2015年第十二届五一数学建模联赛C题

2015年第十二届五一数学建模联赛承诺书我们仔细阅读了五一数学建模联赛的竞赛规则。我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与本队以外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的,如果引用别人的成果或其它公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们愿意承担由此引起的一切后果。我们授权五一数学建模联赛赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。我们参赛选择的题号为（从A/B/C中选择一项填写）：C我们的参赛报名号为：参赛组别（研究生或本科或专科）：本科所属学校（请填写完整的全名）参赛队员(打印并签名)：1.2.3.日期：年月日获奖证书邮寄地址：邮政编码：收件人姓名：联系电话：2015年第十二届五一数学建模联赛编号专用页竞赛评阅编号（由竞赛评委会评阅前进行编号）：评阅记录评阅人评分备注裁剪线裁剪线裁剪线竞赛评阅编号（由竞赛评委会评阅前进行编号）：参赛队伍的参赛号码：（请各参赛队提前填写好）：#2015年第十二届五一数学建模联赛题目关于生态文明建设的研究摘要本文针对生态文明建设的评价指标，建立层次分析模型，通过中国统计年鉴列举现有的生态文明建设的评价指标；选择其中几个重要的、可行的评价指标，并结合经济发展的影响，建立模糊综合评价模型，分析各因子对生态文明建设的影响；建立生态文明建设的评价模型，以方程式表达变量之间的关系，结合Matlab软件进行编程，描述了影响生态文明建设的主要因素，根据建立的数学模型对具有代表性的十个省（市）生态文明建设的程度进行评价。针对问题一，查阅相关文献，根据生态文明建设的评价指标体系设计原则、宗旨及生态文明建设相关理论，首先，明确生态文明建设4大方面的目标:生态环境、生态社会、生态经济、生态发展，然后选取能够反映各个考察领域建设水平、具有显示度和数据支撑的42个具体指标，建立层次分析模型，构建一个包括“总指标一考察领域一具体指标”三层的中国各地区生态文明建设原始评价指标群体系框架。针对问题二，考虑现有生态文明建设的评价指标，首先利用评价指标求各因子对生态文明建设评价的权重，比较权重大小选择其中几个重要的、可行的评价指标，结果显示森林覆盖率，人均用水，人均国内生产总值，第三产业比重四个评价指标较为重要。在对上述四个评价指标的基础上，结合当今经济发展的情况，用方程将影响我国生态文明建设状况的数学模型建立出来。针对问题三，利用中国统计年鉴最新数据，我们选取了最具有代表性的十个省（市）于问题二中的四个评价指标，确保数据选取都是综合当今经济发展形势的，利用评价指标数据求出Wi为因子i的权重,Vi为指标i的参评分值，由问题二中的生态文明综合评价模型，求出生态文明综合评价值P，最后比较各省市的P值大小，，结合经济发展动态对生态文明建设的程度进行评价。针对问题四，根据问题三中的模型结果，对生态文明建设水平落后的省（市）提出改进措施，并以中国统计年鉴2004-2013年中安徽、河南、新疆三省的生态文明建设的评价指标数据为原始序列，建立灰色预测模型预测未来几年这些措施的实施效果，根据模型的预测结果和优化结果，对落后省市政策等方面提出意见和建议。关键词：生态文明建设评价指标生态文明综合评价值层次分析模糊综合评价灰色预测模型线性回归1§1问题的重述一：背景知识随着我国经济的迅速发展，生态文明越来越重要，生态文明建设被提到了一个前所未有的高度。党的十八大报告明确提出要大力推进生态文明建设，报告指出“建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展”。