Päätösanalyyttisiä huomioita luonnonarvokaupasta Antti Punkka Systeemianalyysin laboratorio Teknillinen korkeakoulu http://www.sal.tkk.fi/ antti.punkka@tkk.fi 1
Sisältö METSO-ohjelma ja luonnonarvokauppa Luonnonarvokaupan (LAK) kokeiluhankkeet Metsäkohteiden arviointi LAK:n kokeiluhankkeissa Additiiviset mallit Arviointimallien herkkyys Suojeltavan verkoston valinta suuremmasta joukosta vai kohdekohtainen päätös? Puuston arvon huomiointi hintapyyntöehdotuksissa Robust Portfolio Modeling -menetelmä (RPM) Epätäydellinen informaatio Tehokkaat kohdeverkostot Robustit kohdevalinnat FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 2
METSO-ohjelma 2003-2007 2007 Toimintaohjelma Etelä-Suomen, Oulun läänin länsiosan ja Lounais-Lapin metsien monimuotoisuuden turvaamiseksi MMM ja YM Metsänomistajien vapaaehtoisuuteen perustuvat uudet keinot merkittävässä asemassa Luonnonarvokauppa Metsänomistajalle maksetaan korvausta luonnonarvojen tuottamisesta Kokeiluhankkeet (5 kpl)» Satakunnan luonnonarvokauppa, Merestä metsäksi (Pohjois-Pohjanmaa), Keski- Karjalan lehtoverkosto, Lohjan seudun MetsäVasu, Hämeen Metso FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 3
Luonnonarvokauppa kokeiluhankkeissa Metsänomistaja voi halutessaan tarjota metsäkohdettaan määräaikaiseen suojeluun Luonnonarvokaupan markkinointi keskeisessä asemassa Hanketyöntekijä arvioi kohteen Metsänomistaja esittää hintapyynnön Valitaan kohteet, käydään mahdolliset hintaneuvottelut Kohdevalinta kohdekohtaisesti pian tarjouksen jälkeen tai suuremmasta ehdokasjoukosta kerrallaan Tyypillisesti 10 vuoden sopimus Rahallinen kompensaatio etukäteen Tavoitteena myös luonnonarvomarkkinoiden muodostaminen FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 4
Kohteiden arviointi kokeiluhankkeissa (1/2) Kokeiluhankkeissa kehitetty malleja kohteiden arviointiin Monikriteerisiä, valtaosin additiivisia Osa herkkiä epäjatkuvien arvofunktioiden takia Kohteiden luonnonarvojen arvioimiseksi on kehitetty luonnonsuojelubiologiset kriteerit, nk. METSO-kriteeristö Laadittu elinympäristökohtaiseksi Sovelletaan laajalla alueella => ei numeerisia raja-arvoja Sisältää myös kvalitatiivisia kriteereitä Ei tarkoitettu kohteiden pisteytykseen, mutta kriteeristön avulla on mahdollista tarkastella yksittäisen kohteen merkitystä suhteessa esiintymisympäristönsä muihin luonnonarvoihin» Läpäiseekö kohde kriteeristön?» Kohteet arvioitava kuitenkin jollain tavalla FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 5
Kohteiden arviointi kokeiluhankkeissa (2/2) Malleja käytetään hintapyyntöehdotukseen, kohteiden arviontiin, kohteiden hinnoitteluun tai useampaan näistä Samaa mallia saatetaan käyttää kohteiden hinnoitteluun ja valintaan Hintapyyntöehdotukset Vaikeudet hintapyynnön määrittämisessä Hintapyyntöjen epärealistisuus Hanketyöntekijä laskee» Tekee myös rahoittajalle esityksen luonnonarvokauppaan hyväksyttävistä hankkeista Useissa malleissa kohteen puuston määrä/arvo merkittävässä asemassa hintapyyntöehdotusta / hintaa määritettäessä Ei METSO-kriteeristön mukainen monimuotoisuusarvo FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 6
Termistöä Kriteeri Esimerkiksi maapuun (lahopuun) määrä, pinta-ala tai vesitalouden luonnontilaisuus Osa kvantitatiivisia, osa kvalitatiivisia Arviointi kriteerien suhteen joko mittauksin tai subjektiivisilla arvioilla Kriteerikohtainen arvo Kuinka paljon arvoa kohde x i saa tietyn kriteerin suhteen Kvantitatiiviset kriteerit: esimerkiksi v lehtipuu (x i )=v lehtipuu (20 m 3 /ha) = 6,4 Kvalitatiiviset kriteerit v maisema (x i )=v maisema ( kiva ) = 2,6 FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 7
