2024年全国数学建模答辩稿a题

发布 2021-12-27 01:45:28 阅读 9473

确定题目以后,我们首先对题目进行分析,通过查阅相关资料,明确解题方向,在模型建立与求解阶段。

针对问题一,我们采用计算机绘图法,利用内插值法以x为横坐标,y为纵坐标,画出重金属浓度的等高线图;再将取样点的坐标按5个功能区划分用不同颜色和形状的图形标示出来,可直观的展示出重金属元素在该城市5个功能区的整体空间分布情况。从而分析其数据分布特征,我们以cd镉为例,绘图结果如下:其余七种元素也按照此方法,得出空间分布图。

然后,通过对数据进行处理,求得8种元素的最大值、最小值、平均值、标准差,变异系数等值,并且分析说明了元素的分布特征:

针对问题二,我们采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法。因为利用污染指数法可以消除因量纲不同而带来的计算问题,我们考虑到采用统一指标便于比较。因此定义了统一的污染划等级分标准,来统一量纲,分析其相对特点。

且污染指数值越大,则污染越严重。这个表为污染等级划分标准:

然后,根据统计学的方法,计算出每个功能区的污染情况,得出污染指数在各个功能区的最大值,最小值,平均值以及综合污染指数。通过数理统计的方法得到不同功能区的元素分布特征,分析其污染程度,列表如下:

通过分析可得出如下结论:

另一方面,为描述不同功能区的的污染程度,我们又统计了8种元素在不同功能区的平均污染指数分布表和分布图,如下:

通过分析图表得出了结论。

依据8种元素污染指数的统计特征,分析出了重金属污染的主要原因,即:受工业三废和汽车尾气等交通污染的影响,污染程度为工》交》生》公》山,并提出了改善建议。

针对问题三:

分析得出重金属污染物的传播特征:

总体来讲,重金属污染物的传播遵循:由浓度高的位置向浓度低的位置传播的规律。同时,也受大气流动和降水的影响。

为了便于研究污染源的位置,我们先排除了没有污染的点。形成图像,再通过对图像进行灰度化,二值化,边缘检测及hough变换,其中hough变换的目的就是检测出图像中各个圆的圆心坐标。从而得出图中污染源的大致位置,通过质心定位算法的分析,采用三角质心和多边质心计算估计点坐标,提高定位精度,最后得到污染源位置:

针对问题四:

1)时间要素,进行纵向比较。

需要收集该城市近5~10年的重金属采样点的分布情况,因为受风力和雨水冲积作用,重金属污染会呈现扩散和富集现象;因此给出时间参数,可以分析讨论出扩散富集与时间的关系,为治理污染扩散提供依据,以此确定解决污染的最佳时间和富集地点。

2)需要收集该城市的风向或雨水冲积方向,初值点和时间,可根据污染物扩散方程,来确定某位置的污染物浓度分布状态,再考虑污染的边界反射作用,可以更好地确定污染源,为解决污染源问题提供依据。

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