关于碳减排问题解决方案的建模探讨
摘要：
关键词：碳排放；温室气体；气候变暖；燃料需求预测
1 问题的提出
1.1问题引出
“全球气候变暖”(Global Warming）以及“碳减排”（Carbon emission reduction）问题，是当今社会的热点问题。世界没有一个有法律约束力的“碳排放”协议。为了从数学角度对现有的数据进行分析，结合各国的经济形势，从经济发展、能源需求、温室气体排放的逻辑顺序，据此建立模型预测至2030年及2050年前的碳排放情况，验证达到联合国“使全球变暖不超过2摄氏度”的气候变化目标实现的可能性，并给出了合理、现实的解决方案。
1.2问题重述
“全球气候变暖”（Global Warming）以及“碳减排”（Carbon emission reduction）问题，已成为世界关注的一个热点问题。但是由于各国环境条件的巨大差异以及利益间的巨大冲突，世界各国却无法达成一个有法律约束力的“碳排放”协议，为此，联合国政府间气候变化专业委员会—IPCC特聘请你们提供相关研究报告，内容应包括：
1.在收集相关信息的基础上，对当前全世界碳排放形势作出分析，并据此建立模型预测至2030年及2050年前的碳排放情况。
2 如果要达到联合国“使全球变暖不超过2摄氏度”的气候变化目标，给出你们认为合理、现实的解决方案，并据此预测全世界2030年及2050年的碳排放情况。联合国的气候变化目标是否可以达到？
3.按照你们的解决方案，具体到美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国等国家，各自应承担什么义务？理由是什么？
4.将你们的研究结果写成一份不超过两页的简短报告，提交给IPCC。要注意所引用数据的可靠性。所有引用文献请注明出处。
文中利用附录中提供的及自己查找到的资料和数据建立和全球变暖有关的因素的的数学模型，主要包括以下几个部分：
1.影响全球变暖的因素的数学模型；
2.煤炭需求量的数学模型；
3.碳排放量的数学模型；
4.描述碳排放量和温度升高之间关系的数学模型；
2附录表格中部分数据添加的说明
2问题分析
2.1背景分析
能源为人类社会文明的进步提供了强大的动力，但掠夺式开发和疯狂式利用也带来了严重的环境问题，比如水污染、大气污染、重金属污染、自然水位下降、干旱、地表沦陷等问题。早在14世纪初,英国就注意到了煤烟污染；17世纪伦敦煤烟污染加重时,有学者提出过改善大气品质的方案近年来，不过直到这时,污染只在少数地方存在,污染物也较少,依靠大自然的自净能力,尚不至于造成重大危害。环境污染发生质的变化并演变成一种威胁人类生存与发展的全球性危机, 则始于18世纪末叶兴起的工业革命。
国际上几个代表性的国家生产总值持续高速猛劲增长，创造了巨大的物质文明，但环境问题同样不可小觑。现阶段世界经济增长与环境保护之间存在着越来越尖锐的矛盾，现代工业化进程消耗了大量的化石能源，造成碳排放的大幅度增加，导致严重的温室效应。在不影响经济稳定增长的前提下，实现碳排放的逐渐减少，是国际社会目前亟待解决的问题。
全球气候变暖”（Global Warming）以及“碳减排”（Carbon emission reduction）问题，直接导致两极冰川融化和海平面的上升，已成为近年来世界关注的一个热点问题。碳排放强度（单位GDP的碳排放量）是衡量经济发展水平与碳排放增长之间关系的重要指标之一。掌握碳排放强度的变化规律，研究其主要影响因素的变化对其的冲击效应，可以为制定相应的节能减排政策提供数据支持和理论依据。
因此，为全世界碳排放形势作出分析，并据此建立模型预测，量化研究全球至2030年及2050年前的碳排放情况，提出合理、现实的解决方案具有重大而深远的意义。
2.2影响全球二氧化碳排放的相关因素
从二氧化碳排放的来源看，有生产和生活两部分，从量上可以主要分为四个方面。
一是国内生产总值（GDP）。从全球的情况来看，二氧化碳的排放量与实际GDP正相关，且二氧化碳的增长速度略小于实际GDP增速。而从各个国家的情
况来看，虽然都符合与GDP正相关的关系，但增速与实际GDP的增速由于产业结构能源结构等因素而各不相同。
二是产业结构。一个经济体中如果第二产业所占比例较高，尤其是重工业中的电力工业、水泥工业、冶金工业或者石油产业等比例较高，其二氧化碳排放量就会相对较高。这实际上反映了一个国家经济体的能源强度，即生产一单位GDP 所需要的能源。观察世界各国的能源强度发现，最高的是俄罗斯和中东地区国家，它们以石油生产作为GDP的主要支柱，另外亚洲国家上升较快，且高于世界平均水平，而北美欧洲等地区国家的能源强度则低于世界平均水平，且趋于下降，这与发达国家第三产业比例升高有关。
三是能源结构及能源效率。众所周知，各种燃料燃烧排放二氧化碳的强度从高到低依次是：煤、石油、天然气、水能、核能等新能源。一个国家的能源结构及燃料使用效率对二氧化碳的排放也起到很大作用。从世界各国的化石燃料使用情况来看，欧洲各国的煤使用比例从1980年持续下降，到2007年，由原来的30%下降到18%，这部分解释了欧洲二氧化碳排放量稳中有降的状态。
四是生活排放的污染物和农业、林业的影响。如取暖，高纬度地区由于天气寒冷，由取暖而燃烧化石燃料排放的二氧化碳相对较多，经济水平接近的欧洲与美国相比，居民取暖排放的二氧化碳在全部二氧化碳排放中所占的比例分别为10.8%与5.8%；再如交通方式，欧洲国家较小，地铁系统发达，人均汽车拥有量较美国少，因而，欧洲道路交通二氧化碳排放量占全部二氧化碳排放量的22%，美国占27%；欧洲人均交通二氧化碳排放量为 1.81吨/人，而美国这一指标达4.07吨/人。因此，改善交通结构，减少生活用电量等都可以减少生活二氧化碳排放量，这对以生活排放为主的美国尤为重要，对中国也有一定的借鉴意义。2.3全球二氧化碳减排的有效路径
根据从能源到二氧化碳的产生过程，减排有两个切入点，其一是从能源市场进行干涉，改善能源结构或者提高能源的使用效率，主要方法有使用税收等手段改变不同能源物质的价格、政府管制限额、推广可以提高化石燃烧效率的新技术等；其二是从电力市场入手进行干涉，改变电力的需求供给关系来影响能源的使用，使用税收等手段抬高电价或倡导全社会节约用电，减少电的需求，调整产业结构以及资本密度，在工业领域对设备实行精细化管理、按期保养、维护设备，利用新技术提高各种生产设备的用电效率等。
