Scientia ForeStaliS 73 n. 73, p. 73-89, março 2007 The use of simulation model FORRUS-S in the ecological management in forestry: strategic and tactics planning Uso do modelo de simulação FORRUS-S no manejo lorestal ecológico: planejamento estratégico e tático Maria Palenova¹, Vladimir Korotkov¹, Sergey Chumachenko², Dmitri Politov³, Gennady Andrienko 4 , Natalia Andrienko 4 Abstract Computer program package FORRUS-S has been developed for simulation modeling of forest stand eco- systems dynamics. FORRUS-S consists of the model of natural development of multi-species uneven-aged stand, the model of exogenous inluence (including silvicultural activities) and a set of accessories. The model utilizes the standard input data that have traditionally been using in forestry of the Russian Federa- tion and available for virtually all Russian territory. An informational technology for forecasting data analysis and decision-making at forest management unit level was implemented by integrating a forest ecosystem model FORRUS-S with an interactive visualization and analysis of spatially and temporally referenced data system CommonGIS. The paper describes the results of computational experiments at different scenarios of forest management (natural development, legal forestry, and illegal forest practice) over 100 years. The paper discusses the results of an analysis of changes in forest biodiversity quantitatively estimated by mo- nitoring a dynamics of various indicators using a sample forest stand located in the Moscow region (Cen- tral European Russia). Exploratory analysis of the simulation results demonstrated that (1) natural stand development is the best alternative for forest biodiversity; (2) legal forest management is the best regime for timber production; (3) illegal forest practices lead to a fast decrease in forest productivity and decreas- ing biodiversity. Interactive and dynamic visualizations with maps and statistical graphics played a crucial role in data cleaning, model validation, and analysis of simulation results. The case study demonstrated the potential of integrating forest ecosystem models with exploratory data visualization for the analysis and expert evaluation of forest biodiversity at the local level. This approach allows to bridge the gap between the researches done on developing the framework for measuring sustainability of forest management and a lack of similar efforts in monitoring and using these indicators as a formal part of the planning system. Keywords: Simulation modeling, Multi-species uneven-aged stand, Forest biodiversity, Stand-level, Crite- ria and indicators, Silvicultural strategies, Geovisualization, Exploratory spatial data analysis Resumo O pacote do programa computacional FORRUS-S foi desenvolvido para modelagem da dinâmica do ecos- sistema de povoamentos lorestais. FORRUS-S consiste em um modelo de desenvolvimento natural de um povoamento lorestal misto e dissentâneo, um modelo de inluências exógenas (incluindo tratos silvi- culturais) e uma série de acessórios. O modelo utiliza entrada de dados padrão que foram tradicionalmente adotados no manejo lorestal da Federação Russa e disponível virtualmente para todo o território russo. Uma tecnologia informacional para análise de dados de predição e tomada de decisão no nível da unidade de manejo lorestal foi implementada integrando o modelo de ecossistema lorestal FORRUS-S com uma visualização interativa e análise referenciada espacial e temporalmente no sistema de dados Common- GIS. O artigo descreve o resultado de experimentos computacionais em diferentes cenários do manejo lorestal (desenvolvimento natural, procedimentos legais de manejo lorestal e práticas lorestais ilegais) ao longo de 100 anos. Também são discutidos os resultados de uma análise de mudanças na biodiversidade lorestal, estimada quantitativamente através do monitoramento da dinâmica de vários indicadores utilizan- do como amostra uma área lorestal situada na região de Moscou (Rússia). Análise exploratória dos resul- tados da simulação demonstrou que: (1) o desenvolvimento natural do povoamento é a melhor alternativa para a biodiversidade lorestal; (2) o manejo lorestal legal é o melhor regime para a produção de madeira; (3) as práticas lorestais ilegais levam a um rápido declínio da produtividade e da biodiversidade lorestal. Visualizações interativas e dinâmicas com mapas e gráicos estatísticos tiveram papel crucial na eluci- ¹All-Russian Research Institute for Silviculture and Mechanization of Forestry (ARISMF) 15, Institutskaya Str. - Pushkino, Moscow reg. - Russia 141200 - E-mail: palyonova@mtu-net.ru ²Moscow State Forest University - 1 Institutskaya Str. - 1 Mytischi - Russia141001 - E-mail: chumachenko-s@mail.ru ³Vavilov Institute of General Genetics - 3 Gubkin St. - GSP-1 - Moscow - Russia 119991 - E-mail: dvp@vigg.ru 4 Fraunhofer Institut Intelligent Analysis and Information Systems (FhG IAIS) - Schloss Birlinghoven - Sankt-Augustin - D-53754 Germany - E-mail: Gennady.andrienko@iais.fraunhofer.de