【摘要】： 我國已進(jìn)入工業(yè)化、城市化的中期發(fā)展階段,發(fā)展速度之快,令世界矚目。能源和礦產(chǎn)資源消耗加大,對外依存度加大的趨勢,已引起我國國家領(lǐng)導(dǎo)人和有關(guān)部門的高度重視,我國政府正大力提倡節(jié)約利用,綜合利用和循環(huán)利用資源,學(xué)術(shù)界也出現(xiàn)了對國家和地區(qū)礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略問題研究的熱潮。礦產(chǎn)資源可持續(xù)開發(fā)和利用,既關(guān)系長遠(yuǎn)工作,也是緊迫任務(wù)。做到合理地可持續(xù)地開發(fā)和利用礦產(chǎn)資源其首要的任務(wù)就是要做好礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)的評價工作。從上世紀(jì)70年代末開始,西方發(fā)達(dá)國家就把這個工作當(dāng)作一項國策來考慮,從資金上給予支持,而我國礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價工作比較滯后。 本文重點研究的是將一種新的多目標(biāo)優(yōu)化的方法運用到礦產(chǎn)資源的領(lǐng)域,通過比較案例的方式說明了這種方法的先進(jìn)性。礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價的傳統(tǒng)模式是以單目標(biāo)利益最大化為基礎(chǔ)的評價方法,這種方法的評價結(jié)果存在一些片面性,它往往注意的是單目標(biāo)問題。礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價涉及到資源、經(jīng)濟(jì)、社會環(huán)境以及人口等多個方面,要想對某礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)作出正確的評價就必須考慮它的多個方面,即多個目標(biāo)。我們注意到在水資源管理中成功應(yīng)用的解決多目標(biāo)優(yōu)化問題的遺傳算法,它不用加權(quán)而直接就多目標(biāo)優(yōu)化問題通過計算機(jī)得出一組解(或稱解集),而不是一個解。提供多個解的方式更符合現(xiàn)實決策的需求,能滿足用戶不同情況下的不同要求,我們力求把它應(yīng)用到礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價這個領(lǐng)域中來。 本文的研究內(nèi)容由以下幾部分組成： 第一章,在介紹本選題的背景和意義的基礎(chǔ)上,綜合闡述了國內(nèi)外關(guān)于礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價方法的發(fā)展沿革以及多目標(biāo)優(yōu)化方法在礦產(chǎn)資源領(lǐng)域的應(yīng)用；介紹了論文的研究方法和技術(shù)路線,論文的框架和創(chuàng)新點。 第二章,闡述了礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價的重要性；確定基于多目標(biāo)優(yōu)化的礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價的原則、方法和礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價的重要意義。同時,闡釋了幾個礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價的基礎(chǔ)理論,即礦產(chǎn)資源稀缺性理論；礦產(chǎn)資源價值理論和礦產(chǎn)資源系統(tǒng)性理論。接著介紹了多目標(biāo)優(yōu)化的模型、定義和其產(chǎn)生發(fā)展的過程；多目標(biāo)優(yōu)化的問題直到近20年才得到大力的發(fā)展,這是隨著遺傳算法(GA)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)和模糊技術(shù)等智能計算技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。這使得多目標(biāo)優(yōu)化問題的解決更科學(xué)、更高效、更合理、更全面和系統(tǒng)。通過介紹多目標(biāo)優(yōu)化方法在礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價中的應(yīng)用,即層次分析法；灰色系統(tǒng)中的灰色聚類法以及熵技術(shù)方法這三種傳統(tǒng)方法的具體應(yīng)用,最終說明多目標(biāo)優(yōu)化的遺傳算法在礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價中應(yīng)用的優(yōu)勢。 第三章,介紹了多目標(biāo)優(yōu)化的求解方法,即傳統(tǒng)的多目標(biāo)求解方法和現(xiàn)代智能求解方法；在傳統(tǒng)的求解方法中介紹了常用的將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)為單目標(biāo)問題的方法,如：評價函數(shù)法、約束法、多目標(biāo)規(guī)劃法等；同時介紹了法向約束法、正態(tài)邊界交點法、基于Pareto前沿的凸多目標(biāo)法以及間接優(yōu)化的自組織算法。通過對傳統(tǒng)方法的介紹分析了傳統(tǒng)方法的不足與缺陷,多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解需要新的智能計算方法來提高和發(fā)展；隨后重點介紹了本文選擇應(yīng)用的智能多目標(biāo)遺傳算法,它是借鑒生物進(jìn)化和自然遺傳選擇的思想和原理求解實際問題的一種極為有效的方法,根本思想是根據(jù)生物中遺傳與進(jìn)化的原理,仿效基因、染色體等物質(zhì)表達(dá)所研究的問題,他有在搜索的過程中將適應(yīng)值好的個體保存到下一代的特點,會使隨機(jī)生成的初始解,通過復(fù)制、交換、突變等遺傳操作不斷迭代進(jìn)化,逐步接近最優(yōu)解。在遺傳算法中我們主要介紹了非支配排序遺傳算法(NSGA)和改進(jìn)的非支配排序遺傳算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ),它是一種基于Pareto最優(yōu)概念的遺傳算法,該算法就是在基本遺傳算法的基礎(chǔ)上,對選擇再生方法進(jìn)行改進(jìn),將每個個體按照它們的支配與非支配關(guān)系進(jìn)行分層,再做選擇操作,從而使得該算法在多目標(biāo)優(yōu)化方面可以得到非常滿意的結(jié)果。 