但是，在这个过程中，会对这两个市场的供给方或需求方产生一定的影响，即出现减排成本。首先影响能源大国的经济；其次，会导致电价以及其他材料生产成本提高，影响经济复苏；第三，汽车等产品的消费会由于能源价格上涨而下降。
大气中二氧化碳含量（碳存量）也是一个非常重要的概念。二氧化碳存量治理有其必要性。以减排为主要手段的低碳经济不是一蹴而就的，碳捕获和存储被科学界认为是减少二氧化碳气体最具时效的手段。
地球最主要的二氧化碳吸纳处是海洋，科学家发现海洋在1800年到1994年间吸收了4760亿吨二氧化碳，接近于排放总量的一半；仅2008年一年，海洋就吸收了23亿吨的碳，是人类全年释放二氧化碳总量的四分之一。海洋对二氧化碳的吸收受温度、海水酸碱度以及其他因素的影响，因此，治理海洋环境，改善污水排放所引起的海洋污染，通过科学研究增强海洋吸碳能力都是减少碳存量的方法。
另一个碳吸收者为森林。数据显示，2000～2005年间，全世界有731.7万公顷的森林从地球上消失。从地区看，非洲全域森林减少率相对较高，2000～2005年每年减少0.6%，森林面积每年减少404万公顷。大洋洲地区的森林面积也同样在减少，年减少率为0.2%。亚洲的森林面积虽然整体上有所增加，但个别国家森林持续减少的局面没有多大改观。欧洲地区的森林面积则继续增加。因此，投入资金进行植树造林、森林维护，以及控制东南亚、南非国家的森林砍伐和林业发展，都是有效解决碳存量的方法。
除此之外，投资研发资金生产，开发人工吸收技术也是解决碳存量的有效方法。
2.4碳排放量计算
主要是以IPCC的国家温室气体排放清单为代表的全面测算碳排放,IPCC2006年国家温室气体排放中,碳排放的全面测算包括能源、工业过程和产品使用、农业、林业和其他土地利用、废弃物四个方面。其中，工业工程和产品使用的动力是电力或煤炭石油天然气，而电力又由煤炭石油天然气燃烧发电产生的（考虑到现今社会下，水电、新能源发电所占的比例较小，不予考虑），所以不考虑工业生产对碳排放量的影响，农业、林业生产中，绿色植物的生长过程中光合作用需要吸收CO2，保守计算情况下，考虑光合作用所消耗的CO2来源于废弃物所产生，所以在计算中，只考虑能源消耗量对碳排放量的影响。
因为我国现在还没有碳排放量的直接监测资料,所以本文对碳排放量的研究是通过对能源消费量的测算得来的,能源消费量就是统计年鉴中终端能源消费量。
计算公式釆用《IPCC2006温室气体排放清单》所推荐的公式,即:
C（总排放量）=E（能源终端消耗量）×c（排放系数）具体数学公式如下:
C?
E
c
=（2-1）
其中C为碳排放量,单位为104t；C为碳排放系数(t-C/tce)；E为能源终端消耗量,单位为104t.tce。当E为能源消耗总量时,根据国家发展与改革委员会能源研究所推荐数值C即碳排放系数为0.67,C02的排放系数为2.4567,
表1. 碳排放系数
国家发改委能源所
C02排放系数推荐值0.67(t-C/tce)
2.4567(t-C02/tce)
2.5具体问题分析
本题要求我们建立一个预测未来三十年内的碳排放量的的数学模型，其中包括搜集相关的数据资料，分析当前全世界碳排放形势，就旨在达到联合国“使全球变暖不超过2摄氏度”的气候变化目标，给出合理、现实的解决方案，并据此预测全世界2030年及2050年的碳排放情况，并予以验证该目标能否实现，最后还要在提出的方案合理的基础上，给出方案中几个主要的能源消耗大国美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国等国家，各自应承担的义务。
下图所示为解题过程中需要解决的问题。
图1. 问题解决流程简图
对于问题一，在获取的数据资料的基础上对当前全世界碳排放形势作出分析，建立预测模型。本文依托中国煤炭资源网（https://www.doczj.com/doc/fe8406138.html,/gjms/33200/0/listnew.html）等网站提供的世界煤炭年消
费量数据、世界石油年消费量数据、世界天然气年消费量数据，应建立模型的需要，将数据进行了一定的技术处理，统一折算到标准煤，进而利用改造过的神经网络预测算法即灰色神经网络预测算法预测未来三十年时间内世界年煤炭、石油、天然气的消耗量。
针对问题二,在从美国国家航空航天局网站上获取的数据资料的基础上，以1880-2007年全球CO2排放量的数据作为输入变量，与1880-2007年全球年平均气温建立LREG-FARIMA模型，利用FARIMA模型对LREG 模型的残差进行动态预测，探究CO2排放量增加对全球温度上升的影响，进而从数学角度建立二氧化碳排放量与温度升高的关系，为后文计算碳排量对温度变化的影响做下前期准备工作。
针对问题三，在问题二建立的模型的基础上，利用问题一预测的未来三十年时间内碳排量的数据计算温度升高的范围。
针对问题四，从矛盾的特殊方面考虑，通过分析各个国家现有经济结构的基础上，结合未来社会可持续发展的要求，从合理开发利用能源的角度，提出世界上几个主要的大国的减排措施；从矛盾的普遍性方面考虑，对世界上各个国家提出一些节能减排的措施。
3.模型假设
● 假设世界经济形势近几年不会出现大的波动，能源供应不出现剧烈变动；
● 假设国家统计局、中国煤炭资源网所提供的数据都是可信的的；
● 假设全球碳排放以煤炭、石油、天然气燃烧后碳元素均以二氧化碳气体形式进入大气；
● 假设忽略农林产业(如树木、花草)进行光合作用所消耗的CO2和人类活动所产生的废弃物的碳排放从效果上看大致相等；
● 假设化石能源（主要是煤炭、石油、天然气）在本世纪中叶前不受到各个国家或地区的地方保护性储备，即大规模减少能源供给的可能性忽略。
● 假设全球新能源技术在短时期内无法取得技术性能源革命，清洁能源在本世纪中叶无法取代化石燃料在世界能源格局中主要占比的地位，并且忽略新能源发电和水力发电中的碳排放。
4.符号说明
Y1-n x1-n……
5.模型的建立及求解
5.1 模型建立的依据
下图所示为生态系统中碳平衡示意图。正常情况下，植物光合作用消耗CO2而植物的呼吸作用和人类、动物的活动等产生CO2，实现自然界中C的动态平衡，使得自然界温度不会有明显的上升。工业革命以来，人类行为大量开采利用的煤炭、石油、天然气，使得亿万年来的C的动态平衡受到破坏，导致了温度的上升。可以认为正是由于煤炭、石油、天然气的过度开采、利用导致了碳排量的增加和温度的上升。
