生态文明建设评价数学建模论文陕西理工大学.doc

陕西理工学院大学生数学建模竞赛承 诺 书我们完全明白，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）与队外的任何人（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他公开的资料（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，我们将受到严肃处理。我们的选择题号为： B 参赛队员（打印并签名）：队员1： 电话： 队员2： 电话： 队员3： 电话： 日期： 2015 年 6 月 7 日 B题 生态汉中摘 要生态文明建设越来越重要，在评价中需要各种指标的对比。于是本文首先建立了能充份运用各因素的层次分析（AHP）模型，把需要的大量指标看作各种准则，形成模型中的准则层，从而进行两两之间的对比得出对比矩阵，进而用归一法和列向量相加法得到权向量。针对问题一，层次分析法将完整的展现现有的生态文明建设评价指标，各指标采用Ci来表示。详情看表（1）。由问题一方法得到问题二的初步层次分析模型，根据比较尺度得到对比矩阵A，并分别计算权向量w，A的最大特征向量，和一致性指标CI，再结合可以计算出评价指标数值的基于属性识别原理的综合评价模型，得到我国生态文明建设的状况。对于问题三，首先本文根据现有经济条件和地理位置的数据进行比较分析，其次运用MATLAB软件计算问题二中的模型的评价数值，再加上比较判别法得出汉中市生态文明建设比较优秀，详情看表（6）。针对问题四，本文选择了对汉中市的生态文明建设提出建立自然保护区，增加低消耗能源发展和水资源能耗较少的可持续发展的建议，根据结论，编写了包含建议的政策报告。关键词：层次分析（AHP） 基于属性识别原理的综合评价模型 线性回归分析 比较判别法 MATLAB1问题重述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。因此对生态文明建设评价体系的建立具有重要意义。第一、我们要了解并列举我国生态文明建设的评价指标和评价模型。第二、我们要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。第三、根据前面建立的模型对汉中市生态文明建设的程度进行评价。第四、根据上述的评价结果，对汉中市提出改进措施，针对汉中生态文明建设评价结果中较弱的指标提出改进性建议。 2问题分析对于本题，了解什么是生态文明建设的评价指标和评价模型是解决问题的关键。1生态文明评价指标体系的建设是生态文明建设的核心。生态文明指标体系由环境质量，协调程度，生态活力，社会发展4个因素构成。首先我们要确定这4个系统在体系中所占的比重。现在有许多方法来确定指标权重，本文采用层次分析法确定指标权重。层次分析法是由T.L.Saaty等人在20 世纪70 年代提出的，是一种主观赋权法，指标的权重得确定主要取决于评价者主观上对各指标的重视程度。一般步骤为2：步骤1 首先要获得各个指标系统的判断矩阵。步骤2 求出判断矩阵的最大特征根对应的特征向量，然后对此特征向量进行归一化，把归一化后的向量作为权重向量。步骤3 一致性检验。计算一致性比率CR，若CR0.1,则通过一致性检验。通过以上步骤求出各个子系统指标的权重。然后根据所求出来的权重建立数学模型，对汉中市生态文明建设的程度进行评价，然后根据评价结果对汉中生态文明建设评价结果中较弱的指标提出改进措施和建议。 3模型假设1假设不考虑自然灾害和人为损坏。2假设经济稳定发展。3假设该地区都有完整的生态文明体系。4假设资源在短期内不会被使用完。4符号说明A 正互反矩阵 RI 随机一致性指标Cij 考虑因素（子准则层） CI 致性指标 A的最大特征根的正单根 组合权向量（正特征向量）Bi 考虑系统（系统层） CR 一致性比率5模型建立本节先结合我国现在的经济发展情况，选取几个重要的指标，结合我国的经济发展情况，建立评价我国生态文明建设状况的数学模型。因此，本部分分为如下三个小节：5.1：生态文明体系指标的建立；5.2：指标分级标准及权重；5.3：评价模型的建立；5.1生态文明体系指标的建立 生态文明评价指标体系的建设是生态文明建设的核心。在中国现阶段，建设生态文明的基本目标是建立一个资源节约型和环境友好型社会。然而，社会主义生态文明建设的前提要保证社会的社会文明程度以及生态系统的安全。因此本文将以建立环境质量，协调程度，生态活力，社会发展。