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1第十章森林经营管理决策2第一节引言一、决策的概念*根据决策人的多少，决策被分为单人决策和多人决策。而多人决策又可分为对策和群（集团）决策对策又称博弈是指决策局中人目标相对立、策略互动。而群决策则是指参与决策的人目标一致，但偏好不同，如何集结个人意见，形成集体的统一决策。*依目标的多少，决策又被分为单目标决策和多目标决策。*决策是人们为了实现既定目标，根据其偏好或效用，对多个方案进行理性选择的过程。3在这个典型的决策问题中，有两类因素影响人们决策：可控因素和不可控因素。可控因素顾名思义是指可以被人改变的那些因素，在管理上通常是指人、财、物、时间、技术等。它们可以被人们选择、安排或改变。如例下表中的措施（a1,a2,a3），我们称它们为方案。所有的可行方案构成了决策的方案集，记为A（Action）。例方案集包含3个方案即A={a1,a2,a3}。决策就是在2个以上的多个方案中进行比较,最终抉择。方案编号措施单位成本（元/亩）a1火烧加喷药140a2火烧60a3不处理04另外则是人们无法或难于控制的因素,或称客观条件。自然界中的许多因素（如气象等）。在例1中，根据常识我们知道皆伐迹地的自然状况可能有3种（s1,s2,s3），称它们为决策的自然状态，所有自然状态构成了所谓的状态集，记为S(State)。例下表的状态集包括3个可能的状态{s1,s2,s3}。人们可以利用各种知识或信息，估计每一个状态发生的可能性，数学上用一个概率值(P)表示。比如用p1=0.2,p2=0.5,p3=0.3分别表示s1,s2,s3可能发生的概率。当人们对状态发生的可能性一无所知的时候，决策被称之为不确定型决策；当人们完全掌握状态发生信息时，决策被称之为确定型决策。当人们对状态发生不完全肯定或只能作出概率估计时，决策被称为风险决策或统计决策。从某种意义上讲，对决策自然状态了解的多与少，决定着决策的成败。状况编号自然状况S1杂草丛生S2一些杂草S3比较干净5根据决策人价值观和专业知识对每个方案在不同状态下的效用进行估计，形成所谓的效用矩阵Ｒ=（Rij），例如下表值得指出的是，有时效用值可以用一般的收益或损失数据表示，称为基数效用；而有时评价一个方案，很难用基数效用，比如选拔人才的决策问题，对人才的评价就很难用某种数量指标描述，通常采用排序（打分）的方法，被称为序数效用。自然状况纯收入(Rij)方案s1s2s3a12060100a2-5080130a3-400-200150不同自然状况下不同措施的效益(元/亩)6决策人选择适宜其决策风格的决策准则，对不同的方案进行最优性选择。常用的决策准则有：①最大最大（maxmax）准则②最大最小（maxmin）准则③折衷准则，也称赫威茨（Hurwicz）准则④期望值准则，这是一种处理风险决策问题的方法。7自然状态纯收入Rij方案s1s2s3MAXjMINjEVia1206010010020*64a2-5080130130-5069*a3-400-200150150*-400-135MAX150(Ra)20(Rb)69(Rd)Pj0.20.50.3几种常见的决策准则计算及其在上例中的应用从表的计算可见，采用最大最大准则选择的是收益最大的方案a3，其最优值Ra=150，即迹地干净且不用投入，体现出决策人对自然状态的乐观估计和冒险精神（少投入多产出）。相反，采用最大最小准则选择了方案a1，即从最坏情况（s1）出发找一个最好的方案,其最优值Rb=20。反映了决策人比较稳妥保守。期望值准则是一个较理性的方法，它在掌握自然状态信息的基础上，进行概率意义上的最优化，最终选择的是方案a2，其最优值为Rd=69。应该指出：期望值准则决策的效果取决于状态概率准确与否。8二、决策分析过程决策分析过程是为了选择而做的大量的理性分析活动，主要包括信息收集、确定目标、制定方案和选择分析等四个环节。