借鉴河南师范大学校长焦留成教授的1998年在中国矿业大学期间的博士论文《基于稀土永磁直线电机的四层线性分析理论》中忽略电机的种类（交流电机或者是直流电机），并不考虑电机内部结构（电机转子和定子相互之间的复杂耦合），从整体上考虑电机的输入因素和输出效能（如转矩）的科学的分析方法，认为自然界作为一个极其复杂的、内部诸多元素之间强耦合的大系统，考虑到假如没有人类对化石燃料的开采、利用，自然界作为一个系统通过内部诸多元素的相互耦合、相互作用，从较长时间范围内看，其C元素是动态平衡的，所以可以把自然界作为一个系统考虑，其输入因素是化石燃料（煤炭、石油、天然气）的燃烧，输出是碳排量，且输出通过以上建立的CO2和温度升高的关系直接影响温度的升高。
图2. 自然界碳元素平衡示意图
图3. 借鉴电机模型后的输入、输出关系示意图
5.2 预测方法
常规的预测方法包括时间序列法、概率算法、人工智能算法等。其中人工智能算法包括灰色预测算法、神经网络预测算法、支持向量机预测算法等。本文选择用灰色神经网络预测模型即灰色预测算法和神经网络算法相结合，以期两者可以取长补短，取得更好的预测效果。
灰色理论最早有中国华中理工学院（现为华中科技大学）邓聚龙于1982年提出。灰色理论一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现象的应用数学学科。传统的系统理论，大部研究那些信息比较充分的系统。对一些信息比较贫乏的系统．利用黑箱的方法，也取得了较为成功的经验。但是，对一些内部信息部分确知、部分信息不确知的系统，却研究得很不充分。这一空白区便成为灰色系统理论的诞生地。因此，灰色系统理论主要研究的就是“外延明确，内涵不明确”的“小样本，贫信息”问题。在客观世界中，大量存在的不是白色系统(信息完全明确)也不是黑色系统(信息完全不明确)，而是灰色系统。因此灰色系统理论以这种大量存在的灰色系统为研究对象而获得进一步发展。
5.2.1灰色理论的观点:
(1)灰色系统理论认为，系统是否会出现信息不完全的情况、取决于认识的层次、信息的层次和决策的层次，低层次系统的不确定量是相当的高层次系统的确定量，要充分利用已知的信息去揭示系统的规律。灰色系统理论在相对高层次上处理问题，其视野较为宽广；
(2)应从事物的内部，从系统内部结构和参数去研究系统。灰色系统的内涵更为明确具体；
(3)社会、经济等系统，一般不存在随机因素的干扰，这给系统分析带来了很大困难，但灰色系统理论把随机量看作是在一定范围内变化的灰色量，尽管存在着无规则的干扰成分．经过一定的技术处理总能发现它的规律性；
(4)灰色系统用灰色数、灰色方程、灰色矩阵、灰色群等来描述，突破了原有方法的局限．更深刻地反映了事物的本质；
(5)用灰色系统理论研究社会经济系统的意义，在于一反过去那种纯粹定性描述的方法，把问题具体化、量化，从变化规律不明显的情况中找出规律，并通过规律去分析事物的变化和发展
5.2.2灰色GM（1，1）模型的建立
设时间序列设时间序列
有n个观察值，通过累加生成新序列
则GM（1，1）模型相应的微分方程为：
其中: 称为发展灰数；μ称为内生控制灰数。
设
为待估参数向量
可利用最小二乘法求解。解得：
求解微分方程，即可得预测模型：
5.3神经网络算法
5.3.1神经网络算法简介
人工神经网络（Artificial Neural Networks，简写为ANNs）也简称为神经网络（NNs）或称作连接模型（Connection Model），它是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。神经网络用到的算法就是向量乘法，并且广泛采用符号函数及其各种逼近。并行、容错、可以硬件实现以及自我学习特性，是神经网络的几个基本优点，也是神经网络计算方法与传统方法的区别所在。
5.3.2神经网络预测方法的步骤：
第一步，根据实际情况，选择适当的网络结构作为预测工具，根据已确定的
预测因子和被预测量，决定网络的输入和输出，进而决定网络的结构(网络各层次的节点数)
第二步，准备样本数据和样本的规范化处理，样本分为训练样本和检验样本；
第三步，利用训练样本是对网络进行训练和学习；
第四步，利用检验样本对网络训练结构进行检验，验证网络的泛化能力；第五步，用训练好的网络，根据已知的数据进行实际预测。
5.4燃料需求量预测
5.4.1样本数据
样本数据全部来源于中国煤炭资源网。
图4. 煤炭、石油、天然气年消耗量和年碳排放量的标本数据
为便于计算和看图，上图采用标幺制。其中煤炭年消耗量的基准值为2074.49（百万吨油当量），石油的基准值为3234.6（百万吨），天然气的基准值24536（亿立方米），碳排放量的基准值3.6667（百亿吨）。
上述各单位之间从热值的角度考虑的换算关系：
1吨油当量=1.4286吨标准煤；
1立方米天然气=1.33kg标准煤；
图5. 灰色神经网络算法流程图
5.4.2预测数据
预测结果如下图所示。
图6. 预测所得到的未来三十年世界年煤炭消耗量（基准2074.49百万吨油当量） 图7. 预测所得到的未来三十年世界年石油消耗量（基准3234.6百万吨）
图8. 预测所得到的未来三十年世界年天然气消耗量（基准24536亿立方米）
图9. 预测所得到的未来三十年世界年碳排量（基准3.6667百亿顿）
为便于观察，把2000~2013年数据和预测的数据放在一张图表中，如下图所示：
6.基于分数差分自回归求和移动平均模型的CO2与全球温度关系
以1880-2007年全球CO 2排放量的数据作为输入变量，与1880-2007年全球
图10. 算法进化次数与误差变化趋势示意图
图11. 2000~2050年煤炭、石油、天然气年消耗量和年碳排放量变化趋势示意图
年平均气温建立了LREG-FARIMA 模型，利用FARIMA 模型对 LREG 模型的残差进行了动态预测，探究CO 2排放量增加对全球温度上升的影响。 为了取得较好的拟合和预测效果，采用分数差分自回归求和移动平均模型LREG-FARIMA(1,0.44,2)模型，即：
?