为出发点，同时强调社会文明程度以及生态系统平衡性的重要性建立一套全面性的、可测性的、相互独立的生态文明指标体系。由此我们建立了如下表的生态文明建设评价体系。表（1）总体层A目标层Ci指标层Cij生态文明建设评价体系协调程度C1单位GDP消耗（C11）；单位GDP水耗（C12）；二氧化硫排放（C13）；环保投资占GDP比重（C14）环境质量C2人均公共绿地面积（C21）；垃圾无害化处理率（C22)；城市生活污水处理率（C23）；环境空气质量指数（AQI）优良天数（C24）生态活力C3森林覆盖率（C31）；水土流失率（C32）；人均水资源量（C33）；受保护地区面积占总面积的比例（C34）社会发展C4人均GDP（C41）；旅游总收入占GDP的比例（C42）；人口自然增长率（C43）；人口密度（C44）5.2指标分级标准及权重根据层次分析法的一般步骤。先确定系统层的权重。首先我们先确定比较尺度，目前在层次分析法的应用中，大多数人都用1-9尺度，下表中就是这个尺度。表（2）尺度aij含义1Ci与Cj影响相同3Ci比Cj影响稍强5Ci比Cj影响强7Ci比Cj影响明显的强9Ci比Cj影响绝对的强2,4,6,8Ci与Cj影响之比在上述两个相邻等级之间1,1/2.1/9Ci与Cj影响之比为上面aij的互反数然后我们求出判断矩阵B，求出判断矩阵的的特征向量。然后对此向量进行归一化，把归一化后的向量作为权重向量。B= 列向量归一化 按行求和 归一化 =， B= ， =4.189最后我们进行一致性检验：CI=0.063CR=0.070221.51.5110.5100010007007003003001000.150.150.100.100.060.060.030.03C140.257%1.51.52.52.53.53.5446C210.58716C220.197%3030505070709090100C230.147%2020404060608080100C240.069天300C310.472%50C320.217%45453535151555C330.212立方米8000C340.099%15C410.413万元10C420.245%16.0C430.1848855331.54004003003002002001001005.3评价模型的建立设研究对象空间为一个包含n 个城市的非空集合X ，城市x X 有m 个评价指标I1,I2,.Im 。G =G1, G2, ., Gl 为X 上属性集，分为l个属性等级(即文明等级)。城市xi的生态文明状态用一个m 维向量x =x1, x2, .xm 表示。以下是城市生态文明评价的具体步骤4：步骤1 单指标属性测度设某城市的第j个指标为Ij的测量值为xj ,那么xj Gk的属性测度ujk = u(xjGk) ，其中1 j m，1 k l ，且满足。属性测度的关键环节是选择数学测度函数，本文采用正态分布函作为属性测度函数。xjGk 的属性测度函数为： （1）其中，,ajk为第j个指标的第k个文明等级的左端点值。然后对上式计算出来的ujk进行归一化处理，以满足的条件。步骤2 多指标综合属性测度设指标的权重向量为 =(1,2,.,m)T ，其中i0,1, ，那么城市x 的生态文明系统具有属性Gk 的多指标综合属性测度函数为：uk(x|x Gk) = （2）由u =(u1,u2,.,ul) 构成的向量为某城市对应于各级属性的多指标综合属性测度。6模型求解在模型建立过程中我们已经建立了我国的生态文明建设状况的数学模型，接下来我们对汉中市的生态文明建设进行分析评价经过我们的调查与搜索，得到了十2015年汉中市的生态文明建设指标数据，如下表所示。表（5） 2015年汉中市生态文明建设指标数据表C11C12C13C14C21C22C23C24C31C32C33C34C41C42C43C44汉中1.28133.90.0348111.65908632534.3236.9311618.42.130.563.02179接下来我们用上述所建立的评价模型进行分析求解，运用MATLAB之后（程序见附录），得出了汉中市的各个指标的综合属性测度（见附录），紧接着我们得到了汉中市的综合属性测度，如下表。表（6）汉中市的综合属性测度差较差一般良优汉中市0.31040.09390.08890.25860.24807模型结果分析首先我们先回答一下题目的前两问，第一问的答案在5.1小节中，表（1）就是我国现有的生态文明建设的评价标准和评价模型。第二问的答案在5.2和5.3小节中，5.2小节建立的是生态文明建设的数学模型，5.3小节建立的是生态文明建设的评价模型。