随着社会经济的快速发展和工程化进程的不断推进,资源短缺和环境污染等问题愈来愈严重,能源-经济-环境之间的协调发展越来越受到人们的重视。能源是人类社会存在和发展的物质基础。经济基础决定上层建筑,是一切发展问题的中心。环境是发展的重要依据,是经济社会维持可持续发展的关键。能源、经济、环境彼此制约,相互影响,构成3E系统,即能源-经济-环境系统。本文以京津冀区域为研究对象,基于MapReduce的粗糙集属性约简算法构建了 3E系统指标体系,开发能源-经济-环境协调度模型和基于3E系统协调发展约束下的产业结构优化模型,为京津冀区域政府部门相关决策者制定3E系统可持续发展规划提供理论支持和决策建议。本文完成的主要工作如下:(1)构建了区域3E系统(能源-经济-环境系统)的总体框架,重点对3E系统中能源子系统、经济子系统、环境子系统的结构特点和京津冀区域能源经济环境的发展现状进行了分析。(2)提出一种基于MapReduce的粗糙集属性约简算法,对3E系统中复杂的指标体系进行优化,形成一套全面合理的3E系统指标体系,为后续构建的3E系统协调度模型和产业结构优化模型提供研究基础。(3)以京津冀区域为研究对象,对3E系统协调度进行了量化分析和预测。构建基于主成分分析法的3E系统综合发展水平评价模型和基于“椭球”的3E协调度分析模型,搜集京津冀相关指标数据,对京津冀区域3E系统的协调程度进行了评价。在此基础上,基于BP神经网络的大数据分析方法构建了区域3E系统协调度预测模型,从而更好地指导京津冀区域3E系统的协调发展。(4)以3E系统中的产业结构为研究对象,采用灰色关联分析法探讨产业结构与3E系统的关联性,并在灰色预测方法的基础上构建了基于3E系统协调发展约束下的区域产业结构优化模型,为区域产业结构调整和优化提供模型支撑,为产业结构的升级优化提供一定的理论指导。