模拟退火算法在白河林业局森林经营规划中的应用

论文摘要

对森林实施可持续经营逐渐成为社会关注的焦点，森林经营工作中也充分体现了森林可持续经营的重要性。为了确定森林是否是可持续经营，建立森林经营的决策模型，准确地描述出未来的森林经营活动，同时预测出在其影响下的森林生长、采伐及年龄结构信息，本文将模拟退火算法应用于森林经营规划之中。该算法是一种新的随机搜索方法，它是近年来提出的一种适合于解决大规模组合优化问题的通用而有效的近似算法。与以往的近似算法相比，模拟退火算法具有描述简单、使用灵活、运用广泛、运行效率高和较少受到初始条件约束等优点。该算法的优化性能主要涉及状态产生函数、状态接受函数和温度更新函数，以及内循环准则和外循环准则，这些环节的设计将决定模拟退火算法的快速性、收敛性和鲁棒性等。本文以将吉林省白河林业局为例，将模拟退火算法应用于森林经营规划问题当中。利用1987、1999和2000年白河林业局森林调查数据，在已有的森林生长模型基础上，针对当地的森林资源经营状况，在符合采伐年龄与斑块面积限制条件下，以年产木材产量的最大化为优化目标，在模拟退火算法的基础上建立合理的森林经营决策计算模型。根据计算机模拟结果，进行森林采伐规划分析，得到白河林业局未来200年森林年龄结构变化趋势，高效准确地获得森林经营方案，从长远的角度出发，使森林在满足社会、经济和环境要求的前提下达到可持续的状态。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的、意义和内容
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.2.3 研究内容
• 1.3 森林经营规划问题的研究现状
• 1.3.1 蒙特卡洛整数规划的应用
• 1.3.2 模拟退火算法的应用
• 1.3.3 遗传算法的应用
• 1.3.4 禁忌搜索算法的应用
• 1.3.5 其他算法的应用
• 2 研究地区概况
• 2.1 自然地理条件
• 2.2 气候
• 2.3 土壤
• 2.4 森林类型
• 2.5 森林资源状况
• 3 数据的来源和处理
• 3.1 数据来源
• 3.2 处理方法
• 3.2.1 标准地各调查因子统计
• 3.2.2 林分生长模型
• 4 模拟退火算法解决森林经营规划问题
• 4.1 模拟退火算法的基本理论
• 4.1.1 模拟退火算法的物理基础
• 4.1.2 模拟退火算法的原理
• 4.1.3 算法的计算流程
• 4.1.4 冷却进度表参数的选取
• 4.2 模拟退火算法的改进
• 4.3 模拟退火算法在森林经营规划中的应用
• 4.3.1 数学模型
• 4.3.2 新解的产生和参数选择
• 5 模拟退火算法的计算机仿真实现
• 5.1 程序结构及其主要流程
• 5.2 执行步骤
• 6 仿真结果及分析
• 6.1 方案1-全部林地用于木材生产
• 6.2 方案2-不采伐禁伐林
• 6.3 方案3-不采伐禁伐林和限伐林
• 6.4 方案4-分类经营
• 7 结论与讨论
• 7.1 结论
• 7.2 讨论
• 参考文献
• 作者简介
• 第一导师简介
• 第二导师简介
• 致谢