党的十八届三中全会则进一步明确，建设生态文明，必须建立系统完整的生态文明制度体系。因此对生态文明建设评价体系的研究具有重要意义。随着工业化、城市化的快速发展,我国经济增长取得了举世瞩目之成就,同时也面临着过度的资源与环境负担。面对严重的生态环境恶化，从社会文明的高度来讲，只有改变生产发展的方式和消费方式，实现自然与社会和谐的可持续之路。与过去相比，我国自然资源保护取得了一定的成绩，但推行生态文明建设的依然迫切。由产生生态文明的原由可知，生态文明是在相对于原始社会、农业文明、工业文明的基础为摆脱生态困境建立起来的，故以后生态文明建设的主题和要求依然是人与自然的和谐发展可持续。二：要解决的问题问题一：通过查阅相关文献，了解我国生态文明建设的评价指标和评价模型，列举现有的生态文明建设的评价指标。问题二：对现有生态文明建设的评价指标进行分析，选择其中几个重要的、可行的评价指标，结合经济发展的情况，建立评价我国生态文明建设状况的数学模型。问题三：由于我国地理位置和经济条件的差异，各省（市）生态文明建设水平各有高低，请利用最新的数据，选取最具有代表性的十个省（市），根据前面建立的数学模型对这十个省（市）生态文明建设的程度进行评价。问题四：根据上述评价结果，对生态文明建设相对落后的省（市）提出改进措施，建立数学模型预测未来几年这些措施的实施效果，最后请结合预测的结果给有关部门写一封政策建议。§2问题的分析一：对总体问题的分析随着我国经济的迅速发展，生态文明越来越重要，生态文明建设被提到了一个前所未有的高度。我们需要把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程。通过权威网站寻找我国生态文明建设的评价指标和评价模型需要数据，通过对现有生态文明建设的评价指标进行分析，选择其中几个重要的、可行的评价指标，结合经济发展的情况，建立评价我国生态文明建设状况的数学模型。建立科学、合理的生态文明建设评价指标体系可以帮助当地政府定量分析所研究地区的生态文明建设发展水平，从而了解当前该地区生态文明建设的发展态势并进一步明确研究地区的建设明确目标，进而制订相关的政策法规与建议，使得生态文明建设水平发展快且好，早日实现生态文明均衡发展。由于我国地理位置和经济条件的差异，各省（市）生态文明建设水平各有高低，利用最新的数据，选取最具有代表性的十个省（市），根据前面建立的数学模型对这十个省（市）生态文明建设的程度进行评价。对生态文明2建设相对落后的省（市）提出改进措施，建立数学模型预测未来几年这些措施的实施效果。二：对具体问题分析1．对问题一的分析问题要求查阅相关文献，了解我国生态文明建设的评价指标和评价模型，列举现有的生态文明建设的评价指标。通过查阅我国生态文明建设的评价指标等相关文献，了解评价模型，建立如下生态文明建设的评价指标图表。2．对问题二的分析问题要求对现有生态文明建设的评价指标进行分析，选择其中几个重要的、可行的评价指标，结合经济发展的情况，建立评价我国生态文明建设状况的数学模型。问题二中的数据是采用问题一中的我国生态文明建设的评价指标，建立模糊综合评价数学模型，再根据所求权重，选择其中几个重要的、可行的评价指标。3．对问题三的分析问题要求利用最新的数据，选取最具有代表性的十个省（市）的生态文明建设的评价指标，根据问题二建立的数学模型对这十个省（市）生态文明建设的程度进行评价。4．对问题四的分析要求根据问题三的评价结果，对生态文明建设相对落后的省（市）提出改进措施，建立数学模型预测未来几年这些措施的实施效果，最后请结合预测的结果给有关部写一份政策建议。§3模型假设1.由于题目没有提供数据，这里我们假设所查询的相关文献的所有数据来源准确，可信，稳定，科学，没有较大的误差。2.假设在对生态文明建设的评价指标进行分析时，选择其中的几个评价指标是重要且可行的。3.假设评价生态文明建设各指标之间相互作用关系忽略不计。4.