?????
?++=--+
=5)iidN(0,0.1
~)16.046.01()1)(93.01(86.0244.000i t t t
t t
e e
B B B B x y εε 上式中，
{}{}序数据排放量和全球温度的时分别代表标准化后的和2
CO y x t
t
。
6.1. CO2 排放量与全球温度LREG 模型建立及协整关系的检验
6.1.1CO2 排放量与全球温度LREG 模型建立
CO 2 排放量与全球温度的单位及数量级存在差异,故在建模之前,首先对
CO 2排放量和全球温度的时序数据标准化，分别记为{}
?
?????y
x t t 00和 由CO 2排放量与全球气温的时序示意图可以看出：
{}?
?????y x t
t
和都随时间发展而上升，并且上升趋势明显，近乎指数形式，由此可以推测：CO 2排放量与全球气温成正相关
线形关系，据此，建立CO 2排放量与全球气温的一元线性回归模型（记为 LREG ）。 由于建立
{}?
?
????y x t
t
和LREG 模型要求
{}?
?????y x t
t
和进行相同步数的差分后序列分别
平稳，故在建模前分别绘制了{}
????
????y x t t 0
和的时序图，并对其做了单位根校验，结果
图12. CO 2排放量与全球气温的时序示意图
如下图所示，图形显示，
{}
?
?????y x t t 00
和变化平稳，
{}
?
?????y x t t 00
和单位根校验的统计量都位
于显著性水平为0.01的拒绝域，拒绝了序列非平稳的原假设，表明{}
?
?????y x t t 00和1阶差分处理后都是平稳序列。
表2. {}{}
y x t
t 0
??和单位根检验结果
时间序列 单位根检验统计量值 显著性水平0.01的拒绝域
{}x t
?
-4.1507 {}58.2-≤=τW ?
???
???
y
t 0
-11.7903
{}58.2-≤=τW
模型的参数估计及其显著性检验的p-value 、模型显著性检验F 值、Ajusted R square 见下表所示。
表3. LREG 模型的参数估计
图13. {}
??????y x t t 0
和的时序图
参数 估计值（标准差） P-value
XS 0.85801（0.04558） <2e-6 F 值
354.4 <2。2e-16 Adjust R square
0.7341
Adjusted R square 值为 0.7341，说明{}
x t 0
能够解释?
?????y t 0变动趋势中的73.41%的因素，其余不能解释的部分由残差引起。
{}x t
对?
?????y t
的一元线性关系已经建立： t t t
x y ε+=0
86.0
6.1.2. CO 2 排放量与全球温度协整关系检验
变量之间的协整关系，是指在用{}x t
拟合了对?
?????y t
的 LREG 后，模型的回归残差序列{}εt
为平稳序列。当残差序列{}εt
平稳时，可以避免产生两个非平稳
序列
{}
x t
?
?????y t 0之间的虚假线性回归，保证模型具有实际意义。 在进行下一步对残差序列
{}εt
的分析之前，先对进行了{}εt 平稳性检验。其
时序图和单位根检验结果分别见图14 和表 4。由此我们得出{}εt
平稳的结
表4. LREG残差序列单位根检验
时间序列单位根检验统计量值显著性水平0.01的拒绝域
{}ε
t -4.2495{}58.2-≤
=τ
W
6.2.回归残差FARIMA(1,0.44,2)模型建立
6.2.1.回归残差FARIMA(1,0.44,2)模型建立
在建模前先对{}εt进行白噪声检验（Box.test()），检验p-value=3.29e-12，在显著性水平为0.05时拒绝原假设，{}εt为非白噪声序列，我们对其进行的以下分析是有意义的。
绘制{}εt的序列的ACF和PACF图（见图 10），其ACF拖尾，考虑{}εt 可能存在长记忆性，因此用fracdiff(），arima()确定模型阶数，选取AIC值最小的模型FARIMA(1,0.44,2)，并对所有参数进行了显著性检验，在0.05的显著性水平下拒绝原假设，参数均显著。参数估计结果集显著性检验p-value 见表5。
图14. LREG残差序列时序图
表5. FARIMA 参数估计
参数 估计值
P-value d 4.405e-01 (6.754e-07) <2e-16 AR1 0.9259(0.0455) 1.791351e-41 MA1 -0.4586 (0.0978) 7.130613e-06 MA2 -0.1626 (0.0816) 4.849167e-02 AIC 128.71
6.2.2 FARIMA 残差｛t e ｝的白噪声检验
绘制｛t e ｝时序图、ACF 、PACF 见图11
图15. LREG 残差 ACF 和 PACF
图16. FARIMA 残差｛t e ｝时序图、ACF 、PACF
从图16可以看出，对｛t e ｝拟合FARIMA （1，0.44，2）后的残差｛t e ｝为白噪声，且不存在异方差。为了保险起见，用Box.test()和jarque.bera.test()对｛t e ｝进行了随机性和正态性检验，均在显著性水平为0.5时接受了原假设。检验结果见表6。
表6. FARIMA 残差｛t e ｝检验结果
检验
p-value Box.test()
0.9957 jarque.bera.test()
0.4673
至此说明，对｛t e ｝建立FARIMA(1,0.44,2)模型可以有效地反应序列的自相关性和波动性。模型的具体形式如下：
(1-0.93B)(1-B)44.0t =(1+0.46B+0.16B 2)t e ,t e ～iiDN(0,0.15) (3)
