基于模拟退火算法的森林多目标经营规划模拟
发布时间：2021-04-20 20:44
森林经营规划目的是在有限森林资源基础上实现资源的最大化利用,但长期以来的森林经营规划研究仅重森林生态系统的木材生产功能,而忽视了森林生态系统所能提供的其他生态和社会效益,如野生动物生境保护、水源涵养以及娱乐消遣等。近些年来,随着全球气候及环境变化问题的日益突出,森林生态系统的碳汇功能正受到越来越多的重视。2015年,来自全球195个国家代表一致通过了应对气候变化的《巴黎协定》,森林在缓解气候变化中的作用得到进一步强化。为此,我国政府提出2030年使森林蓄积量比2005年增加45亿立方米的目标,但现阶段我国可造林面积已严重不足,在此背景下通过积极地森林经营措施来提高森林的蓄积量已成为唯一出路。因此,建立环境友好型的森林规划模型已成为当前森林经营研究中亟待解决的问题。为此,本研究以大兴安岭地区塔河林业局盘古林场为研究对象,以森林碳储量、木材收获和森林经营措施的时空分布为目标,建立森林多目标规划模型;研究基于模拟退火算法的森林多目标规划求解方法,分析其主要参数在解决森林空间和非空间规划模型中的敏感性,并提出关键参数的合理优化配置体系;最后,将GIS技术、多目标规划模型和启发式算法进行有机结合...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 森林碳储量研究现状
1.2.1 国家或区域尺度
1.2.2 林分尺度
1.2.3 单木尺度
1.2.4 经营措施影响
1.3 森林经营规划研究现状
1.3.1 森林多目标规划基本问题
1.3.2 森林多目标规划模型
1.3.3 森林多目标规划模型求解算法
1.3.4 森林碳目标的规划研究现状
1.4 研究主要内容和技术路线
2 研究区概况
2.1 自然条件
2.2 森林资源概况
2.3 森林经营历史
3 森林空间规划经营理论
3.1 森林规划问题中相关名词定义
3.2 空间邻接关系
3.3 规划模型分类
3.3.1 模型Ⅰ
3.3.2 模型Ⅱ
3.3.3 模型Ⅲ
3.4 空间规划模型
3.4.1 单位限制模型URM
3.4.2 面积限制模型ARM
3.4.3 其他模型
4 模拟退火算法参数敏感性研究
4.1 材料方法
4.1.1 规划模型
4.1.2 模拟数据
4.1.3 模拟退火算法
4.1.4 模拟参数
4.2 结果与分析
4.2.1 参数敏感性
4.2.2 最优参数值敏感性
4.2.3 求解效率敏感性
4.3 本章小结
5 模拟退火算法不同邻域搜索技术比较研究
5.1 材料与方法
5.1.1 森林规划问题
5.1.2 启发式技术
5.1.3 数据描述
5.1.4 统计分析
5.2 结果与分析
5.2.1 模拟数据
5.2.2 真实数据
5.3 本章小结
6 模拟退火算法逆转搜索与邻域搜索技术比较研究
6.1 材料与方法
6.1.1 数据收集
6.1.2 规划问题
6.1.3 优化算法
6.1.4 统计分析
6.2 结果与分析
6.2.1 逆转/交换次数的影响
6.2.2 不同方法的求解效率
6.3 本章小结
7 基于效用函数理论的森林多目标规划经营模拟
7.1 方法与材料
7.1.1 模拟数据
7.1.2 林分生长与收获模型
7.1.3 数学规划模型
7.1.4 结果评估
7.1.5 启发式算法
7.2 结果与分析
7.3 本章小结
8 森林多目标规划模拟系统（FMPS）
8.1 FMPS简介
8.2 林分生长模拟
8.3 森林经营规划
8.4 软件帮助及版权声明
8.5 模拟实例
结论
本研究创新点
本研究存在的不足
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