假设在预测模型中，未来几年没有重大自然突变。5.假设各个省市按照原有进程和规律对生态文明进行建设和发展。§4名词解释与符号说明一．名词解释人均生产总值：每个国家计算国民收入时都会用一个专用名词，叫GDP，常作为发展经济学中衡量经济发展状况的指标，是最重要的宏观经济指标之一，也就是国民生产总值，把这个国民生产总值按人平分，就叫人均GDP。也就是年平均个人所指配财富。生态文明：所谓生态文明,是人类文明的一种形式.它以尊重和维护生态环境为主旨,以可持续发展为根据,以未来人类的继续发展为着眼点.这种文明观强调人的自觉与自律,强调人与自然环境的相互依存、相互促进、共处共融。第三产业：又称服务业，它是指第一、第二产业以外的其他行业。第三产业行业广泛。包括交通运输业、通讯业、商业、餐饮业、金融保险业、行政、家庭服务等非物质生产部门。各国划分不完全一致。二．符号说明3符号意义F为生态文明综合评价值Wi为因子i的权重Vi为指标i的参评分值Ci因子层数据值R2趋势线拟合程度的指标P显著性指标§5模型的建立与求解一．问题一的分析与求解1.问题的分析通过查阅我国生态文明建设的评价指标等相关文献，了解评价模型，通过已有的层次分析的评价指标模型建立如下生态文明建设的评价指标图表。2.问题的求解模型Ⅰ层次分析模型在已有研究成果的基础上:首先，明确生态文明建设4大方面的目标:生态环境、生态社会、生态经济、生态发展;其次，设立9个考察领域，以引导4大方面目标的实现。其中具体指标是：环境质量、环境利用、环境保护、社会发展、社会文明、社会保障、生态经济投资、生态活力、生态科技。然后选取能够反映各个考察领域建设水平具有显示度和数据支撑的42个具体指标，构建一个包括“总指标一考察领域一具指标”三层的中国各地区生态文明建设原始评价指标群体系框架见图1。[1]目标一级指标二级指标三级指标单位森林覆盖率%人均耕地立方米生态活力人均水资源量立方米人均公园绿地面积立方米生态发展人均湿地占地面积立方米万人拥有高新技术专利个数个生态科技高新科技机构经费占GDP比例%高新技术成交额占GDP比例%人均废水排放量万吨人均SO2排放量吨人均NO排放量吨环境质量城市污水处理率%人均用水立方米/人人均氨氮排放量(C12)吨人均烟（粉）尘排放量(C13)吨生态环境人均一般工业固体废弃物排放量(C14)吨人均危险物排放量(C15)吨水土流失治理面积占比(C17)%4环境保护生活垃圾清运量占比(C18)%保护区面积占辖区面积比重(C19)%人均电力消耗(C20)万元生环境利用人均煤炭消耗(C21)亿吨态人均地区总值能耗(C23)亿元文明失业率%水千人拥有医生科技人员(C25)人平社会保障千人医疗卫生机构床位(C26)张评养老保险参保率(C27)%价人均GDP(C28)元生态社会城镇化率(C29)%人均教育经费投入元社会发展人均预期寿命年人均消费元人均可支配收入元高学历比例%电视节目综合人口覆盖率%地区第三产业GDP比重%社会文明城市燃气普及率%每万人拥有公共交通车辆辆生态经济污染治理投资占GDP比例%生态经济环境建设投资占GDP比例%投资林业投资占GDP比例%基础设施投资占GDP比例%图1二．问题二的分析与求解1．问题的分析首先，对模型Ⅰ中现有生态文明建设的评价指标进行分析，选择其中几个重要的、可行的评价指标，结合经济发展的情况，建立评价我国生态文明建设状况的数学模型。问题二中的数据是采用问题一中的我国生态文明建设的评价指标，通过建立模糊综合评价数学模型，使用matlab软件根据评价指标数据求权重（详见附录：程序一），通过比较权重的大小，分析其中几个重要的、可行的评价指标。结合经济发展的情况，建立评价我国生态文明建设状况的数学模型。2．问题的求解模型Ⅱ模糊综合评价模型（1）模型的准备建模思路：首先确定评价指标权重，权重能够反映各参评因子对生态文明建设的影响,突出主要因子对评价结果的影响。采用AHP法