经过上述讨论，接下来对结果进行分析。对于通过评价模型求出的数据，我们先进行观察，先观察这个汉中市总体上是差、较差、一般、良或者优。表（6）中的数据如果越大，则说明汉中市被这个指标分级标准影响的效果越大。接着我们可以从表（5）中找到该汉中市被这个指标分级影响较大的原因，从而找到汉中市出现这种结果的原因。接下来具体分析一下汉中市的结果，也就是第三问的答案。从表（6）看，汉中市在差这个指标分级所占比例为31.04%，严重拉下了总体综合属性测度。因此再去表（1）查看汉中市出现差的原因，结合表（4）和表（5）可以看出，C13（二氧化硫排放）、C11（单位GDP消耗）、C33（人均水资源量）、C44（人口密度）是汉中市出现差的主要原因。汉中市总体来看，属于一般。以上就是问题三的答案。经过第三问的分析，根据题目第四问的要求，我们开始对其实施改善措施，具体方案如下：第一，工业固体废物处置利用率，可以修建更多的垃圾回收站，增加工业固体废物的回收，从而提高工业固体废物初值利用率。第二，人口自然增长率，实施计划生育，控制人口的增长，从而有效控制人口自然增长率。第三，政府加大力度对于基础设施，耗能产业的投资与建设，充分利用能源，做到能源利用的最大化。第四，二氧化硫排放，政府应加大对排放企业的监管，最大程度控制二氧化硫的排放。8参考文献 1朱成全,蒋北.基于HDI的生态文明指标的理论构建和实证检验J.自然辩证法研究,2005(8):114-118.2颜文涛,袁兴中,邢忠.基于属性理论的城市生态系统健康评价-以重庆市北部新区为例J.生态学杂志,2007,26(10):1679-1684.3严耕,杨志华中国行政管理2010年08月20日建议书 绿水、蓝天、青山、宁静”，这是汉中生态环境的真实写照。首先，汉江流域污染防治三年行动计划的启动，有序推进了沿江城镇两厂（场）建设、农村环境连片整治、重点集镇污水处理等建设，确保了汉江出界断面水质保持在类标准之内。其次，汉中“治污降霾保卫蓝天”工程，让汉中市中心城区空气质量，保持在二级以上优良天数340天以上。第三，就是严把项目审批关，并划定重点区域产业负面清单，坚决防止新的污染源产生。一是建设生态经济体系。以生态理念指导发展，以低碳标准改造提升传统产业，以绿色优势培植新兴产业，狠抓节能减排，深化产业结构调整，大力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，逐步构建生态经济体系。二是建设资源保障体系。推动资源利用方式根本转变，加强水源地保护，严格土地用途管理，加强矿产资源勘查、保护和合理开发，节约集约利用资源。支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展，促进生产、流通、消费过程的减量化、再利用、资源化，提高利用效率和效益。三是建设生态环境体系。加大天然林保护、汉江水质保护、水土保持、湿地保护、生物多样性保护工程建设力度。强化水体、噪音、扬尘、重金属等污染防治，解决损害群众健康的突出环境问题。四是建设能力保障体系。构建体现生态文明要求的目标体系、考核办法、奖惩机制。加大人财物投入，强化环境保护基层基础工作，完善环境监测监管体系。健全生态环境保护责任追究制度和环境损害赔偿制度。加大环境保护基础设施建设力度，加强城镇生活垃圾污水处理设施建设，深入推进农村环境连片整治和农村清洁工程。五是建设生态文化体系。加强生态文明宣传教育，充分发挥舆论引导作用，倡导绿色生产和绿色消费，增强全民节约意识、环保意识、生态意识，形成合理消费的社会风尚，营造全民保护生态环境的良好风气。绿水、蓝天、青山、宁静”，这是汉中生态环境的真实写照。首先，汉江流域污染防治三年行动计划的启动，有序推进了沿江城镇两厂（场）建设、农村环境连片整治、重点集镇污水处理等建设，确保了汉江出界断面水质保持在类标准之内。其次，汉中“治污降霾保卫蓝天”工程，让汉中市中心城区空气质量，保持在二级以上优良天数340天以上。第三，就是严把项目审批关，并划定重点区域产业负面清单，坚决防止新的污染源产生。 附录以下为MATLAB求解过程：a=32676,400,300,200,100,0; %a为Gk的范围h=185; %h为xj的数值w=0.156; %w为指标xj的权重k=1,2,3,4,5; %k为分成l层b=(a(k)+a(k+1)/2;c=(abs(a(k)-a(k+1)/(2*sqrt(log(2);u=exp(-(h-b)./c).2);u.*w; %uk乘以权重s=u(1)+u(2)+u(3)+u(4)+