森林經(jīng)營的管理決策

1、12345 67 從表的計算可見，采用最大最大準則選擇的是收益最大的方從表的計算可見，采用最大最大準則選擇的是收益最大的方案案a3，其最優(yōu)值其最優(yōu)值Ra=150，即跡地干凈且不用投入，體現(xiàn)出決策即跡地干凈且不用投入，體現(xiàn)出決策人對自然狀態(tài)的樂觀估計和冒險精神（少投入多產(chǎn)出）。相反，人對自然狀態(tài)的樂觀估計和冒險精神（少投入多產(chǎn)出）。相反，采用最大最小準則選擇了方案采用最大最小準則選擇了方案 a1，即從最壞情況（即從最壞情況（s1）出發(fā)找出發(fā)找一個最好的方案一個最好的方案,其最優(yōu)值其最優(yōu)值Rb=20。反映了決策人比較穩(wěn)妥保守。反映了決策人比較穩(wěn)妥保守。期望值準則是一個較理性的方法，它在掌握自然狀態(tài)

2、信息的基期望值準則是一個較理性的方法，它在掌握自然狀態(tài)信息的基礎(chǔ)上，進行概率意義上的最優(yōu)化，最終選擇的是方案礎(chǔ)上，進行概率意義上的最優(yōu)化，最終選擇的是方案a2，其最其最優(yōu)值為優(yōu)值為Rd=69。應該指出：期望值準則決策的效果取決于狀態(tài)應該指出：期望值準則決策的效果取決于狀態(tài)概率準確與否。概率準確與否。89101112131415伐成、植幼、生長伐成、植幼、生長 圖10-1 理想森林結(jié)構(gòu)及其永續(xù)利用（一個輪伐期）示意圖 16 圖10-2 非理想森林結(jié)構(gòu)及其經(jīng)營過程（一個輪伐期）示意圖伐成、植幼、生長伐成、植幼、生長1718n例10-2 同齡林結(jié)構(gòu)調(diào)整問題n已知:一個同齡林經(jīng)營單位的面積結(jié)構(gòu)和收獲表

3、如表10-5。經(jīng)營規(guī)程要求：在一個分期內(nèi)應采伐光最老齡（成熟）林分（III齡級），且及時更新。試尋找一個收獲調(diào)整方案，使得在3個分期內(nèi)把森林調(diào)整到理想森林結(jié)構(gòu)，即第3分期末經(jīng)營單位各齡級面積均衡，并且3個分期木材總收獲量最大。19表表10-5 經(jīng)營單位期初面積齡級結(jié)構(gòu)和單位面積收獲表經(jīng)營單位期初面積齡級結(jié)構(gòu)和單位面積收獲表設(shè)設(shè)xij ：第第i分期采伐第分期采伐第j齡級森林的面積。其中齡級森林的面積。其中i=1,2,3; j=1,2,3 ui ：第第i分期更新面積。其中分期更新面積。其中i=1,2,3齡級(組)I(幼)II（中）III（成）面積(hm2)1330059004500單 位 蓄 積（

4、m3/ hm2）10028040020根據(jù)經(jīng)營規(guī)程要求，表10-6 列出了該經(jīng)營單位森林結(jié)構(gòu)（保留面積表含更新面積）、變化表和經(jīng)營活動（采伐面積表）。其中，第i分期的更新面積ui = xi1 +xi2 +xi3 （i=1,2,3）。初始齡級初始面積保留面積表采伐面積表 x31 +x32 +x33 x21 +x22 +x23x21 +x22 +x23-x31 x31 x11 +x12 +x13x11 +x12 +x13 -x21x11 +x12 +x13 -x21 -x32 x21x32I1330013300 -x1113300 -x11 x2213300 -x11 x22 -x33x11x22

5、x33II59005900 -x125900 x12-x23 x12x23 III45004500 -x13 x13 分期0123123表10-6 保留面積與采伐面積表 21方案1：xij =0 其中i=1,2,3; j=1,2,3 無人工干預，任其自然生長。可能但不符合經(jīng)營規(guī)程要求。方案2：x11 =13300；x12 =5900，x13 =4500，其它xij =0 符合經(jīng)營規(guī)程要求，但不符合調(diào)整要求3線性規(guī)劃模型（Linear Programming簡作LP）比如大家都知道的定周問題：用有限長度的席子，圍一個面積最大的矩形院子。它可以被敘述成為數(shù)學規(guī)劃（MP）問題。首先，設(shè)矩形院子的長和

6、寬分別為x和y。則x和y是可為人控制的因素，被稱作決策變量決策變量。由于席子長度有限，所以x和y 取值也受到限制。不妨設(shè)席子總長為L，則x和y 滿足x+yL/2，這些含決策變量的數(shù)學方程式被稱為約束約束。顯然，x和y取值不同，院子的面積xy的大小就不一樣。我們的目標是尋找使面積（xy）最大的設(shè)計方案，數(shù)學記為max z= (xy)，稱z=(xy)為目標函數(shù)目標函數(shù)（決策變量的函數(shù)）。 22目標：3個分期總收獲量最大3131maxijijx=（x11 +x12 +x13）+（x21 +x22 +x23）+（x31 +x32 +x33） （10-5）約束： a. a. 第3分期末各齡級面積均衡 1

