遗传算法在森林收获调整中的应用以及软件的研究
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摘要
森林是一个复杂的生态系统，只有具备合理的系统结构，特别是森林的时间结构，才能最终实现森林资源多效益的永续利用。收获调整是建立合理森林结构的途径，谋求均衡的时间结构是森林收获调整的主要目标。
决策的目标随着决策的性质、类型、管理者的哲学观念，特别是随着决策所处的环境条件而变化，决策往往不可能存在一个单一的目标，而是一系列的多目标决策问题。解决多目标优化问题的传统方法是将多目标转化为单目标处理，往往只能得到一个解，一般不能保证Pareto最优性，即使最优化求解很成功。
本文针对森林收获调整这种大型复杂系统的决策问题，分析了传统解决收获调整问题的缺点，建立收获调整的多目标规划模型。作为一种智能优化算法，遗传算法的内在并行机制及全局优化的特点适合于多目标规划问题的解决，特别是目标函数多、数学表达式非线性性或不明确、优化变量多、常规方法难以奏效的复杂场合。本文在解决森林收获调整问题中，首次引入了Pareto多目标遗传算法，分析了多目标优化的原理、多目标规划的特点以及多目标规划的建模步骤；讨论了Pareto多目标遗传算法以及多目标规划的求解算法在寻优上的实用性；特别讨论了群体初始化、评价函数、选择算子、交叉算子、变异算子以及迁移算子等关键步骤。
本文严格遵循软件工程的方法和视调整最终目标是实现森林资源永续利用的思想，研究和开发了基于Visual basic语言的微机软件系统，并给出了实际算例及其分析。系统结构分为3个层次：用户操作界面层，模型应用层和事物处理层。该系统以龙岩市连城邱家山林场为测试对象，所得的非劣解为三维曲球面上的点，实验结果表明，该算法是可行、有效的，而且能为决策者提供满意解。
The forest is a complex ecosystem,only then has the reasonable system structure,specially the forest time structure,can finally realize the forest resources multi-benefits to continue forever the use. The harvest adjustment is the establishment reasonable forest structure way,seeks the balanced time structure is the forest harvest adjustment essential target.
The policy-making goal along with the policy-making nature,the type,superintendent's philosophy idea,specially the environmental condition which locates along with the decision-making changes,the decision-making often not impossible to have a sole goal,but is a series of multi-objective decision making question. Solves the multi-objective optimization question traditional method is transforms the multi-objectives as simple target processing,often only can obtain a solution,cannot guarantee the Pareto optimality generally,even if the optimization solves very successfully.
This article adjusts this kind of large-scale complex system in view of the forest harvest the policy-making question,has analyzed the traditional solution harvest adjustment question shortcoming,establishes the harvest adjustment the multi-objective programming model. As one kind of intelligent optimization algorithm,the genetic algorithm intrinsic parallel mechanism and the global optimization characteristic suits in the multi-objective programming question solution,specially the objective function many, the mathematical expression non-linearity or is not clear about the complex situation which,the optimized variable many,the conventional method is effective with difficulty. This article in the solution forest harvest adjustment question,has for the first time introduced the pareto multi-objective genetic algorithm,has analyzed principle,multi-objective programming characteristic as well as the multi-objective programming modelling step which the multi-objectives optimize;Discussed the Pareto multi-objective genetic algorithm as well as the multi-objective programming solution algorithm in the optimization usability;Discussed the community initialization,the appraisal function,the choice operator, the overlapping operator,the variation operator as well as the migration operator specially and so on the essential step.
This article strict deference software engineering method and regards the adjustment ultimate objective is realizes the forest resources to continue forever the use the thought,studied and has developed based on Visual the basic language microcomputer software system,and has given the actual example and the analysis. The system structure divides into 3 levels:User operation boundary layer, model application layer and thing processing level. This system take Longyan Lian Chengqiu the family mountain tree farm as the test object,the obtained non-poor solution for the three dimensional tune spherical surface in spot,the experimental result indicated,this algorithm is feasible,effective,moreover can provide the satisfactory solution for the policy-maker.
