基于多智能体流域跨界环境风险协同决策模型与程序设计

论文摘要

流域突发跨界水污染事件处置作为流域管理中的薄弱一环,自2005年松花江水污染爆发以来,越来越受到所有人的关注。尽管如此,流域上下游在应对流域突发跨界水污染事件一直很被动,缺乏信息交流共享机制与行之有效的协同决策决策平台。本文通过引入人工智能技术中具有分布求解问题的多智能体技术,设计实现了流域跨界环境风险协同决策模型。通过引入多智能体技术,将流域上下游划分为两大智能体Agent群,流域上下游政府、各职能部门,利益相关方、公众、非政府组织(NGO)作为一个个独立的智能体Agent。上下游政府智能体Agent群通过博弈,进行流域污染规划、防治方案、损失方案及赔偿数额的确定;Agent群与部门Agent之间采用基于带权分配的合同网算法作为Agent之间的协作方式,共同完成流域上下游突发性水污染事故的处理处置工作。应用博弈理论分析了流域上下游政府治理、上下游排污企业偷排的行为,并建立了纳什均衡,得出流域上下只有通过合作治理才能让流域水污染的负外部性内部化,最大化流域上下游社会福利。建立流域上下游跨界环境风险交流机制,包括联合信息互通、联合防治预警、联合执法督查、联合应急处置、联合生态修复、联合信息发布。通过构建风险交流指标体系,筛选了流域跨界环境风险交流信息,采用WebGIS作为流域上下游跨界环境风险信息交流共享的基础平台,并设计了相关数据库。分别利用ArcGIS Server和JADE对流域跨界环境风险信息共享与协同决策平台进行了程序化实现工作。系统包含有五大主要功能模块,分别为:信息通报与共享、决策会商与方案、赔偿认定与总结、政策法规与导则、信息维护与管理。通过建立本文所设计的流域跨界环境风险跨界协同决策平台,能够为流域上下游各利益相关方进行协同决策工作提供决策支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究背景及研究意义
• 1.2.1 研究背景
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 国内外研究综述
• 1.3.1 流域管理研究现状
• 1.3.2 博弈论在流域环境管理应用现状
• 1.3.3 多智能体技术优势及应用
• 1.4 论文主要研究内容和技术路线
• 1.4.1 论文研究的主要内容
• 1.4.2 论文研究的技术路线
• 第2章 基于多智能体流域跨界环境风险协同决策模型
• 2.1 引言
• 2.2 流域上下游多智能体系统（MAS）的构建
• 2.2.1 多智能体的总体结构
• 2.2.2 部门智能体的结构
• 2.2.3 部门智能体间的协作
• 2.3 流域跨界环境风险信息交流机制研究
• 2.3.1 流域跨界环境风险交流信息的筛选
• 2.3.2 流域跨界环境风险交流信息数据库的设计
• 2.4 流域上下游政府间污染治理的竞合博弈
• 2.4.1 流域博弈的构建
• 2.4.2 精炼贝叶斯纳什均衡
• 2.5 基于博弈论的上下游政府决策模型
• 2.5.1 模型假设
• 2.5.2 流域上下游政府博弈过程
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于多智能体的跨界流域协同决策平台设计与实现
• 3.1 系统总体设计
• 3.2 基于WebGIS 的跨界环境风险信息共享平台开发
• 3.2.1 系统开发平台
• 3.2.2 系统数据库构建
• 3.3 程序化
• 3.4 系统功能
• 3.4.1 信息通报与共享
• 3.4.2 决策会商与方案
• 3.4.3 赔偿认定与总结
• 3.4.4 政策法规与导则
• 3.4.5 信息维护与管理
• 3.5 系统实现及相关界面
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
• 致谢