2016高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目（请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”） B题小区开放对道路通行的影响 2016年2月21日，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，其中第十六条关于推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步开放等意见，引起了广泛的关注和讨论。 除了开放小区可能引发的安保等问题外，议论的焦点之一是：开放小区能否达到优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况的目的，以及改善效果如何。一种观点认为封闭式小区破坏了城市路网结构，堵塞了城市“毛细血管”，容易造成交通阻塞。小区开放后，路网密度提高，道路面积增加，通行能力自然会有提升。也有人认为这与小区面积、位置、外部及内部道路状况等诸多因素有关，不能一概而论。还有人认为小区开放后，虽然可通行道路增多了，相应地，小区周边主路上进出小区的交叉路口的车辆也会增多，也可能会影响主路的通行速度。 城市规划和交通管理部门希望你们建立数学模型，就小区开放对周边道路通行的影响进行研究，为科学决策提供定量依据，为此请你们尝试解决以下问题： 1. 请选取合适的评价指标体系，用以评价小区开放对周边道路通行的影响。 2. 请建立关于车辆通行的数学模型，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。交通流分配模型 3. 小区开放产生的效果，可能会与小区结构及周边道路结构、车流量有关。请选取或构建不同类型的小区，应用你们建立的模型，定量比较各类型小区开放前后对道路通行的影响。 4. 根据你们的研究结果，从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出你们关于小区开放的合理化建议。
国内碳排放权交易简介 一、中国“十二五”控制温室气体排放总体要求及目标 国务院于2011年12月1日，印发了《“十二五”控制温室气体排放工作方案》，该方案中确立了总体要求及主要目标。 总体要求。坚持科学发展为主题，以加快转变经济发展方式为主线，牢固树立绿色，统筹国际国内两个大局，把积极应对气候变化作为经济社会发展的重大战略、作为加快转变经济发展方式、调整经济结构和推进新的产业革命的重大机遇，坚持走新型工业化道路，合理控制能源消费总量，综合运用优化产业结构和能源结构、节约能源和提高能效、增加碳汇等多种手段，开展低碳实验试点，完善体制机制和政策体系，健全激励和约束机制，更多地发挥市场机制作用，加强低碳技术研发和推广应用，加快建立以低碳为特征的工业、能源、建筑、交通等产业体系和消费模式，有效控制温室气体排放，提高应对气候变化能力，促进经济社会可持续发展，为应对全球气候变化作出积极贡献。 主要目标。大幅度降低单位国内生产总值二氧化碳排放，到2015年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2010年下降17%。控制非能源活动二氧化碳排放和甲烷，氧化亚氮，氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫等温室气体排放取得成效。应对气候变化政策体系、体制机制进一步完善，温室气体排放统计核算体系基本建立，碳排放交易市场逐步形成。通过低碳试验试点，形成一批具有特色的低碳省区和城
市，建成一批具有典型示范意义的低碳园区和低碳社区，推广一批具有良好减排效果的低碳技术和产品，控制温室气体排放能力得到全面提升。 其中该方案关于“探索建立碳排放交易市场”有以下描述：①建立自愿减排交易体制。制定温室气体自愿减排交易管理办法，确立自愿减排交易机制的基本管理框架、交易流程和监管办法，建立交易登记注册系统和信息发布制度，开展自愿减排交易活动。②开展碳排放权交易试点。根据形势发展并结合合理控制能源消费总量的要求，建立碳排放总量控制制度，开展碳排放权交易试点，制定相应法规和管理办法，研究提出温室气体排放权分配方案，逐步形成区域碳排放权交易体系。③加强碳排放交易支撑体系建设。制定我国碳排放权交易市场建设总体方案。研究制定减排量核算方法，制定相关工作规范和认证准则。加强碳排放交易机构和第三方核查认证机构资质审核，严格审批条件和程序，加强监督管理和能力建设。在试点地区建立碳排放权交易登记注册系统、交易平台和监管核证制度。充实管理机构，培养专业人才。逐步建立统一的登记注册和监督管理系统。 二、中国国内碳排放权交易试点简介 基于以上要求，中国国家发改委于2011年10月29日发布了《国家发展改革委办公厅关于开展碳排放权交易试点工作的通知》，中国国家发改委同意北京市、天津市、上海市、重庆市、湖北省、广东省及深圳市开展碳排放权交易试点。通知中要求各试点地区抓紧组织编制碳排放权交易试点实施方案，明确总体思路、工作目标、主要任务、
节能减排与低碳生活 时间：2015-03-20 12:45:39 | 作者：冬暖阳 环保一直是人们所关注的话题，怎样做才能做到真正意义上的环保？这一只是个值得研究的问题。 21世纪的飞速发展，工业已遍布全球。但是，工业所带来的危害远远超过我们的想象。化学污染物、生活垃圾、废水排放等严重影响了我们的日常生活。原本，地球长满了绿色。但到现在，崛起的高楼大厦、随处的垃圾早已取代了原本的绿色和生机。 现在地球就是个巨大的垃圾场。我没有夸张，这是赤裸裸的事实。波光粼粼的河水在现代你看到过几次？我只看到垃圾充斥的臭水沟。郁郁葱葱的森林在现代你看到过几次？我只看到一栋栋高大建筑物。干净纯洁的蓝天在现代你看到过几次？我只看到被雾霾掩盖的黑暗。 人们铺张浪费、虐杀动物、过度开发石油、砍伐树木，而导致雾霾、地震、全球变暖，而这些天灾就是大自然给予我们的惩罚。 人类总以为能源是用之不竭的，便浪费能源。可是，别忘了世界上没有生产能源的东西，能源不会增多，而人会增多。 地球妈妈在啼哭，为我们而哭，为自己的痛而哭。而人类就像一只巨大的蚊子，在不停地吸食地球妈妈的血。 有谁能拯救地球？拯救这个千疮百孔、破烂不堪的地球？答案已经出现了，那就是实行两个政策——节能减排与低碳生活。 