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《山东农业大学》 2011年
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双层规划模型在山东省杨树速生丰产林经营规划中的应用研究

翟文元  
【摘要】:本文以山东省杨树人工林为研究对象,以matlab软件为应用平台,运用森林经理学相关原理,探讨了杨树区域化经营的研究方法,成功建立了杨树速生丰产林经营双层规划模型,并应用双层遗传算法成功求解了该模型。在此基础上,把价格风险整合到模型中,并应用蒙特卡洛模拟价格风险因子。最后给出了两个速生丰产林应用实例,证明了所建模型及遗传算法的科学性。 主要研究内容与结论如下: 1、结合山东省杨树速生丰产林经营规模小、经营权分散等现实经营情况,根据双层模型的建模原理及技术,建立了杨树速生丰产林经营决策双层规划模型。模型的上层决策者为林业局等县级行政单位,目标是使整个县级区域内的速生丰产林龄级结构合理化。下层决策者为各乡镇速生丰产林经营联合体,目标是在满足上层限额采伐的条件下,使采伐收入最大化。此模型的目的是探索如何在改善不合理的林龄结构的同时,最大化速生丰产林经营联合体的经济效益。以实现科学的统一规划、确定速生丰产林发展的合理模式,同时为广大个体林主进行合作经营提供决策技术和方法支持,从而实现区域内速生丰产林的永续利用,进而实现大区域水平上的可持续发展。 2、在建立杨树速生丰产林经营决策双层规划模型的基础上,结合收集的近十年速生丰产林木材价格的数据,把价格风险因子纳入模型,建立不确定性双层规划模型,应用蒙特卡洛模拟价格因子。蒙特卡洛模拟的具体步骤包括:(1)建立随机概率模型;(2)产生随机数;(3)进行随机抽样模拟;(4)遗传算法求解模型。 3、对建立的杨树速生丰产林经营决策双层规划模型及不确定性双层规划模型,采用双层遗传算法对其进行求解。首先在上层约束范围内产生一组上层变量,在此基础上由下层应用遗传算法寻优;然后将优化的结果反馈到上层,由上层计算其目标值和适应度,并继续应用遗传算法对上层进行优化,最后输出优化后的最优解。 4、最后,通过实例分析对建立的双层规划模型和不确定性双层规划模型的科学性进行了检验,同时对算法的有效性进行了验证。通过实例结果可知,所建立的双层规划模型具有较好的实用性,在整体龄级结构得到较好改善的情况下,下层各经营者的经济效益也比较显著。并且龄级结构改善的越好,经济效益的损失就越大。并且对限额采伐的影响进行了试验,结果表明:限额采伐约束的放松可以使龄级结构得到更好的改善。 另外对价格风险因子的模拟实验也充分证明了蒙特卡洛模拟的有效性。在价格风险状况下,龄级结构能够得到较好的改善,并且相比较固定价格时,经济收益有所增加。通过对价格风险因子的不确定性进行模拟,不仅能更真实的贴近现实情况,最小化收获经济效益的风险,而且能更全面的认识价格风险因子,进而更准确的做出经营决策。
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