7、) I齡級面積 x31 +x32 +x33 =79002) II齡級面積 x21 +x22 +x23-x31 =7900 3) III齡級面積 x11 +x12 +x13 -x21 -x32 =7900a. b.每個分期采伐光III齡級林分234) 第3分期 x13 =4500 5) 第2分期 x12 +x23 =5900 6) 第1分期 x11 +x22 +x33 =13300 c. 采伐面積非負 7）xij 0 i=1,2,3; j=1,2,3 數(shù)學上稱滿足約束1）7）的向量X=（x11, x12,x33）T為線性規(guī)劃（LP1）的可行解可行解。例如：X*=（0，5900，4500，0，79

8、00，0，0，2500，5400）T就是一個可行解（代入1）7）可使等式成立），即它是一個符合要求的收獲調(diào)整方案，告訴我們何時伐、伐多少等, 其目標值（代入（10-5）式）為8524000（m3）。而X=（13300，0，4500，4900，0，5900，7900，0，0）T也是一個可行解，但它的目標值為7270000（m3）。雖然X、X*都是符合要求的收獲調(diào)整方案，但采用X*比X要好，因為它的總收獲量要大，數(shù)學上稱X*比X要優(yōu)。 a. b.每個分期采伐光III齡級林分24在數(shù)學上求解線性規(guī)劃通常要利用所謂的單純形法（比求解多元一次方程組復雜得多），并且一般需依賴計算機例如Lindo就是一個流

9、行的數(shù)學規(guī)劃軟件包；Microsoft OFFICE中的Excel也提供了規(guī)劃求解辦法。 下面以（LP1）為例說明用Excel如何求解線性規(guī)劃問題。 1)啟動Excel：新建一個工作簿，打開一個空工作表sheet1，并在sheet1上建立（LP1）模型數(shù)據(jù)和公式（如圖10-4）。 2)打開Excel的“工具（T）”欄的“規(guī)劃求解（V）”菜單（如圖10-5） 3)按模型要求輸入目標函數(shù)、決策變量（可變單元格）、約束等單元地址（如圖10-6）后，選擇“求解（S）”按鈕即可。 4)計算結(jié)果如圖10-7所示 .25其中，第4行（b4：j4）顯示最優(yōu)解X*，目標值為K6單元所示的8524000。同時，如

10、果需要，“求解”運行時可選擇各種技術(shù)報告（運行結(jié)果、靈敏度分析、極值報告等）。把圖10-7中X*的數(shù)學最優(yōu)解翻譯成采伐計劃語言（表10-7），森林經(jīng)營管理人員便可作出“何時采伐、采伐多少”等安排，即第1分期采伐2齡級森林5900hm2和3齡級森林4500hm2，第2分期采伐2齡級森林7900hm2，第3分期采伐2齡級森林2500hm2和3齡級森林5400hm2等。該采伐計劃不僅保證計劃期末各齡級面積均衡，同時實現(xiàn)計劃期內(nèi)收獲最大。26表10-7 例10-2森林資源結(jié)構(gòu)調(diào)整方案 齡級 采伐面積分期123合計1 59004500104002 7900 79003 250054007900合計 16

11、400990026300 至此，例10-2所提出的同齡林結(jié)構(gòu)調(diào)整問題解決了.利用數(shù)學方法和相應計算機軟件既科學準確又方便快捷。當然這里的例子很簡單，讀者可以歸納出n個齡級和m個分期一般調(diào)整模型。并利用它作更符合實際需要的決策分析。比如，確定最短調(diào)整期的收獲調(diào)整方案等。271 Davis, L.S. & K.N. Johnson，1987，F(xiàn)orest Management (3rd ed)， McGraw-Hill Book Company2 達耶等著（黃中立等譯），1992，森林資源管理決策原理和實例，中國林業(yè)出版社3 于政中等,1995,數(shù)量森林經(jīng)理學, 中國林業(yè)出版社4 沙琢、于政中等譯

12、,1988,森林經(jīng)營規(guī)劃(林業(yè)譯叢8), 中國林業(yè)出版社5 魯斯切納著（蔣敏元譯）,1987,森林資源經(jīng)營管理概論,東北林業(yè)大學出版社6 克拉特等著（范濟洲等譯）,1991,用材林經(jīng)理學-定量方法, 中國林業(yè)出版社7Buongiorno,J & K. Gilless,1987,Forest management and economics, Manillan Publishing Company 8 莫景林，1998， 林業(yè)微觀決策與控制，云南科技出版社9 范濟洲等，1980，森林經(jīng)理學， 中國林業(yè)出版社2810 Dykstra, D.P., 1984, Mathematical Programming for Natural Resource Management, McGraw-Hill Inc.11 Covington W. et al, 1988, TEAMS: A decision System for multi-resource management, J. of For.,1988:8, P.25-3312 郭德友等譯，森林多資源清查和生長預測， 中國林業(yè)出版社， 198813 Williams, M., 1988