节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。我国快速增长的能源消耗和过高的石油对外依存度促使政府在2006年提出：希望到2010年，单位GDP能耗比2005年降低两成、主要污染物排放减少一成。这两个指标结合在一起，就是我们所说的“节能减排” “我国必须加强节能降耗减排治污，构建资源节约型、环境友好型工业，形成低消耗、可循环、低排放、可持续的产业结构和生产方式，促进工业节约发展、清洁发展、安全发展，实现可持续发展。但我国工业节能减排也仍面临严峻挑战：工业增长主要依靠物质资源消耗支撑的现象仍较普遍，发展付出的资源环境代价过大；高耗能行业仍保持较快增长，工业发展面临的资源约束进一步加大；发达国家大力倡导低碳经济、绿色经济，推动碳交易、碳关税等节能环保技术标准、贸易壁垒和准则，对我国形成巨大压力；我国工业生产过程余热余压浪费巨大，能源转换、利用技术水平落后，环境污染严重，节能与科学用能的研究和指导薄弱，这也是当前我国工业用能存在的主要问题。
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：2905 参赛组别（研究生或本科或专科）： 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：2015 年 5 月 3 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）：2905
2015年第十二届五一数学建模联赛 题目基于AHP方法对于生态文明评价体系的探究 摘要 针对生态文明指标的评价问题，本文章利用AHP层次分析法，从而得到一个相对客观可信的生态文明评价模型。 对于第一问，由于我国领土广阔，在地域分布上存在着巨大的差异，无法做出十分统一的评价指标体系，查阅了大量资料，主要列举了在生态文明建设的反面的若干评价指标，并结合其评价体系模式做出分析。 对于第二问，提出了以AHP层次分析法对数据指标进行处理的想法，思路是：首先利用excel办公软件将所得数据指标标准化，消除数据数量级，单位等对于综合性评价所带来的干扰，同时将标准化后的数据与在综合评价中的比重相结合，从而构造出一个客观而有效的数学模型；并通过运算得到一个相对量化的评价指标。同时，我们在这里所有的数据处理都是以办公软件excel为工具进行的。 对于第三问，结合第二问中建立的模型，选取了十个省市作为样本，并结合大量资料数据，经过运算得到各个省的生态文明评估指数，我们发现宁夏在生态环境文明建设中最好，生态文化评估指数最低的为北京。 对于第四问，我们结合我们制作的数学模型对河北-北京提出环境治理的相关政策与建议，结合两地相同指标的相关性指标做出，相关性研究。再结合提出的政策建议。 关键词：生态评价；AHP层次分析法；标准化
2012年北京师范大学珠海分校数学建模竞赛 题目：对中国大学生数学建模竞赛历年成绩的分析与预测 摘要 本文研究的是对自数学建模竞赛开展以来各高校建模水平的评价比较和预测问题。我们将针对题目要求，建立适当的评价模型和预测模型，主要解决对中国大学生数学建模竞赛历年成绩的评价、排序和预测问题。 首先我们用层次分析法来评价广东赛区各校2008年至2011年及全国各大高校1994至2011年数学建模成绩，从而给出广东赛区各校及全国各大高校建模成绩的科学、合理的评价及排序；其次运用灰色预测模型解决广东赛区各院校2012年建模成绩的预测。 针对问题一，首先我们对比了2008到2011年参加建模比赛的学校，通过分析我们选择了四年都参加了比赛的学校进行合理的排序（具体分析过程见表13），同时对本科甲组和专科乙组我们分别进行排序比较。在具体解决问题的过程中，我们先分析得出影响评价结果的主要因素：获奖情况和获奖比例，其中获奖情况主要考虑国家一等奖、国家二等奖、省一等奖、省二等奖、省三等奖，我们采用层次分析法，并依据判断尺度构造出各个层次的判断矩阵，对它们逐个做出一致性检验，在一致性符合要求的情况下，通过公式与matlab求得各大学的权重，总结得分并进行排序（结果见表11）；在对广东赛区各高校2012建模成绩预测问题中，我们采用灰色预测模型，我们以华南农业大学为例，得到该校2012年建模比赛获奖情况为：省一等奖、省二等奖、省三等奖及成功参赛奖分别为5、9、8、8(其它各高校预测结果见表10）。 针对问题二，我们对全国各院校的自建模竞赛活动开展以来建模成绩排序采用与问题一相同的数学模型，在获奖情况考虑的是全国一等奖、全国二等奖。运用matlab求解，结果见表12。 针对问题三，我们通过对一、二问排序的解答及数据的分析，得出在对院校进评价和预测时还应考虑到各院的师资力量、学校受重视程度、学生情况、参赛经验等因素，考虑到这些因素，为以后评价高校建模水平提供更可靠的依据。 关键词：层次分析法权向量灰色预测模型模型检验 matlab
用方格因子影响模型探究小区开放对道路通行的影响 摘要 目前我国人口增长，各种大型小区增多，各小区家庭拥有小汽车量也在增多，根据我国的道路交通设计和城市规划设计，我国的道路交通存在着严重问题，所以对交通的通行能力有着较大需求，本题将要分析的是，如果常规的封闭性小区开放，那周边道路通行会出现怎样的变化。 关于第一问，本文选取五个交通参数，道路通行能力、道路网的饱和度、车道交通流量比、车辆的延误时间、饱和流量；可以由各个指标来衡量小区开放以后对周围道路的交通状况的影响。 关于第二问，先将城市交通道路网格化，再建立方形小区内点对之间的最优路径寻模型，通过分析交通网格化下的封闭性小区开放之后，小区内的各个点对之间的各个路径中，最优路径是否存在，同时可以计算得出小区的面积及位置对点对间交通便捷度影响因子的影响，通过因子分析法来计算并寻找最优路径，从而判断周边道路的交通状态，是否会因为小区的开放而得到缓解。 关于第三问，分析其开放前后小区对周边道路的交通通行带来的影响；从参考资料中选取一个城市小区，通过对小区结构以及道路结构对其道路通行能力的分析。同时构建一个方形小区，通过假设其开放前和开放后的各类数据，进行一个辅助比较，通过这两种类型的小区，并应用第一问与第二问中的模型，发现打破一个封闭小区，可以使得周边道路上车辆的通行能力增加，即使得交通状况有所改善。 第四问要求从交通通行的角度提出建议，通过以上三问对开放性小区评价指标、周边道路交通体系、长沙市某具体小区与构建的虚拟小区等的研究结果，向相关部门提出了对小区开放的合理建议。 关键字：小区开放；道路通行能力；最优路径；饱和流量；交通便捷度影响因子
