável; e é compatível com um SIG, o que favorece o processo de tomada de decisão, permitindo lidar com bases de dados extensas e complexas.

Roads perform many functions for society. In the forestry sector, it is a key factor, because it is used in practically all the activities of the enterprise. Among these activities, timber transportation deserves special mention because, together with harvesting, it is the most costly operation of the production process. Several elements can influence the cost of transport; however, the road can be considered as one of the most important because it has a strong relationship with other elements, for instance, being associated with environmental impacts, and also having high construction and maintenance costs. The main challenge for managers is to determine the ideal local for road construction in order to allow efficient and safe traffic. In this study, a method developed for optimization of the geometric alignment of forest roads, implemented in a geographic information system (GIS) environment, is proposed. The simulated annealing metaheuristic was used to implement an algorithm with the objective of minimizing the total cost of the road, addressing technical restrictions of the horizontal and vertical alignment. The total cost included: construction, maintenance, use and environmental and social factors. The developed method is suitable for optimization of the geometric alignment of roads, considering the needed conditions: it considers all the dominant and sensitive costs, respecting the technical restrictions; it optimizes horizontal and vertical assignments simultaneously; it is able to return a good solution to a large problem in an acceptable time; and it is compatible with a GIS, which favors the decision- making process, allowing to deal with extensive and complex databases.