Valutazione sulle potenzialità della progettazione di linee di gru a cavo in ambiente GIS

Cable yarding is a consolidated extraction method for timber harvesting on the Italian alps. The design of a cable road is a complex and technical task where the solution is searched iteratively. Traditionally, after the cable-road stake out, the planning is done on a technical map or CAD environment and the design is done through Pestal equations, a series of linear expressions which define the mounting tension force, the load weight, the load deflection and the dimensioning of the anchor and support trees. These operations can requires up to two working days. The QGIS plugin Seilaplan, based on the Zweifel equations, aims to innovate the design process by automating the calculus of the catenary and allow design freedom over every element of the cable-yarder with real-time graphical feedback. The integration within a GIS program allows the consultation of multiple layers, an useful tool in the planning process, and allows the remote sensing via LiDAR data of the support trees. In the following paper, a design workflow based on Seilaplan capabilities is proposed and then validated via the stake out of 7 cable-roads. To validate the theoretical computations implemented in Seilaplan, a study site has been monitored to record measurement data in regards to deflection and tensile forces. The study site proved excellent performance regarding the tensile forces with a mean percentage error RMSE of 4.14%, the deflection error where bigger with a mean percentage error RMSE of 22.3%. Seilaplan has also been used to analyze 9 harvesting sites with the objective of evaluating the solutions adopted by the logging company. This evaluation highlighted how the lack of a preliminary design frequently caused an improper use of the cable-yarder, generating an average safety factor of 2.27, a value bellow the standard ratings.

L’uso di gru a cavo per la raccolta di legname è una pratica oramai consolidata nell’arco alpino. La progettazione di un impianto di gru a cavo è un'operazione tecnicamente complessa in cui la soluzione viene ricercata in forma iterativa. Tradizionalmente, al tracciamento in campo della linea segue la predisposizione del profilo della linea su carta tecnica o ambiente CAD e il successivo dimensionamento mediante una serie di equazioni lineari (formule di Pestal) che permettono la definizione della tensione di montaggio, il peso massimo del carico, la freccia di carico nonché il dimensionamento degli alberi con funzione di ancoraggio e supporto di linea. Queste operazioni, svolte in maniera tradizionale, possono impiegare fino a due giornate lavorative. L’attuale disponibilità di un programma in ambiente GIS specifico per la progettazione e il dimensionamento delle linee di gru a cavo come l’applicativo Seilaplan per QGIS, rappresenta un metodo innovativo di progettazione, basato sulle formule di Zweifel, che permette di automatizzare il calcolo e di manipolare singolarmente gli elementi dell’impianto con un feedback grafico in tempo reale. L’integrazione in ambiente GIS di Seilaplan consente la consultazione di più strati informativi utili alla pianificazione ed il telerilevamento mediante dati LiDAR delle piante adibite a supporto. Nel corso del seguente lavoro è stato definito un efficace workflow di progettazione, che sfrutta le potenzialità di Seilaplan, validato mediante la tracciatura in campo di 7 linee di esbosco. È stato poi realizzato un cantiere sperimentale atto alla validazione del metodo di calcolo di Seilaplan nei confronti di tensioni e franco libero da terra. Il cantiere sperimentale ha dimostrato un'ottima capacità di Seilaplan nel calcolo delle tensioni riscontrando un errore percentuale RMSE medio pari a 4,14 % ed un maggior errore percentuale RMSE, pari 22,3%, per il franco minimo da terra. Seilaplan è stato successivamente utilizzato anche per analizzare 9 cantieri forestali rilevati sul territorio col fine di valutare le soluzioni adottate dagli operatori del settore. Questo rilievo ha messo in evidenza come la mancanza di una progettazione preliminare causi frequentemente un uso improprio degli impianti, realizzando un coefficiente di sicurezza medio pari a 2,27 ed inferiore a quanto definito dalle buone pratiche tecniche di settore.