××市建立碳排放总量控制制度和分解落实机制工作方案 根据《国家发改委关于逐步建立全国碳排放总量控制制度和分解落实机制的通知》（发改气候〔××〕3011号）和《××省人民政府关于印发××省建立碳排放总量控制制度和分解落实机制工作方案及××省落实全国碳排放权交易市场建设实施方案的通知》要求，结合我市生态文明建设和体制改革总体要求，为加强应对气候变化，有效控制碳排放，制定××市建立碳排放总量控制制度和分解落实机制。 一、总体要求 全面贯彻落实党十九大精神，牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，把低碳发展作为我市经济社会发展的重大战略和生态文明建设的重要途径，采取积极措施，有效控制温室气体排放。按照国家和省碳排放总量控制工作要求，建立××市碳排放总量控制制度和分解落实机制，促进经济结构、能源结构调整，提高能源利用效率、增加森林碳汇，确保实现省政府下达的碳排放总量控制目标。 二、工作目标 研究确定全市碳排放总量和强度控制目标，并提出各县、区碳排放总量和强度控制目标。制定和落实控制碳排放的各项政策措施，实施碳排放权交易，对重点碳排放企业及其他重点碳排放单位实施碳排放量管控，逐步建立碳排放总量控制制度和分解落实长效机制，争取
早日达到碳排放峰值，实现低碳发展，努力成为全省生态文明建设排头兵。 三、工作重点 （一）建立碳排放总量控制制度 1．研究确定××市碳排放峰值 在保持全市经济稳定增长的前提下，统筹考虑经济结构、能源结构、能源消费等变化趋势，研究确定××市碳排放达到峰值的时间和数量，制定相应的减排路线图，形成低碳发展倒逼机制，争取成为全省率先达到碳排放峰值的典型地区。（牵头单位：市发展改革委，配合单位：市工业和信息化委、市住房城乡建设局、市林业局，市农业局，市交通运输局、市统计局、市能源局） 2．制定并落实多种控制碳排放政策措施 按《国务院关于印发“十三五”控制温室气体排放工作方案的通知》（国发〔××〕61号）要求，围绕控制碳排放的重点领域，制定《××市“十三五”控制温室气体排放工作方案》，落实控制碳排放政策措施，通过调整优化能源结构、合理控制能源消费，加快产业结构调整，强化节能和提高能效，控制工业生产过程、农业和废弃物处理领域温室气体排放，增加生态系统碳汇，加强高排放产品节约与替代等多种手段，有效控制碳排放。（牵头单位：市发展改革委，配合单位：市工业和信息化委、市林业局、市农业局、市环境保护局、市能源局） 3．深化××市国家低碳城市试点建设
节能减排,低碳生活 欧阳歌谷（2021.02.01） 陪伴着经济社会的迅猛成长过程中，由于人类过分追求成长所带来的满足和成长的速度而忽视或淡薄了其所带来的负面效应，即使在极年夜满足自身物欲的同时，也给自身未来的成长埋下了诸多隐患，这些问题随着时间的推移流露越来越明显，直至威胁到人类自身的生存，如温室效应的呈现、水污染等问题。在某种水平上，这些问题都归于人们对成长的片面理解，认为只要经济成长了，一切问题都可以迎忍而解，忽视了环境呵护。事实上，只有科学的成长才干不竭解决人类所面对的问题。 近年来，由于人类过多使用高碳能源，招致气候变更卑劣，给人类生活带来严重灾害。为了实现人类与自然和谐共生的生存目标，我们必须修改现有的生活方法，节约能源，呵护生态，迎接低碳时代的到来。 在中国，人均年CO2排放量2.7吨，但一个城市白领，即便只有40平居住面积，开1.6L车上下班，一年乘飞机12次，碳排放量也会高达2611吨。为呵护地球环境，低碳生活势在必行。低碳生活对我们普通人来说，是一种态度，我们应该积极提倡并去实践低碳生活。 建议与做法 低碳生活，对我们普通老苍生来说，是一种态度，而不是能力，
我们应该积极提倡并去实践低碳生活，注意节电、节油、节气，从点滴做起。 让我们一起开始低碳生活吧，一是为了我们自己，二是为了我们自己，三是为了我们自己。我们能做什么呢？ ● 电灯、电脑、空调……任何电器一旦不必了，应随手关失落。 ● 手机一旦充电完成，立即拔失落充电插头。 ● 选择节能空调，温度不要开得太暖或者太冷。这不单耗能，并且让人体不舒适，削弱了人体自动调节体温的能力。 ● 使用节能灯胆。一只11W节能灯的照明效果，顶得上60W 的普通灯胆，并且每分钟都比普通灯胆节电80%。如果全国使用12亿支节能灯，节约的电量相当于三峡水电站的年发电量。 ● 开车出门购物的人，请有计划购物，尽可能一次购足。如果不是太远的话，跑步或者走路去健身房，不要开车。 ● 开车族也能节能：避免冷车启动；减少怠速时间；尽量避免突然变速；选择合适档位，避免高档跑高速；用黏度最低的润滑油；按期更换机油；高速驾驶时不要开窗；轮胎气压要适当。 ● 购买低价格、低油耗、低污染购买低价格、低油耗、低污染，同时平安系数不竭提高的小排量车。停车也便利。 ● 多步行骑自行车，乘坐轻轨或者地铁。 ● 电视机屏幕不要太亮调成中等亮度，则既能省电又能呵护视力，尤其是对眼睛正在发育的孩子来说。中国目前有3亿台电视机，仅调暗亮度这一个小举措，每年就可以省电50亿度。