1、信息收集收集必要的信息是决策分析各个环节的基础，决策人要通过对关键信息的分析，发现问题，从而明确决策分析的起点。2、确定目标目标是决策人一种主观愿望，它表述了在一定环境条件下，决策人所希望达到的结果；它使得人们的经营管理行为有了目的性，反映出需求和价值趋向。3、制定方案人们要确定实现目标可用的资源及其约束，以及决策环境制约，决策方案被表述为满足这些约束的资源分配量或使用量的系统组合。94、选择分析决策分析人员根据价值准则体系，对多方案进行评价和比较，指出各备选方案对目标的贡献，最终提供给决策人拍板选择。101、国家要根据其国民经济的整体发展战略，制定行业或产业政策，明确林业行业或产业的地位、作用及发展原则，进而框定全国范围内的林业区划，从而确定了森林资源宏观管理的对象、权限及管理机制。从决策的内容上看，它实际上主要是编制一种土地利用规划，解决不同产业的土地资源分配问题和制定土地开发、利用政策，是整个森林资源管理的前提和基础。这个层次的宏观决策问题主要由中央政府负责解决。属于国家级森林资源宏观管理。（第一节引言）三、森林资源经营管理的层次与决策分类112、在国家的法规、政策和规划的基础上，地方政府中的林业主管部门将根据其自身的资源、经济情况，制定相应的林业规划──确定林业发展战略、规模、布局及相关政策，协调各级林业部门的资源分配和利益冲突，以实现区域经济的宏观目标。地方政府的宏观管理行为主要体现为协调、控制、服务。管理上追求经济行为的有序性、资源配置与利益分配的公平性和资源发展的均衡与可持续性而资源利用的效率性原则，将由市场机制和市场竞争主体企业来主要承担。这便形成了森林资源宏观管理的另一个层次。（三、森林资源经营管理的层次与决策分类）123、林业企业要根据效率优先的原则和自身各方面的条件，制定企业的发展规划或经营方案。主要包括森林资源利用规划，即分析资源承载力，予测资源消长趋势和市场与非市场需求情况，制定相应的资源经济发展目标，寻求实现这些目标的途径，即分析资源及企业环境约束、确定经营活动时序和相应的投入。由于森林资源本身的时空特性，这些规划通常是中、长期的，带有明显的宏观管理的性质，与地方行政上的森林资源管理成互补关系。其次，分解、落实企业经营方案，制定、实施具体的作业计划等等。（三、森林资源经营管理的层次与决策分类）13第2节木材生产决策传统的森林经理学（ForestManagement）是以木材永续利用为主要内容的。相对于近期发展而来的森林多资源永续利用（Multiple-use）和现代森林资源经营管理（森林可持续经营或森林生态系统经营），传统森林经理学实际是用材林经理学（TimberManagement）。尽管人们现在比较强调森林多资源利用和可持续经营，然而木材生产仍然是林业主业之一。二次世界大战以后现代管理科学（运筹学）和计算机技术在各行各业中广泛应用，人们开始用现代数学方法更科学地揭示和描述了森林资源动态，并根据需要建立了大量决策模型，以解决日益复杂的木材生产决策问题。其中，以数学规划方法（含线性规划、目标规划等）应用得最为广泛和成熟。14一、同龄林结构调整模型1．森林调整同龄林是人们组织经营森林的一种模式，它的集中作业（整地、选苗、造林、抚育和皆伐等）方式既经济、方便又便于机械化和管理。*同龄林结构比较简单而易于控制，其核心就是：寻求理想稳定的龄级（面积或蓄积等）结构，并籍此持续经营（采伐、更新、生长），最终获得均衡的木材收获。图10-1和图10-2示意出2种不同的同龄林经营单位及其经营过程。15幼中成幼中成幼中成成幼中成幼中成幼中中成幼中成幼中成幼伐成、植幼、生长图10-1理想森林结构及其永续利用（一个轮伐期）示意图16图10-2非理想森林结构及其经营过程（一个轮伐期）示意图幼成成幼幼成幼中成中幼幼中中幼中成幼成中中成成中成幼中伐成、植幼、生长172．森林结构与森林经营的数学描述图10-1是一种直观图示模型，却无法用它做准确的定量化分析。同龄林结构的数学描述很简单。1）首先，设同龄林经营单位应该包含n个龄级。