2023年第十二届五一数学建模联赛。
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2015第十二届五一数学建模联赛。
题目生态文明建设评价问题
摘要。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。本文便对生态文明建设评价问题进行了研究。
问题一，通过对我国生态文明建设评价问题最新资料的搜集与整理，发现生态文明建设的评价指标和模型诸多，结合学界对此问题的主流观点，最终得到生态文明建设的5类34个评价指标，其分类为：资源节约和环境友好、经济又好又快的发展、社会和谐有序、绿色政治制度、生态文化发展及普及。
问题二，问题一中的34个评价指标与生态文明建设评价问题直接相关，这是一个典型的问题，因此运用层次分析法，以生态文明建设综合评价为目标层对问题进行分析。运用编程，根据权重比例筛选出6个重要、可行的评价指标为：
由于这6个评价指标的计量单位和性质各不相同，难以进行整体比较，可以采用综合指数法使各个指标值标准化，然后转化成一个综合指数进行评价：
最终得到各指标的综合得分为，综合指数相对较大，表明我国生态文明建设目前处于中上水平。
问题三，我国各省份的地理位置存在显著差异，常被分为六大区域，且各省的经济状况相差甚大，利用系统聚类法结合软件对各省值进行分类。结合地理及经济选出10个区域，用综合指数法进行评定，按得分高低依次为：
北京、海南、江苏、四川、黑龙江、广西、安徽、河南、内蒙古、新疆。
同时用模糊综合评价法进行检验，得到结果与原结果一致。
问题四，依据问题三求得的结果，对相对落后的三个城市提出相应的改进措施。由于已知的信息较少且具有一定的局限性，因此采用灰色**模型**未来几年的实施效果，得到效果较显著。灰色**模型如下：
结合以上的研究，根据相关数据以及影响，给有关部门写一份政策建议。
关键词层次分析法综合指数法模糊综合评价灰色**。
一、问题重述。
1.1背景分析。
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。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”。
1.2 问题重述。
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。
根据以上信息，查阅相关资料，结合实际情况研究以下问题：
1、查阅相关文献资料，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。
2、分析现有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，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。
3、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。
4、根据以上评价结果，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**未来几年这些措施的实施效果，最后结合**的结果给有关部门写一份政策建议（1～2页）。
二、问题分析。
2.1 问题一的分析。
问题一是查阅相关文献资料[1-4]，研究我国当前生态文明建设的评价指标和评价模型，给出生态文明的评价指标。通过对国内外关于生态文明建设评价问题最新资料的搜集与整理，归纳和概括出学界对此问题的主流观点，然后列举出生态文明建设的评价指标。同时充分利用相关统计年鉴的数据为**观点提供支持。
生态文明建设在国内外都是一个非常广泛的领域，给定量评价造成了极大的困难，制度层面和观念层面的建设在生态文明建设中起着至关重要的作用，是其不可或缺的组成部分。我国目前研究生态文明建设评价问题的指标和模型也颇多，但是生态文明建设体系评价目前只存在于定性层面，没有可靠数据來支撑还难以量化。因此，通过分析我国评价生态文明建设中相对客观的器物和行为部分，进而对生态文明建设的总体状况进行评价。
2.2 问题二的分析。
结合所查找的相关资料以及文献[5-7]，可知资源节约、环境友好、经济又好又快的发展、社会和谐有序、绿色政治制度、生态文化发展及普及与生态文明建设评价问题总是有关，并且可将这些因素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上可对生态文明建设评价问题进行定性和定量分析。这个问题很明显是一个典型的问题，也就是数学中常说的层次分析问题，因此可以运用层次分析法，以生态文明建设综合评价为目标层对问题进行分析。筛选出6个重要、可行的评价指标。