第四章,介紹了基于多目標(biāo)優(yōu)化的礦產(chǎn)資源開發(fā)模型并進(jìn)行了實證研究。本章選取了兩個經(jīng)過傳統(tǒng)方法計算的礦產(chǎn)資源開發(fā)的案例,嘗試用非支配排序遺傳算法Ⅱ進(jìn)行一步一步的測試。我們選擇GAToolbox作為工具,因為它更易于修改以適應(yīng)用戶的需求。第一個案例為云南某礦業(yè)公司兩個礦點的總開采期限和開發(fā)總利潤的雙目標(biāo)優(yōu)化模型。第二個案例為生產(chǎn)規(guī)模和邊界品位的決策模型,其涉及到5項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和1項資源利用指標(biāo)的優(yōu)化。計算分析結(jié)果顯示對于多目標(biāo)礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價問題,兩個案例原有的計算方式是將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的算法,其僅僅只提供一個解決方案,同時還需要謹(jǐn)慎的制定初始點。而非支配排序遺傳算法Ⅱ,其特點是可以提供大量的最優(yōu)化解決方案并且與起始點的好壞無關(guān),是一個更有效的手段。 第五章,研究了基于多目標(biāo)優(yōu)化的礦產(chǎn)資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)評價模型及其實證研究。不同于傳統(tǒng)觀念的礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價僅涉及到勘察、采礦、選礦、開發(fā)利用等方面還應(yīng)涉及生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)、人口等諸多方面,因此,礦產(chǎn)資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)評價是礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價的新的重要課題。本章闡述了我國礦產(chǎn)資源領(lǐng)域循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展所面對三個問題：即礦產(chǎn)資源的減量消耗和減少排污量；礦產(chǎn)資源的循環(huán)利用；礦產(chǎn)資源所面臨的生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題。根據(jù)這三個問題從社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)、能耗指數(shù)、排污指數(shù)及循環(huán)利用指數(shù)及其23個相應(yīng)指標(biāo),比較全面的反映了礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿蛘咧文芰η闆r,構(gòu)建了系統(tǒng)性的礦產(chǎn)資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)體系,并建立了礦產(chǎn)資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)評價的多目標(biāo)優(yōu)化模型,限于數(shù)據(jù)和相關(guān)經(jīng)濟(jì)公式的局限性,選取了2006年中國礦業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),運用多目標(biāo)優(yōu)化的遺傳算法進(jìn)行計算得到了基于礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中污染物排放量的我國礦業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多個優(yōu)化方案。最后分析了我國礦業(yè)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀,并認(rèn)為其不是最優(yōu)的。 第六章,是對全文進(jìn)行總結(jié)并提出建議。 本文的創(chuàng)新之處包括以下幾點： (1)將傳統(tǒng)的基于單目標(biāo)的礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價模型改造為多目標(biāo)評價模型,對相關(guān)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)模型進(jìn)行理論拓展。(2)建立新的礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價多目標(biāo)模型并進(jìn)行實證分析,力圖研究和設(shè)計一套適宜于我國礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)評價的多目標(biāo)技術(shù)方法,為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。(3)在多目標(biāo)優(yōu)化軟件基礎(chǔ)上,將計算機(jī)遺傳計算的方法運用到礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)評價的研究中。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：F407.1
【圖文】：

促使資源的消耗急劇增加，礦產(chǎn)資源最終會滿足不了整個人類的需要。我國是人口大國，也是資源消耗的大國，改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對礦產(chǎn)資源的需求量持續(xù)增長。如圖2一1所示從1978年到2005年期間中國主要的礦產(chǎn)消費趨勢不斷增高，最主要的是從1994年開始鋁和天然氣的消費量增長最快。1000900盡00、瓤瓤蕊贏蘸贏瓢贏贏贏蘸贏贏茲…蘸蘸蘸圖2一 11978年到2005年期間中國主要的礦產(chǎn)消費趨勢數(shù)據(jù)來源《中國統(tǒng)計年鑒》1995一2007

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