Kohdearviointimallien herkkyys (1/3) Metsänomistajien tasapuolinen kohtelu on lähtökohta Mitä parempi kohde luonnonarvoiltaan, sitä arvokkaampi luonnonarvokaupassa Metsänomistajille metsäkohteen tuotto ei kyselytutkimusten mukaan tärkein arvo (esim. Juutinen ym. 2005) MetsäVasussa lasketaan toteutuneita METSO-kriteereitä Kriteerin toteutuminen joko tuottaa tai ei tuota lisäarvoa riippuen toteutuneiden kriteerien määrästä (pariton vai parillinen)» Yhteenlasketut pisteet kerrotaan puuston määrästä johdettavalla eurokertoimella» Yhden ensisijaisen kriteerin täyttyminen joko ei vaikuta kompensaatioon ollenkaan tai vaihtoehtoisesti siitä saa noin 45 eur/ha/v (keskimääräisellä puustolla) FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 8
Kohdearviointimallien herkkyys (2/3) Satakunnan ja Pohjois-Pohjanmaan malleissa epäjatkuvuus näkyy kriteerikohtaisissa arvofunktioissa 55 Kuvassa maapuusta maksettava kompensaatio Satakunnan mallissa ja eräs paloittain lineaarinen approksimaatio arvo 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 m 3 /ha FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 9
Kohdearviointimallien herkkyys (3/3) Kriteerien tärkeyttä koskeva informaatio Mallit arvopuuanalyysin mukaisia Osassa malleista painot on arvioitu tasavälein muuttuvalla asteikolla» Yleinen kriteeripainojen arvioinnin harha (Pöyhönen ja Hämäläinen 2001) Osassa malleista kriteerit tulkitaan yhtä tärkeiksi, joissakin malleissa tärkeydessä suuriakin eroja METSO-kriteeristön tulkinnassa ollut vaihtelevuutta Tarkoitetaanko METSO-kriteeristön täyttymisellä kriteerien lukumäärän täyttymistä vai prosentuaalista täyttymistä? Kriteerejä eri lukumäärä eri elinympäristöillä» Saattaa johtaa merkittäviin eroihin elinympäristöjen välillä FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 10
Analyysissa kohdearviointiin käytettävä malli (1/2) Analyysi perustuu Satakunnan hankkeen malliin ja aineistoon Satakunnan mallissa 18 kriteeriä Kriteerikohtaiset arvofunktiot epäjatkuvia eli malli perustuu luokitteluun Puuston arvo ja vikaantuminen eivät ole METSO-kriteeristön mukaisia ominaisuuksia, joten niitä ei huomioida mallissa Hoitotoimenpiteistä maksettu kompensaatio ei varsinaisesti kriteeri» Kohteiden hinnoista vähennetään vastaava kompensaatio Pinta-alakohtainen arvo additiivinen V ( x j ) = A( x j ) 15 i= 1 w v i N i ( x j i ), 15 i= 1 w i = 1 FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 11
Analyysissa kohdearviointiin käytettävä malli (2/2) Kriteeri huonoin taso paras taso maksimikompensaatio % paino / 1 pinta-ala alle 5 ha yli 10 ha 20 3.25% 2 puuston monijaksoisuus kvalitatiivinen arvio 20 3.25% 3 järeät haavat alle 2 m3/ha yli 20 m3/ha 50 8.13% 4 muut (järeät) lehtipuut alle 2 m3/ha yli 20 m3/ha 40 6.50% 5 kilpikaarnaiset männyt alle 2 m3/ha yli 20 m3/ha 25 4.07% 6 pystyhavulahopuu alle 2 m3/ha yli 20 m3/ha 45 7.32% 7 pystylehtilahopuu alle 2 m3/ha yli 20 m3/ha 50 8.13% 8 maapuu alle 2 m3/ha yli 20 m3/ha 45 7.32% 9 palanut puu alle 2 m3/ha yli 100 m3/ha 100 16.26% 10 jalopuu alle 2 m3/ha yli 100 m3/ha 100 16.26% 11 luonnontilainen vesitalous kvalitatiivinen arvio 20 3.25% 12 vaatelias kasvilajisto / kvalitatiivinen arvio runsaasti eri kääpälajeja 20 3.25% 13 sijainti lähellä suojelu- / kvalitatiivinen arvio lakikohdetta 20 3.25% 14 virkistyskäyttöarvoa / kvalitatiivinen arvio maisemallista merkitystä 20 3.25% 15 muuta arvokasta kvalitatiivinen arvio 40 6.50% FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 12
Analyysissa käytettävä aineisto Aineisto 91 vertailukelpoista, vuosina 2003-2005 rahoitettua kohdetta hintoineen Valitsematta jätetyistä kohteista ei ole aineistoa Varsinaista mittaus- tai arvioaineistoa ei käytettävissä; ainoastaan näitä vastaavat kriteerikohtaisten arvofunktioiden arvot kuvion monimuotoisuusarvo Monimuotoisuus vs. hinta 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 kuvion kustannus x 10 4 FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 13
