森林经营规划目的是在有限森林资源基础上实现资源的最大化利用,但长期以来的森林经营规划研究仅重森林生态系统的木材生产功能,而忽视了森林生态系统所能提供的其他生态和社会效益,如野生动物生境保护、水源涵养以及娱乐消遣等。近些年来,随着全球气候及环境变化问题的日益突出,森林生态系统的碳汇功能正受到越来越多的重视。2015年,来自全球195个国家代表一致通过了应对气候变化的《巴黎协定》,森林在缓解气候变化中的作用得到进一步强化。为此,我国政府提出2030年使森林蓄积量比2005年增加45亿立方米的目标,但现阶段我国可造林面积已严重不足,在此背景下通过积极地森林经营措施来提高森林的蓄积量已成为唯一出路。因此,建立环境友好型的森林规划模型已成为当前森林经营研究中亟待解决的问题。为此,本研究以大兴安岭地区塔河林业局盘古林场为研究对象,以森林碳储量、木材收获和森林经营措施的时空分布为目标,建立森林多目标规划模型;研究基于模拟退火算法的森林多目标规划求解方法,分析其主要参数在解决森林空间和非空间规划模型中的敏感性,并提出关键参数的合理优化配置体系;最后,将GIS技术、多目标规划模型和启发式算法进行有机结合,利用计算机模拟技术对森林各种经营过程进行模拟、比较和评价,建立森林经营单位水平的短期和中期经营规划系统;进而提出实现该地区森林的可持续经营方案。最终,本研究形成以下结论:1)参数敏感性(第4章):以模拟退火算法3种邻域搜索技术为例,研究了初始解数量(N)、初始温度(T)、冷却速率(r)和每温度下重复次数(nrep)共4个参数对森林空间收获问题求解结果的影响,结果表明:规划问题目标函数值并不一定会随着参数值的增大而增大,其中初始解数量N对目标函数值无显著影响,而初始温度T、冷却速率r和每温度下交互次数nrep则显著影响规划问题的目标函数值,但明显受林分数量的制约;各参数最优取值均与规划问题规模显著相关,但其关系现阶段还很难定量化表示;各邻域搜索技术的求解效率也与规划问题的规模显著相关,即满意解的比例随着林分规模的增加而呈线性增加趋势,但最大解的效率则随着林分规模的增大而略有下降。2)邻域搜索技术(第5章):以4个假设栅格数据和1个真实数据为研究对象,评估了模拟退火算法的2邻域搜索技术在3类不同复杂程度的森林规划问题(即Non-spatial、URM和ARM)中的应用性能,结果表明:模拟退火算法2-opt技术可显著提高各类规划问题目标解的质量(5%以上)以及目标解的聚集度(即标准差降低约50%),但算法优化时间会显著增加;各邻域搜索技术所获得最大目标函数值平均约在其最优估计值的95%以上,说明2-opt技术在该类规划问题中具有显著的优越性。3)逆转搜索技术(第6章):以大兴安岭塔河林业局盘古林场数据为例,系统评价了模拟退火算法邻域搜索技术、混合搜索技术以及逆转搜索技术在森林空间收获安排问题中的应用潜力,模拟结果表明:不同邻域方法间的转换次数对最大目标函数值无显著影响,而对各方法的平均目标函数值有一定影响,但并无显著规律;各搜索策略均可显著提高规划问题目标解的质量,但算法的优化时间会显著增加,其中逆转搜索策略因采用高质量的目标解对搜索过程重新初始化,而表现出了明显的优越性,特别是Method6产生了最小目标函数值,仅约为标准算法(Method1)目标解的1%左右;各搜索策略获得满意解的概率显著不同,其中Method6高达25%,表明该搜索策略是最适用于复杂森林规划问题的。4)多目标经营规划(第7章):以大兴安岭塔河林业局盘古林场数据为例,采用效用函数理论分析了不同龄级结构和经济价格参数对森林多目标经营的影响。研究结果表明:规划期末研究区域森林碳密度为43.26 t/ha,与当前的森林碳密度相近(45.06 t/ha),同时鉴于规划期内收获了 3×106 m3木材,因此本研究所提出的方法具有一定的实践意义;森林龄级分布结构不仅影响规划模型的目标函数值,同时显著影响算法的优化时间;自评估结果表明该规划问题目标函数值的变异系数仅为0.20%-1.34%,说明该规划模型具有较好的稳定性。5)FCSMP系统(第8章):森林规划模型往往具有高度的复杂性、集成性以及区域性等问题,因此该类技术很难在基层林业单位推广应用,为此本研究采用面向对象的程序设计思想在Visual Basic 6.0上开发了森林多目标规划模拟系统(Forest Multi-objective Planning System,FMPS vl.0),运行结果表明该软件系统具有界面良好、运行结果稳定、操作简单等特征,可直接应用于同类型的规划问题或研究区域。