基于PSO優(yōu)化算法的海洋漁業(yè)收入評估模型

徐伊

摘?要：長期以來，漁業(yè)一直是挪威，英格蘭、加拿大等沿海城市經(jīng)濟的重要組成部分。到2050年，大量海洋生物將從熱帶水域遷徙到更冷的水域，以平均每10年40到45公里的速度向極地地區(qū)移動。如果海洋溫度繼續(xù)上升，將導(dǎo)致一些處于耐溫邊緣的生物將從當(dāng)?shù)厮蛳?。為了評估魚類的跨領(lǐng)海遷徙活動對漁國的經(jīng)濟收入的影響，本文將從與鄰國合作和不與鄰國合作兩個角度，結(jié)合粒子群優(yōu)化算法，對魚類跨越本國領(lǐng)海后的影響進行分析和比較。

關(guān)鍵詞：全球變暖;海洋漁業(yè);海洋生態(tài)系統(tǒng)

1.引言

由于全球變暖以及魚類生長活動的影響，洄游魚類會隨著水溫的升高跨越本國領(lǐng)海以及專屬經(jīng)濟區(qū)[1]。說明在全球變暖這一背景的影響下，該國漁業(yè)公司可在本國領(lǐng)海內(nèi)捕獲的魚量逐年遞減。1982年通過的《聯(lián)合國海洋法公約》適應(yīng)了國際社會對海洋的需求，采取分區(qū)域措施保護世界海洋漁業(yè)資源[2]。當(dāng)一部分魚類跨越海洋邊界時，相關(guān)的沿海國家可任意開展?jié)O業(yè)捕撈合作活動，目的是利用跨越海洋邊界的共享性海洋漁業(yè)資源種群以及管理該海域生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和整體性[3]。

2.模型的建立與求解

為了評估魚類的跨領(lǐng)海遷徙活動對漁國的經(jīng)濟收入的影響，本文將從與鄰國合作和不與鄰國合作兩個角度，結(jié)合粒子群優(yōu)化算法，對魚類跨越本國領(lǐng)海后的影響進行分析和比較。

2.1 不與相鄰漁國合作

若該國不選擇與相鄰漁國開展合作，則該國魚類的減少量會影響其收益，并且破壞其漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。設(shè)為該國漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)損失函數(shù)，為該國減少數(shù)量的魚的成本，為最初的數(shù)量，為游向他國領(lǐng)海的魚量。

則該國的最小損失成本：

最優(yōu)化條件為：

說明此時減少的魚的捕獲量損失的成本等于為避免該國漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)退化造成的損失成本。

全球變暖導(dǎo)致游向他國領(lǐng)海的魚量不斷增加，而與具有正相關(guān)性，必定會打破其最優(yōu)化條件。得出結(jié)論：如果相鄰兩國不采取一系列漁業(yè)合作的活動，則會引發(fā)北大西洋漁場的魚類資源分配不合理，該國漁民的收入將大幅度減少，導(dǎo)致私自跨海捕魚的現(xiàn)象發(fā)生，容易在周邊國家引起沖突。

2.2 與相鄰漁國合作

若該國選擇與相鄰漁國開展合作，其收益則由魚量、勞動力、捕撈工具、捕撈技術(shù)等因素綜合影響。能否被分配到公平的收益是其面對的主要問題。

假設(shè)有3家漁業(yè)公司進行漁業(yè)合作，3家公司各擁有自己的漁船、捕魚設(shè)備、勞動力，凈收益為捕魚所得利潤減去進行捕魚活動的各方面損耗（單位萬英鎊）。單獨經(jīng)營漁場的年凈收益分別為;兩兩合作捕魚的年凈收益分別為;三家公司一起合作的年凈收益為。將3家漁業(yè)公司模擬為一個粒子群，三家公司分別為三個粒子，每個公司根據(jù)其他公司的各項情況，給每個公司一個合適的收入分配值。公司對公司提出的收入分配值為。

因此，該粒子群提出的初始收入分配方案矩陣，記為：

其中，矩陣的第行表示所有公司對公司提出的收入分配值。

本文設(shè)粒子群算法的適應(yīng)度函數(shù)包含兩部分，一部分為：所有漁業(yè)公司提出收入分配方案后，公司的分配收入數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，記作：;另一部分為：公司的最大被分配收入值與最小分配收入值之間的差值，記作。

因此，粒子群的適應(yīng)度函數(shù)可表示為：

通過研究可以知道，粒子的適應(yīng)度隨著粒子迭代不斷收斂，在迭代50次左右以后趨于平穩(wěn)。得出結(jié)論：在按照各漁業(yè)公司初始的協(xié)商規(guī)則不斷迭代的過程中，可以達(dá)到所有成員提出的分配方案一致的狀態(tài)，并且在迭代過程中始終保持有效性和個體理性。即受洄游魚類資源跨區(qū)域游動影響較大的國家，可以通過與相鄰漁國漁業(yè)公司建立合作關(guān)系，獲取更有保障的收益，減小魚類活動對其造成的直接損失。

3.結(jié)論

當(dāng)一部分魚類進入他國領(lǐng)海，該國漁業(yè)經(jīng)濟必然會有一定的損失。如果不選擇與他國進行漁業(yè)合作，則其經(jīng)濟損失將直接并且長期受魚類的減少量的影響，大幅度的捕獲剩余的魚類會破壞海洋的生態(tài)系統(tǒng)。久而久之容易引發(fā)北大西洋漁場的魚類資源分配不合理，私自跨海捕撈則會在周邊國家引起沖突。

如果選擇與他國進行漁業(yè)合作，則其收益受本國魚量，勞動力、捕撈工具，捕撈技術(shù)等因素綜合影響，可以減小魚類活動造成的損失。根據(jù)上述粒子群算法，得出存在符合所有合作者期望的收益分配方案。因此該國可以在一定程度上通過預(yù)估收入來減少部分開支以及調(diào)整經(jīng)營策略，或通過提高自己的捕撈技術(shù)，完善捕撈工具、增強勞動力來提高與他國的競爭力，獲取更高的收益。

參考文獻

[1]?劉紅紅，朱玉貴. 氣候變化對海洋漁業(yè)的影響與對策研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（10）：244-247.

[2]?姚翠鸞，George N.Somero. 海洋暖化對海洋生物的影響[J]. 科學(xué)通報，2015，60（09）：805-816.

[3]?馬新良. 全球變暖危及海洋生物[J]. 福建環(huán)境，2001（04）：39.