如图10-1所示同龄林经营单位有3个龄级，即n=3。同时，经营活动被分在m个分期进行（通常1个分期等于1个龄级）。如图10-1所示1个轮伐期（m=3个分期）。2）其次，记ai(t)表示t分期第i龄级森林因子（如面积）数，其中，i=1,2,…,n。则向量a(t)=(a1(t),a2(t),…,an(t))T表示t分期的森林结构。如下面例10-2中a(0)=（13300，5900，4500）T就表示同龄林经营单位期初的面积龄级结构（不均衡）。3）最后，用Pt表示t分期内的森林经营活动（含采伐、更新、抚育等），则第t分期的森林结构变化可表示为如下形式：a(t+1)=Pt[a(t)]，即森林结构a(t)经过t分期经营活动Pt变成了新的森林结构a(t+1)。18由于Pt比较抽象难于理解，我们还可以用另外的形式表示经营活动。如设xij：第i分期采伐第j龄级森林的面积。ui表示第i分期更新面积。例10-2同龄林结构调整问题已知:一个同龄林经营单位的面积结构和收获表如表10-5。经营规程要求：在一个分期内应采伐光最老龄（成熟）林分（III龄级），且及时更新。试寻找一个收获调整方案，使得在3个分期内把森林调整到理想森林结构，即第3分期末经营单位各龄级面积均衡，并且3个分期木材总收获量最大。19表10-5经营单位期初面积龄级结构和单位面积收获表设xij：第i分期采伐第j龄级森林的面积。其中i=1,2,3;j=1,2,3ui：第i分期更新面积。其中i=1,2,3龄级(组)I(幼)II（中）III（成）面积(hm2)1330059004500单位蓄积（m3/hm2）10028040020根据经营规程要求，表10-6列出了该经营单位森林结构（保留面积表—含更新面积）、变化表和经营活动（采伐面积表）。其中，第i分期的更新面积ui=xi1+xi2+xi3（i=1,2,3）。初始龄级初始面积保留面积表采伐面积表x31+x32+x33x21+x22+x23x21+x22+x23-x31x31x11+x12+x13x11+x12+x13-x21x11+x12+x13-x21-x32x21x32I1330013300-x1113300-x11–x2213300-x11–x22-x33x11x22x33II59005900-x125900–x12-x23x12x23III45004500-x13x13分期0123123表10-6保留面积与采伐面积表21方案1：xij=0其中i=1,2,3;j=1,2,3无人工干预，任其自然生长。可能但不符合经营规程要求。方案2：x11=13300；x12=5900，x13=4500，其它xij=0符合经营规程要求，但不符合调整要求3．线性规划模型（LinearProgramming简作LP）比如大家都知道的定周问题：用有限长度的席子，围一个面积最大的矩形院子。它可以被叙述成为数学规划（MP）问题。首先，设矩形院子的长和宽分别为x和y。则x和y是可为人控制的因素，被称作决策变量。由于席子长度有限，所以x和y取值也受到限制。不妨设席子总长为L，则x和y满足x+y≤L/2，这些含决策变量的数学方程式被称为约束。显然，x和y取值不同，院子的面积xy的大小就不一样。我们的目标是寻找使面积（xy）最大的设计方案，数学记为maxz=(xy)，称z=(xy)为目标函数（决策变量的函数）。22目标：3个分期总收获量最大3131maxijijx=（x11+x12+x13）+（x21+x22+x23）+（x31+x32+x33）（10-5）约束：a.a.第3分期末各龄级面积均衡1)I龄级面积x31+x32+x33=79002)II龄级面积x21+x22+x23-x31=79003)III龄级面积x11+x12+x13-x21-x32=7900a.b.每个分期采伐光III龄级林分234)第3分期x13=45005)第2分期x12+x23=59006)第1分期x11+x22+x33=13300c.采伐面积非负7）xij≥0i=1,2,3