港口与城市互动发展优化模型及算法研究

论文摘要

港城互动存在两种截然相反的作用力：一种是经济上的相互促进、共同发展的推动力,另一种则是资源和环境方面相互阻碍、相互限制的约束力；这两种作用力互为依托又相互制约,构成了港城互动的基本矛盾作用机理。目前,国内有关港城互动的优化研究大多关注港、城之间的经济发展的相互推动作用,忽略了两者在资源消耗、环境污染方面的相互制约作用,因而存在明显的局限。为此,本文构建了具有辩证思想的港城互动发展优化模型及算法,具体研究要点如下：第一,从科学发展观出发,根据绿色理念的基本研究思路,指出应综合考虑港城互动过程中的经济发展、资源消耗及环境污染等三方面对港城互动发展进行优化。用以解决现有港城互动研究中单纯考虑经济发展,忽视资源节约及环境保护的局限。这种优化思路体现了更为符合客观实际的辩证优化思维模式,为优化模型及求解算法的研究提供了理论支持。第二,当前在学术界,港城互动优化的实现大多以定性分析为主,缺少以解析推理为主线的定量化研究。为解决这一问题,本论文依据绿色理念的辩证优化思维模式,综合运用绿色GDP与投入产出法,构建了港城互动发展多阶段动态优化模型。模型中,绿色GDP用于构建模型的优化目标函数；投入产出法则用于描述模型的约束条件。第三,由于存在时间变量,需要综合模拟港城互动发展的时间历程对模型进行优化。因此在模型的求解中,本论文引入了遗传算法及系统动力学构建了港城互动动态优化算法。其中,遗传算法用于制定模型在可行域范围内解的搜索规则；系统动力学则用于模拟港城之间产业发展的动态变化过程,获得计算评价函数所需的各种参数。第四,为验证模型,本论文以我国上海地区的港城互动为实例,对文中提出的优化模型及求解算法进行了实证研究。实证研究表明,该优化模型及求解算法可以综合考虑经济发展、资源节约及环境保护等多方面内容对港城互动开展优化研究,其优化结果更为科学合理,可以为相关部门的港城互动发展规划提供有效的定量化决策支持。本论文研究重点为如何在考虑经济、资源、环境等三方面构建港城互动定量优化模型及求解方法。从效果上看,该模型较为充分的体现了港城互动的科学发展观,算法能够在保证全局搜索的前提下获得较佳的满意解,可以满足港城互动优化的实践需求,具有明显的理论及实践意义。

论文目录

• 创新点摘要
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 有关研究的进展
• 1.2.1 关于港城互动发展研究
• 1.2.2 关于多目标优化研究
• 1.2.3 关于投入产出分析研究
• 1.2.4 关于遗传算法研究
• 1.2.5 现有研究存在的问题
• 1.3 本文研究内容、方法与基本框架
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 技术路线
• 1.3.4 文章结构
• 第2章 港城互动发展模型优化方法
• 2.1 港城互动发展静态优化模型
• 2.1.1 投入产出方法的基本原理
• 2.1.2 多目标优化模型的构建
• 2.1.3 多目标优化模型的转化
• 2.2 港城互动发展动态优化模型
• 2.2.1 动态优化的基本概念
• 2.2.2 动态优化模型的构建
• 第3章 港城互动发展模型求解方法
• 3.1 港城互动发展系统动力学预测模型
• 3.1.1 系统动力学的基本原理
• 3.1.2 港城互动发展预测模型的建立
• 3.2 基于遗传算法的港城互动优化模型求解
• 3.2.1 遗传算法的基本原理
• 3.2.2 遗传算法求解港城互动发展优化模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 港城互动发展优化实证研究——以上海为例
• 4.1 上海市港城互动发展状况分析
• 4.1.1 上海城市的发展
• 4.1.2 上海港口的发展
• 4.1.3 上海港城互动的发展
• 4.2 上海市港城互动发展的优化
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 模型的求解
• 4.2.3 港城互动发展的对策及建议
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 未来展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