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高い信頼性を有する最適伐採戦略の探索手法の開発

Research Project

Project/Area Number 15J04607
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Forest science
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

守口 海  信州大学, 総合工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords焼きなまし法 / 間伐スケジュール / 最適化 / 林分密度管理図 / 収益モデル / 信頼性 / 大域的最適解 / 制御変数 / 間伐率 / 立木密度 / ばらつき / 伐採スケジュール
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、最適間伐スケジュールの探索に有効な焼きなまし法の実装方法を検討した。複数の収益モデルを使いながら、探索性能に関係する要素(冷却関数、提案分布など)について二項対立的な比較対象を設定し、全ての実装を同時に比較することで、いずれの要因が探索性能に大きな影響を与えるか評価した。特に、①最良性能、②メタパラメータの変更に対する探索性能の感度、の両面から評価するために、①最良のメタパラメータ(焼きなまし法自体のパラメータ、すなわち初期温度や終了温度など)を用いたときの探索性能、②試した全てのメタパラメータにおける探索性能の変動、の2点を比較・検討した。
その結果、最良性能については制御変数の扱い方が、探索性能の感度については提案分布のタイプが強い影響を持つことが分かった。前者については、各間伐候補年の間伐率を制御変数として扱うよりも間伐後の残存木本数を制御変数とした方が、複雑な収益モデルに対しても安定した探索性能を与えることが分かった。非現実的な低密度状態などを含む伐採スケジュールは、数値的に最適解となったとしても実務的には採用できないので、間伐率や主伐時の立木本数には制約条件が必須となる。この制約条件は間伐率を制御変数として用いた方が単純で扱いやすいが、前述の結果より、複雑な制約式を採用してでも残存木変数を制御変数として扱うべきであることが分かった。次に探索性能の感度は、提案分布に正規分布を用いるときよりもコーシー分布を用いた方が低いことが分かった。この結果は一見、単純に候補状態の幅が広い方が良いことを意味しているように見えるが、標準偏差の大きい正規分布を提案分布に用いても、同様の特徴は現れなかった。すなわち、コーシー分布の持つ特徴(大きな外れ値を生成すること)が、メタパラメータの選び方に関する頑健さに寄与すると言える。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Identification of effective implementations of simulated annealing for optimizing thinning schedules for single forest stands2017

    • Author(s)
      Kai Moriguchi, Tatsuhito Ueki and Masashi Saito
    • Journal Title

      European Journal of Operational Research

      Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 1094-1108

    • DOI

      10.1016/j.ejor.2017.04.037

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Responses of spacing indices for relative yield based on the reciprocal competition-density effect2017

    • Author(s)
      Kai Moriguchi, Tatsuhito Ueki and Masashi Saito
    • Journal Title

      Forest Science

      Volume: 印刷中

    • DOI

      10.5849/fs-2016-028r2

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An evaluation of the use of simulated annealing to optimize thinning rates for single even-aged stands2015

    • Author(s)
      Kai Moriguchi, Tatsuhito Ueki and Masashi Saito
    • Journal Title

      International Journal of Forestry Research

      Volume: 2015 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1155/2015/173042

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Simple Method to Calculate the Upper Limits on Silviculture Cost2015

    • Author(s)
      守口 海, 植木 達人, 大塚 大, 斎藤 仁志
    • Journal Title

      Journal of the Japanese Forest Society

      Volume: 98 Issue: 1 Pages: 31-38

    • DOI

      10.4005/jjfs.98.31

    • NAID

      130005144301

    • ISSN
      1349-8509, 1882-398X
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 焼きなまし法による間伐最適化:焼きなましパラメータの調整2017

    • Author(s)
      守口海, 植木達人, 斎藤仁志
    • Organizer
      第128回日本森林学会大会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 焼きなまし法による間伐最適化: 間伐率の制御方法と探索性能2016

    • Author(s)
      守口海, 植木達人, 齋藤仁志
    • Organizer
      第127回日本森林学会大会
    • Place of Presentation
      日本大学生物資源科学部(神奈川県藤沢市)
    • Year and Date
      2016-03-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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