Päätöstehtävä luonnonarvokaupassa Tarkoituksena valita rajallisella budjetilla mahdollisimman hyvä verkosto suojelukohteita Kohde-ehdokkaat eroavat toisistaan ominaisuuksiensa ja hintojensa puolesta Kohdeverkoston arvo mallinnetaan tässä siihen kuuluvien kohteiden arvojen summana Käypä kohdeverkosto täyttää sille asetetut vaatimukset Hinta FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 14
Valinta kohdekohtaisesti vai verkostona? (1/2) Tarkastellaan simuloimalla kohdekohtaisesti tehtävän päätöksen ja suuremmasta kohde-ehdokasjoukosta tapahtuvan yhteisvalinnan eroja kustannustehokkuudessa Yhteisvalinta knapsack-tehtävä Aineistona 91 varsinaista kohde-ehdokasta sekä kohteita, jotka eivät päädy sopimukseen Ei päästä sopimukseen hinnasta / ei tarpeeksi luonnonarvoja Joudutaan kuitenkin inventoimaan Oletusarvo 121 kappaletta eli 57 % kaikista kohde-ehdokkaista Kaikkien kohteiden inventointikustannukset samansuuruisia Oletusarvo 420 euroa / kohde FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 15
Valinta kohdekohtaisesti vai verkostona? (2/2) Budjetti 10 75 % aineiston varsinaisten kohde-ehdokkaiden hintojen summasta Kattaa kaikki inventoinnit ja luonnonarvokauppakohteiden rahoituksen Kohteita tarjotaan sattumanvaraisessa järjestyksessä Laaja herkkyysanalyysi Yhteisvalinnassa kaikki kohde-ehdokkaat (212) inventoidaan Kaikkien varsinaisten kohde-ehdokkaiden rahoitukseen ei varaa Syntyy inventointivarastoa kohteista, joita voidaan hyväksyä luonnonarvokauppaan tulevaisuudessa (esim. Juutinen ym. 2005)» Inventointivaraston tulkitaan pienentävän inventointikustannuksia FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 16
Valinnan herkkyys inventointikustannuksilla % yhteisvalinta parempi, varsinaisten kohde-ehdokkaiden osuus 43 % 100 % 50 3/4 (647010) 2/3 (575120) 1/2 (431340) 2/5 (345072) 1/3 (287560) 1/4 (215670) 1/5 (172536) 1/10 (86268) 0 350 550 750 950 1150 1350 1550 Inventointikustannukset (I ) FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 17
Valinnan herkkyys nk. varsinaisten kohde-ehdokkaiden ehdokkaiden osuudelle kaikista tarjotuista kohteista % yhteisvalinta parempi, inventointikustannukset 420 euroa 100 % 50 3/4 (647010) 2/3 (575120) 1/2 (431340) 2/5 (345072) 1/3 (287560) 1/4 (215670) 1/5 (172536) 1/10 (86268) 0 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 varsinaisten kohteiden osuus kohde-ehdokkaista FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 18
Valintaproseduurien erot (1/2) Yhteisvalinta tuottaa noin 10 % enemmän monimuotoisuusarvoa Rahallinen arvo 7-14 % budjetista, kun budjetti vähintään 25 % Spatiaalisia näkökohtia ei huomioitu Yhteisvalinta useammin kustannustehokkaampaa, mikäli Budjetti ei ole pieni» 10 % budjetilla rahat kuluvat inventointiin Inventointikustannukset eivät ole suuret» Tarkastelluista budjeteista 2 pienintä lukuunottamatta alle 700 euroa Varsinaisia kohde-ehdokkaita on vähintään kolmasosa» Suurilla budjeteilla / pienellä tarjonnalla (> 50%) jo 20 % osuus on riittävä FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 19
Valintaproseduurien erot (2/2) Käytettiin frekventistisen mittarin lisäksi myös valitun verkoston keskimääräistä monimuotoisuusarvoa Ero valintatapojen välillä hieman kapeampi Inventointivarastolla ei merkittävää vaikutusta tuloksiin Yhteisvalinnassa päästään valitsemaan haluttu verkosto Esim. em. spatiaaliset näkökohdat saadaan paremmin tarkasteluun Kohde kerrallaan valinnasta ei saada tulevaisuutta varten yhtä kattavaa aineistoa kuin yhteisvalinnasta Yhteisvalinnassa käsittelyviive pidempi Vaikeutena valintaproseduurin valinnassa tarjonnan ennustaminen FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 20