东北林业大学博士学位论文修改情况确认表
【参考文献】：
期刊论文
[1]大兴安岭塔河地区雷击火发生驱动因子综合分析[J]. 郭福涛,苏漳文,马祥庆,宋禹辉,孙龙,胡海清,杨婷婷. 生态学报. 2015(19)
[2]基于Ripley L和O-ring函数的森林景观空间分布格局及其关联性[J]. 董灵波,刘兆刚,张博,袁野,孙云霞. 应用生态学报. 2014(12)
[3]小兴安岭谷地云冷杉林的碳密度与生产力[J]. 蔡慧颖,邸雪颖,金光泽. 应用生态学报. 2014(10)
[4]陕西省森林植被碳储量、碳密度及其空间分布格局[J]. 曹扬,陈云明,晋蓓,渠美. 干旱区资源与环境. 2014(09)
[5]不同森林经营模式对丹清河林场天然次生林碳贮量的影响[J]. 戎建涛,何友均. 林业科学. 2014(09)
[6]宁夏贺兰山自然保护区青海云杉林的有机碳储量[J]. 季波,王继飞,何建龙,许浩,李娜,张源润. 草业科学. 2014(08)
[7]太岳山森林碳储量随树种组成的变化规律[J]. 郭超,周志勇,康峰峰,孙建新. 生态学杂志. 2014(08)
[8]基于非线性度量误差的杉木相容性生物量模型[J]. 蔡兆炜,孙玉军,施鹏程. 东北林业大学学报. 2014(09)
[9]透光抚育对长白山“栽针保阔”红松林植被碳储量影响[J]. 牟长城,庄宸,韩阳瑞,张晓亮,佟静秋,程家友,曹万亮. 植物研究. 2014(04)
[10]黔东南典型林分碳储量及其分布[J]. 王伊琨,赵云,马智杰,戴群莉,廖雪菲,吕志远,王高敏,查同刚. 北京林业大学学报. 2014(05)
博士论文
[1]黑龙江省森林碳储量空间分布研究[D]. 刘畅.东北林业大学 2014
[2]兴安落叶松天然林碳密度与碳平衡研究[D]. 王飞.内蒙古农业大学 2013
[3]森林景观斑块边缘效应和耦合机理研究[D]. 赵春燕.中南林业科技大学 2012
[4]中国主要森林生态系统碳储量和碳收支评估[D]. 赵敏.中国科学院研究生院（植物研究所） 2004
[5]森林空间结构分析与优化经营模型研究[D]. 汤孟平.北京林业大学 2003
硕士论文
[1]火烧干扰对大兴安岭落叶松苔草湿地生态系统碳储量的影响[D]. 包旭.东北林业大学 2013
[2]内蒙古大青山白桦单木生物量模型及碳储量的研究[D]. 李建强.内蒙古农业大学 2010
本文编号：3150372
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 森林碳储量研究现状
1.2.1 国家或区域尺度
1.2.2 林分尺度
1.2.3 单木尺度
1.2.4 经营措施影响
1.3 森林经营规划研究现状
1.3.1 森林多目标规划基本问题
1.3.2 森林多目标规划模型
1.3.3 森林多目标规划模型求解算法
1.3.4 森林碳目标的规划研究现状
1.4 研究主要内容和技术路线
2 研究区概况
2.1 自然条件
2.2 森林资源概况
2.3 森林经营历史
3 森林空间规划经营理论
3.1 森林规划问题中相关名词定义
3.2 空间邻接关系
3.3 规划模型分类
3.3.1 模型Ⅰ
3.3.2 模型Ⅱ
3.3.3 模型Ⅲ
3.4 空间规划模型
3.4.1 单位限制模型URM
3.4.2 面积限制模型ARM
3.4.3 其他模型
4 模拟退火算法参数敏感性研究
4.1 材料方法
4.1.1 规划模型
4.1.2 模拟数据
4.1.3 模拟退火算法
4.1.4 模拟参数
4.2 结果与分析
4.2.1 参数敏感性
4.2.2 最优参数值敏感性
4.2.3 求解效率敏感性
4.3 本章小结
5 模拟退火算法不同邻域搜索技术比较研究