决策的目标随着决策的性质、类型、管理者的哲学观念，特别是随着决策所处的环境条件而变化，决策往往不可能存在一个单一的目标，而是一系列的多目标决策问题。解决多目标优化问题的传统方法是将多目标转化为单目标处理，往往只能得到一个解，一般不能保证Pareto最优性，即使最优化求解很成功。
本文针对森林收获调整这种大型复杂系统的决策问题，分析了传统解决收获调整问题的缺点，建立收获调整的多目标规划模型。作为一种智能优化算法，遗传算法的内在并行机制及全局优化的特点适合于多目标规划问题的解决，特别是目标函数多、数学表达式非线性性或不明确、优化变量多、常规方法难以奏效的复杂场合。本文在解决森林收获调整问题中，首次引入了Pareto多目标遗传算法，分析了多目标优化的原理、多目标规划的特点以及多目标规划的建模步骤；讨论了Pareto多目标遗传算法以及多目标规划的求解算法在寻优上的实用性；特别讨论了群体初始化、评价函数、选择算子、交叉算子、变异算子以及迁移算子等关键步骤。
本文严格遵循软件工程的方法和视调整最终目标是实现森林资源永续利用的思想，研究和开发了基于Visual basic语言的微机软件系统，并给出了实际算例及其分析。系统结构分为3个层次：用户操作界面层，模型应用层和事物处理层。该系统以龙岩市连城邱家山林场为测试对象，所得的非劣解为三维曲球面上的点，实验结果表明，该算法是可行、有效的，而且能为决策者提供满意解。
The forest is a complex ecosystem,only then has the reasonable system structure,specially the forest time structure,can finally realize the forest resources multi-benefits to continue forever the use. The harvest adjustment is the establishment reasonable forest structure way,seeks the balanced time structure is the forest harvest adjustment essential target.
The policy-making goal along with the policy-making nature,the type,superintendent's philosophy idea,specially the environmental condition which locates along with the decision-making changes,the decision-making often not impossible to have a sole goal,but is a series of multi-objective decision making question. Solves the multi-objective optimization question traditional method is transforms the multi-objectives as simple target processing,often only can obtain a solution,cannot guarantee the Pareto optimality generally,even if the optimization solves very successfully.
This article adjusts this kind of large-scale complex system in view of the forest harvest the policy-making question,has analyzed the traditional solution harvest adjustment question shortcoming,establishes the harvest adjustment the multi-objective programming model. As one kind of intelligent optimization algorithm,the genetic algorithm intrinsic parallel mechanism and the global optimization characteristic suits in the multi-objective programming question solution,specially the objective function many, the mathematical expression non-linearity or is not clear about the complex situation which,the optimized variable many,the conventional method is effective with difficulty. This article in the solution forest harvest adjustment question,has for the first time introduced the pareto multi-objective genetic algorithm,has analyzed principle,multi-objective programming characteristic as well as the multi-objective programming modelling step which the multi-objectives optimize;Discussed the Pareto multi-objective genetic algorithm as well as the multi-objective programming solution algorithm in the optimization usability;Discussed the community initialization,the appraisal function,the choice operator, the overlapping operator,the variation operator as well as the migration operator specially and so on the essential step.
This article strict deference software engineering method and regards the adjustment ultimate objective is realizes the forest resources to continue forever the use the thought,studied and has developed based on Visual the basic language microcomputer software system,and has given the actual example and the analysis. The system structure divides into 3 levels:User operation boundary layer, model application layer and thing processing level. This system take Longyan Lian Chengqiu the family mountain tree farm as the test object,the obtained non-poor solution for the three dimensional tune spherical surface in spot,the experimental result indicated,this algorithm is feasible,effective,moreover can provide the satisfactory solution for the policy-maker.
引文
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