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A chance constraint estimation approach to optimizing resource management under uncertainty

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Chance-constrained optimization is an important method for managing risk arising from random variations in natural resource systems, but the probabilistic formulations often pose mathematical programming problems that cannot be solved with exact methods. A heuristic estimation method for these problems is presented that combines a formulation for order statistic observations with the sample average approximation method as a substitute for chance constraints. The estimation method was tested on two problems, a small fire organization budgeting problem for which exact solutions are known and a much larger and more difficult habitat restoration problem for which exact solutions are unknown. The method performed well on both problems, quickly finding the correct solutions to the fire budgeting problem and repeatedly finding identical solutions to the habitat restoration problem.

L’optimisation à contrainte aléatoire est une importante méthode pour gérer le risque associé aux variations aléatoires dans les systèmes de ressources naturelles mais les formulations probabilistes posent souvent des problèmes de programmation mathématique qui ne peuvent être résolus avec des méthodes exactes. Une méthode d’estimation heuristique pour résoudre ces problèmes est présentée dans cet article. Cette méthode combine une formulation pour les observations de statistiques d’ordre avec une méthode d’approximation de la moyenne de l’échantillon comme substitut pour les contraintes aléatoires. La méthode d’estimation a été testée avec deux problèmes: un problème budgétaire d’une petite organisation de lutte contre les incendies pour lequel les solutions exactes sont connues et un problème beaucoup plus gros et difficile de restauration d’habitat pour lequel les solutions exactes sont inconnues. La méthode a eu une bonne performance dans les deux cas en trouvant rapidement les bonnes solutions au problème budgétaire et des solutions identiques au problème de restauration d’habitat de façon répétitive.

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2007

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