筛选出的6个评价指标计量单位、性质的指标值都不相同，无法衡量我国生态文明建设的情况，因此，必须使不同计量单位、性质的指标值标准化，最后转化成一个综合指数，以准确地评价我国生态文明建设的综合水平。而综合指数法恰好符合这一要求，能将这6个指标标准化，转化成一个综合指标，进而简化问题，对我国生态文明的建设状况进行合理分析评价。
2.3 问题三的分析。
问题三，由于我国地域辽阔，地理位置和经济条件的差异较大，因此各省（市）生态文明建设水平各有高低，一方面必须对地理位置进行分类。另一方面，经济条件受诸多因素影响，主要体现在值，而各个地区的人值相差甚大，要对这十个省的生态文明建设程度进行评价，必须将值进行分类，因此考虑采用系统聚类法对该值分类。
结合国家规划的六大地区与不同类别下经济条件的交叉部分，选出10个城市。根据问题二可知，对不同影响指标可运用综合指数法进行评定，同时为了保障所得结果的准确性，采用模糊综合分析评价法进行检验。
2.4 问题四的分析。
问题四，根据问题三求得的综合评价得分结果，对相对落后的三个城市提出相应的改进措施。该问要对未来生态文明建设的走势进行**，由于已知的信息较少且具有一定的局限性，而灰色**模型所需要的数据量比较少，**比较准确，精度较高。并且样本分布不需要有规律性，计算简便，检验方便，同时根据时间序列易于**未来近期的数据，适用于中长期**。
而这些特点恰好适用于本题，因此建立灰色**模型能够有效解决该题，使问题简单化。
此外，根据建立的模型**未来几年的实施效果，结合**的结果给有关部门写一份政策建议。
三、模型假设。
结合本题的实际，为了确保模型求解的准确性和合理性，我们排除了一些未知因素的干扰，提出以下几点假设：
1、假设查阅的文献资料全部真实可靠；
2、假设层次分析法中所选元素合理、元素间的关系正确，且每层元素的影响强度相差不大；
3、假设层次分析法所选元素为主要元素，且不漏不多；
4、假设所用数据真实可信且具有代表性；
5、假设除gdp外，其他因素对经济影响较小，可忽略不计；
6、假设选取的各指标之间相互独立。
四、符号说明。
为了便于问题的求解，我们给出以下符号说明：
五、模型的建立与求解。
经过以上的分析和准备，我们将逐步建立以下数学模型，进一步阐述模型的实际建立过程。
5.1 问题一评价指标的建立。
5.1.1问题一文献资料准备。
问题一，通过查阅相关文献资料，以及生态文明建设方面专家的相关言论及科研项目，了解到我国生态文明建设的评价指标和评价模型，现有的生态文明建设的评价指标只要有一下几种方法。
1）文献综合分析法。
对国家图书馆、北京市图书馆和北京林业大学图书馆及数字图书馆等丰富的网络图书资源、收集许多国内外的研究资料进行查阅分析，吸纳总结，加深对生态文明的理解，为构建我国生态文明建设评价体系做出理论参考。
2）专家咨询法。
专家咨询法是一种比较简单易行并且应用方便的方法，由于本文需要收集一些指标并进行实证的分析，需要统计相关的生态文明建设信息，运用专家咨询法可以快速方便的对指标进行筛选。
3）主客观赋权分析法。
对生态文明建设指标权重系数赋权可以采用主观赋权和客观赋权两种方法，但两种方法各有利弊，主观赋权法的研究比较早，方法相对成熟，原始数据主要來源为相关专家的经验主观判断数据，客观性比较差，主观性比较强，应用上具有比较大的局限，客观赋权法的研究比较晚，方法不尽完善，但其评价决策的结果具有比较强的数学理论依据，主观性比较小。为了平衡指标赋权的主观性与客观性，本研究采用“加法”集成综合的赋权方法。
4）综合指数评价分析法。
综合指数评价分析法是指在一套比较合理的经济效益指标体系的基础上，对相应实验指数进行加权计算得出经济效益的综合值。
生态文明建设是一个非常广泛的领域，致使给定量评价造成了极大的困难，制度层面和观念层面的建设在生态纹面建设中起着关键性作用，是其不可或缺的组成部分，但是生态文明建设体系评价目前只存在于定性层面，没有可靠数据來支撑还难以量化，因此，通过分析评价生态文明建设中相对客观的器物和行为部分，进而对生态文明建设的总体状况进行评价。生态文明建设评价体系包括依据正确的指标选取原则科学选取指标和和确定各项评价指标权重两方面内容，并且要求在此基础上建设生态文明评价体系模型从而进行生态文明上建设水平层面的综合评价体系。
5.1.2我国生态文明建设评价指标及模型。
目前为止，在国际上还没有一个统一的标准来评价牛态文明建设，许多国家地区的不同专家都以各自的评价标准来综合评价分析，评价标准缺乏统一性，因此建立一套比较完整的且统一的评价体系非常有必要。通常认为标准制定的一般原则为：尽量采用国际标准和国家标准指标；尽量与我国现有的一些相关政策，比如生态示范区标准、现代化实施标准和可持续发展要求标准等研究目标值相一致；标准值得确定方法一般是参考国外具有优良特色的生态文明城市现状值。
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