Puustosta maksamisen vaikutus (1/2) Hinnat noudattelevat Satakunnan mallilla laskettuja hintapyyntöehdotuksia (ks. Gustafsson ja Nummi 2004ab) Puuston merkitys hintapyyntöehdotukselle suuri, jopa 100 eur/ha/v Mikäli v. 2003 kohteet olisivat olleet monimuotoisuus-hinta - suhteeltaan viiden vähäpuustoisimman tasoisia, samaan monimuotoisuusarvoon olisi päästy n. 39 % edullisemmin Sekä puustosta että luonnonarvoista maksaminen ei välttämättä kannusta luonnonarvoiltaan parhaiden kohteiden omistajia tarjoamaan kohteitaan Halutaanko korvata hakkuutulon menetykset vai luoda markkinat luonnonarvoille? (ks. Juutinen 2005) FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 21
Puustosta maksamisen vaikutus (2/2) Monimuotoisuusarvo rahayksikköä kohden metsäkuvion puuston arvon funktiona Satakunnassa v. 2003 monimuotoisuusarvo rahayksikköä kohden 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 kohteen puuston arvo / euroa FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 22
RPM - Robust Portfolio Modeling (Liesiö ym. 2006) Tavoitteena maksimoida valittavan suojelukohdeverkoston (portfolion) arvoa rajallisen budjetin puitteissa Kohteilla eri kustannukset Voidaan soveltaa nk. epätäydellistä informaatiota Portfolion kokonaisarvo on siihen kuuluvien kohteiden arvojen summa Lisäksi voidaan mallintaa kohteiden välisiä synergioita Portfolio on käypä, jos se toteuttaa budjettirajoitukset sekä mahdolliset muut vaatimukset Muita vaatimuksia voivat olla mm. valittavan verkoston minimipinta-ala jne. FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 23
Epätäydellinen informaatio Jos muutos 0 20 kuutiota maapuuta tuottaa 45 p., minkä arvoista on maksimissaan maisema / virkistyskäyttöarvo? Voidaan arvioida, että sen arvo on esimerkiksi 15-25 pistettä tarkan arvion 20 sijaan Mikä tuottaa eniten arvoa: muutos 0 20 kuutiota (1) pystyynlahonnutta lehtipuuta, (2) pystyynlahonnutta havupuuta vai (3) maapuuta? Epätäydellinen informaatio kohteiden arvioinnissa Kohteen x on vesitalous on luonnonmukaisempi kuin kohteen y Kohteen maisema-arvot ovat vähintään 8, mutta korkeintaan 12 asteikolla 0-20 Kohteessa on maapuuta 10-13 kuutiota hehtaarilla FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 24
Tehokkaat portfoliot (1/2) Portfolio p on parempi kuin p, jos sen kokonaisarvo on suurempi Epätäydellisesti määriteltyjen kriteeripainojen ja kohteiden kriteerikohtaisten arvojen takia kokonaisarvot ovat intervalleja Kokonaisarvot riippuvat kaikille kohteille yhteisistä positiivisista kriteeripainoista, jotka epätäydellisesti määritelty Jos portfolion p arvo on aina (koko käyvässä alueessa eli kaikilla painoilla ja kriteerikohtaisilla arvoilla, jotka toteuttavat annetut rajoitukset) vähintään yhtä suuri kuin portfolion p arvo, p dominoi portfoliota p FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 25
Tehokkaat portfoliot (2/2) Ei-dominoitu = tehokas portfolio on sellainen, jota yksikään muu portfolio ei dominoi Kuvassa kahden kriteerin esimerkki Kriteerin nro 1 paino on rajoitettu välille [0.4, 0.7] Kriteerikohtaiset arvot tarkasti määritelty p 1 dominoi p 2 :ta p 1 ja p 3 ovat ei-dominoituja V ( p 1 ) V ( p 2 ) V V ( p 3 ) Jokaista dominoitua portfoliota kohden löytyy tehokas portfolio, jonka kokonaisarvo on suurempi kaikilla käyvillä parametrikombinaatioilla (vrt. p 1 vs. p 2 ) Tehokkaat portfoliot ovat kiinnostavia w 1 0.4 0.7 w 2 0.6 0.3 FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 26
