基于PSO優化算法的海洋漁業收入評估模型

徐伊

摘?要：長期以來，漁業一直是挪威，英格蘭、加拿大等沿海城市經濟的重要組成部分。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移動。如果海洋溫度繼續上升，將導致一些處于耐溫邊緣的生物將從當地水域消失。為了評估魚類的跨領海遷徙活動對漁國的經濟收入的影響，本文將從與鄰國合作和不與鄰國合作兩個角度，結合粒子群優化算法，對魚類跨越本國領海后的影響進行分析和比較。

關鍵詞：全球變暖;海洋漁業;海洋生態系統

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海以及專屬經濟區[1]。說明在全球變暖這一背景的影響下，該國漁業公司可在本國領海內捕獲的魚量逐年遞減。1982年通過的《聯合國海洋法公約》適應了國際社會對海洋的需求，采取分區域措施保護世界海洋漁業資源[2]。當一部分魚類跨越海洋邊界時，相關的沿海國家可任意開展漁業捕撈合作活動，目的是利用跨越海洋邊界的共享性海洋漁業資源種群以及管理該海域生態系統的多樣性和整體性[3]。

2.模型的建立與求解

為了評估魚類的跨領海遷徙活動對漁國的經濟收入的影響，本文將從與鄰國合作和不與鄰國合作兩個角度，結合粒子群優化算法，對魚類跨越本國領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，并且破壞其漁業生態系統。設為該國漁業生態系統損失函數，為該國減少數量的魚的成本，為最初的數量，為游向他國領海的魚量。

則該國的最小損失成本：

最優化條件為：

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生態系統退化造成的損失成本。

全球變暖導致游向他國領海的魚量不斷增加，而與具有正相關性，必定會打破其最優化條件。得出結論：如果相鄰兩國不采取一系列漁業合作的活動，則會引發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，導致私自跨海捕魚的現象發生，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。

假設有3家漁業公司進行漁業合作，3家公司各擁有自己的漁船、捕魚設備、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。

本文設粒子群算法的適應度函數包含兩部分，一部分為：所有漁業公司提出收入分配方案后，公司的分配收入數據的標準差，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，粒子群的適應度函數可表示為：

通過研究可以知道，粒子的適應度隨著粒子迭代不斷收斂，在迭代50次左右以后趨于平穩。得出結論：在按照各漁業公司初始的協商規則不斷迭代的過程中，可以達到所有成員提出的分配方案一致的狀態，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域游動影響較大的國家，可以通過與相鄰漁國漁業公司建立合作關系，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.結論

當一部分魚類進入他國領海，該國漁業經濟必然會有一定的損失。如果不選擇與他國進行漁業合作，則其經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系統。久而久之容易引發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合作，則其收益受本國魚量，勞動力、捕撈工具，捕撈技術等因素綜合影響，可以減小魚類活動造成的損失。根據上述粒子群算法，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估收入來減少部分開支以及調整經營策略，或通過提高自己的捕撈技術，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的影響與對策研究[J]. 現代農業科技，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]. 福建環境，2001（04）：39.