5.1 材料与方法
5.1.1 森林规划问题
5.1.2 启发式技术
5.1.3 数据描述
5.1.4 统计分析
5.2 结果与分析
5.2.1 模拟数据
5.2.2 真实数据
5.3 本章小结
6 模拟退火算法逆转搜索与邻域搜索技术比较研究
6.1 材料与方法
6.1.1 数据收集
6.1.2 规划问题
6.1.3 优化算法
6.1.4 统计分析
6.2 结果与分析
6.2.1 逆转/交换次数的影响
6.2.2 不同方法的求解效率
6.3 本章小结
7 基于效用函数理论的森林多目标规划经营模拟
7.1 方法与材料
7.1.1 模拟数据
7.1.2 林分生长与收获模型
7.1.3 数学规划模型
7.1.4 结果评估
7.1.5 启发式算法
7.2 结果与分析
7.3 本章小结
8 森林多目标规划模拟系统（FMPS）
8.1 FMPS简介
8.2 林分生长模拟
8.3 森林经营规划
8.4 软件帮助及版权声明
8.5 模拟实例
结论
本研究创新点
本研究存在的不足
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
东北林业大学博士学位论文修改情况确认表
【参考文献】：
期刊论文
[1]大兴安岭塔河地区雷击火发生驱动因子综合分析[J]. 郭福涛,苏漳文,马祥庆,宋禹辉,孙龙,胡海清,杨婷婷. 生态学报. 2015(19)
[2]基于Ripley L和O-ring函数的森林景观空间分布格局及其关联性[J]. 董灵波,刘兆刚,张博,袁野,孙云霞. 应用生态学报. 2014(12)
[3]小兴安岭谷地云冷杉林的碳密度与生产力[J]. 蔡慧颖,邸雪颖,金光泽. 应用生态学报. 2014(10)
[4]陕西省森林植被碳储量、碳密度及其空间分布格局[J]. 曹扬,陈云明,晋蓓,渠美. 干旱区资源与环境. 2014(09)
[5]不同森林经营模式对丹清河林场天然次生林碳贮量的影响[J]. 戎建涛,何友均. 林业科学. 2014(09)
[6]宁夏贺兰山自然保护区青海云杉林的有机碳储量[J]. 季波,王继飞,何建龙,许浩,李娜,张源润. 草业科学. 2014(08)
[7]太岳山森林碳储量随树种组成的变化规律[J]. 郭超,周志勇,康峰峰,孙建新. 生态学杂志. 2014(08)
[8]基于非线性度量误差的杉木相容性生物量模型[J]. 蔡兆炜,孙玉军,施鹏程. 东北林业大学学报. 2014(09)
[9]透光抚育对长白山“栽针保阔”红松林植被碳储量影响[J]. 牟长城,庄宸,韩阳瑞,张晓亮,佟静秋,程家友,曹万亮. 植物研究. 2014(04)
[10]黔东南典型林分碳储量及其分布[J]. 王伊琨,赵云,马智杰,戴群莉,廖雪菲,吕志远,王高敏,查同刚. 北京林业大学学报. 2014(05)
博士论文
[1]黑龙江省森林碳储量空间分布研究[D]. 刘畅.东北林业大学 2014
[2]兴安落叶松天然林碳密度与碳平衡研究[D]. 王飞.内蒙古农业大学 2013
[3]森林景观斑块边缘效应和耦合机理研究[D]. 赵春燕.中南林业科技大学 2012
[4]中国主要森林生态系统碳储量和碳收支评估[D]. 赵敏.中国科学院研究生院（植物研究所） 2004
[5]森林空间结构分析与优化经营模型研究[D]. 汤孟平.北京林业大学 2003
硕士论文
[1]火烧干扰对大兴安岭落叶松苔草湿地生态系统碳储量的影响[D]. 包旭.东北林业大学 2013
[2]内蒙古大青山白桦单木生物量模型及碳储量的研究[D]. 李建强.内蒙古农业大学 2010
本文编号：3150372
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