Valinta tehokkaiden portfolioiden joukosta Jos käytetään tarkkoja kriteeripainoja ja kriteerikohtaisia arvoja, on tehtävälle (yleensä) yksikäsitteinen ratkaisu (vrt. 1 tehokas portfolio) Epätäydellinen informaatio tuottaa kuitenkin joukon tehokkaita portfolioita Helposti jopa satoja Tehokkaiden portfolioiden laskenta raskasta Tehokkaita portfolioita voidaan vertailla esim. päätössääntöjen avulla Esim. millä portfoliolla pienin mahdollinen kokonaisarvo on suurin FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 27
Kohdeperustainen valinta Osa kohteista saattaa kuulua jokaiseen tehokkaaseen portfolioon: ydinkohteet Ydinhankkeiden valitsematta jättäminen johtaa dominoituun portfolioon => valitaan Osa kohteista ei kuulu yhteenkään tehokkaaseen portfolioon: ulkokohteet Ulkohankkeiden valitseminen johtaa dominoituun portfolioon => ei valita Osa kohteista kuuluu joihinkin, muttei kaikkiin tehokkaisiin portfolioihin: rajatapaukset Ydinkohdeluku (CI) mittaa kohteen kuulumista tehokkaisiin portfolioihin» Ydinkohteille 100 %, ulkokohteille 0 %, rajatapauksille 0<CI<100 % FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 28
RPM-menetelmän perusidea Paljon kohdeehdokkaita Useita arviointikriteerejä Rajoituksia kohdeverkostolle Vaihteluvälit kohdearvioihin Karkeita linjauksia kriteerien tärkeydestä Lasketaan tehokkaat kohdeverkostot Ydinkohteet valitaan Rajatapaukset keskitetään analyysi näihin Ulkokohteet hylätään Tarkennetaan informaatiota Päivitetään tehokkaat portfoliot Aiemmin valitut Ydinkohteet Ulkokohteet Aiemmin hylätyt Päätössäännöt, heuristiikat Neuvottelu, mallin ulkopuoliset tekijät Valitaan Ei valita Epävarmuuksien mallintaminen: Ennakoiva herkkyysanalyysi Karkeilla arvioilla liikkeelle Vaiheittainen valinta / analyysi: Läpinäkyvyys kohdeehdokkaiden suhteen Alustavia tuloksia välivaiheissa Valinnanvaraa rajatapauksista Rajataan neuvottelujoukkoa Tilaa joustavalle iteroinnille alkuperäislähde: Liesiö ym. (2006) FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 29
RPM luonnonarvokaupassa (1/2) Kohteilta kerättävää informaatiota voidaan soveltaa jo epätarkkanakin Nyt epätarkkuudet ohitettu epäjatkuvilla arvofunktioilla Eri asiantuntijoiden näkemykset kriteerien keskinäisestä tärkeydestä voidaan huomioida mallissa Kriteerien tärkeyksien määrittelyssä suuria eroja Nykymalleissa ei herkkyysanalyysia Mahdollisuus spatiaalisten tekijöiden huomioimiseen FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 30
RPM luonnonarvokaupassa (2/2) Selvät tapaukset voidaan hyväksyä / hylätä nopeasti kohteen tarjoamisen jälkeen Muut portfoliotason analyysiin Laskentataakka pienenee Menetelmän välituloksilla voidaan kohdentaa tarkemman informaation hankinta oikeisiin kohde-ehdokkaisiin Kohtelee metsänomistajia tasapuolisesti Läpinäkyvä analyysi ja perustellut päätökset FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 31
Viitteet Gustafsson ja Nummi (2004a). Luonnonarvokauppa vuonna 2003. Luonnonarvokaupan kokeilun vuosiraportti Gustafsson ja Nummi (2004b). Luonnonarvokauppa vuonna 2004. Luonnonarvokaupan kokeilun vuosiraportti Juutinen (2005). Luonnonarvokaupan kustannustehokkuus: kokeiluhanke Lounais- Suomen metsäkeskuksen alueella. Metsätieteen aikakauskirja 2/2005, s. 163 174 Juutinen, Horne, Koskela, Mationaho, Mäntymaa ja Mönkkönen (2005). Metsänomistajien näkemyksiä luonnonarvokaupasta: kyselytutkimus luonnonarvokaupan kokeiluhankkeeseen osallistuneille. Metlan työraportteja 18 Liesiö, Mild ja Salo (2006). Programming for Robust Portfolio Modeling and Project Selection, European Journal of Operational Research (to appear) Pöyhönen, M. ja Hämäläinen, R. P. (2001). On the Convergence of Multiattribute Weighting Methods, European Journal of Operational Research 129, s. 569 585 FORS-iltapäiväseminaari 24.5.2006 32