“节能减排低碳生活”宣传标语 选择低碳、选择人生。 节约，节能，节节相关；环境，环保，环环相扣 选择低碳绿色相伴 倡导低碳生活呵护生态家园共享碧水蓝天 低碳生活一小步品德时尚一大步 节能是一种美德环保是一种时尚 树立“低碳”理念创建绿色家园 节能有限资源无限循环 低碳让生活更时尚节约让生活更美丽 倡导低碳生活让地球不再叹息 为了地球的明天请奉献您的一小时 节约好比燕衔泥，浪费犹如河缺口，能源连着你我他，低碳生活靠大家节能低碳意义大，行动落实靠大家，关灯节水多步行，绿水青天笑脸迎提倡绿色生活实施清洁生产 树立节水意识反对浪费水源 提高环境道德水平建设文明小康城区 企业求发展环保须先行 提高环境保护意识爱护我们共有家园 天蓝水清地绿居佳 合理利用资源保护生态平衡 创造绿色时尚，拥抱绿色生活 拯救地球，一起动手 保护环境，从我做起 追求绿色时尚，拥抱绿色生活 心动不如行动，去怨不如去干 喝洁净的水，呼吸新鲜的空气，这需要您每时每刻爱护环境！ 花香阵阵，鸟鸣声声。琅琅书声，浓浓情深 问坛哪得绿如许，为有大家来爱护 创建绿色校园，从你我做起 美化生活，净化心灵 建设绿色校园，增强环保意识 创造绿色时尚，拥抱绿色生活 绿色校园，绿色生活 绿色是我们的家园 它失去了保护，我们就失去了健康。 给我一片绿，还你一片荫 如果没有树木，世界将会暗淡无光 爱无限，绿无边
树木拥有绿色，地球才有脉搏 环境好，生活就好 花草树木都是宝，没它我就不行了 人人都来爱护它，世界才会更美妙 人类只有好好地对待大自然，大自然才能无限地回报人类保护环境，少说多做，让校园成为绿色的殿堂 除了足迹，什么都不能遗留；除了回忆，什么都不要拎走只要给予一些爱，就能给你带来郁郁葱葱的绿荫 别在绿色消失时，我们才去后悔 珍爱生灵、节约资源、抵制污染、植树护绿 保护环境，保护自然就是保护人类自己 树环保之风，迎美好明天 保护环境从我做起，爱护学校从学生做起 学校一片绿，学生心中一片春 我们是幼苗，我们都需要呵护 大路随你走，别踩在我头 绿色象征生命，珍惜生命，环保第一 人重脸，树重皮，请勿墙上留痕迹 为了美丽家园，请从小事做起 鸟儿渴望洁净的天空，人类渴望绿色的家园 保护生态环境，就是爱护自己 青青绿叶红花，岂能肆意践踏（请勿践踏草坪） 环境你我他，绿色靠大家 不要让绿色从身边消失 保护环境，少说多做 保护环境=保护自己 美我校园重在每一举动 请您足下绕一绕，草儿向您笑一笑 小小一口痰，细菌千千万 “绿色生死恋”——有绿才有生命 痰吐在地，辱写在心 我选择，我喜欢，我环保，我健康 学会做人，学会学习，保护自然 绿色奥运应从绿色校园开始 理想校园——绿色、生机、健康、希望 保护绿色摇篮，你行，我能！ 环保从点滴做起！ 环境就是你的“脸”，要好好爱护。 见垃圾，弯个腰，争做绿色小使者。 垃圾筒——我不想“失业”！！！ 让绿色的旋律环绕每一个生命！ 幸福就是天蓝、山青、水绿 今天节约一滴水，留给后人一滴血 没有地球的健康就没有人类的健康
承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则。 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。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： D 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）： 参赛队员（打印并签名）：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人（打印并签名）：平 日期：2013年9月16日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
公共自行车服务系统的统计分析 摘要 本文研究的是有关公共自行车服务系统的统计分析，包括站点设置和锁桩数量的配置问题。对于该题中的问题我们转化为数学中的数据统计与图像，利用Excel、matlab软件对数据进行处理。分别得到本题中的五个问题。 对与问题一：首先要进行总体样本数据统计，利用Excel软件进行数据统计，找出所需要的重要数据，将其按照问题所需进行运算分析。 第一、用Excel统计各站点20天中每天以及累计的借车频次和还车频次。第二、对所有站点按照累计的借车频次和还车频次分别给它们排序。第三、在Excel中汇总出每次用车时长的数据，随即将数据导入matlab中，通过matlab 处理去除奇异数据，并做出图像。第四、通过该图得出用车时长最长的时段数据，拟合出函数分布,并判断实际观察的属性类别分配是否符合已知属性类别分配理论。第五、检测观察数与理论数之间的一致性，通过检测真实数据与理论数据间的一致性来判定事物之间的独立性。 对于问题二：首先在表借车卡SN列中用数据透视筛选出20天每张借车卡的数量，再将数据导入matlab中，统计数据中每张出现过的借车卡累计借车次数，进行数据处理后得出每张借车卡累计次数的分布情况。 对于问题三：首先根据问题二的统计结果确定使用公共自行车次数最多的一天。在解答下列小问 1）先从统计数据结果找出自行车用车的借、还车站点之间（非零）最短距离和最长距离。在利用Excel对借、还车是同一站点且使用时间在1分钟以上的借、还车情况进行统计。 2）从问题一数据中选择那一天借还频次最高的站点，分别统计其借、还车时刻及用车时长的分布。 3）列表统计出那一天各站点借、还车高峰时段及其高峰时段的借、还车的频次，把共同借还车高峰时段的站点分别进行分类。 对于问题四：通过从数据中分析出有用信息，并对目前公共自行车服务系统站点设置和锁桩数量的配置做出评价。 对于问题五：从统计出来的数据中找出公共自行车服务系统的运行规律，并提出合理的改进建议 关键词：公共自行车Excel Matlab 总体样本平面直方图数据统计与分析分布的检验拟合优度检验
计算碳排放量的基本知识 1、温室气体源汇变化的土地利用划分标准 《IPCC土地利用、土地利用变化和林业优良做法指南》和《2006IPCC国家温室气体清单指南》将土地利用划分为6大类，即林地、农地、草地、湿地、居住地和其它土地，在此基础上考虑各地类内及其相互转化引起的温室气体源汇变化。 2、根据GDP计算二氧化碳排放量： 二氧化碳排放量= GDP（换算成万元产值）×万元产值所消耗的能源折合为 为2．46t。0．6 t标准煤(GDP按照2005年价格计算)×每吨标准煤排放CO 2 排放量。2008举例：依据厦门市每年的经济规模，可测算出未来城市的CO 2 年，厦门市全年实现地区生产总值(GDP)1560．02亿元，万元产值所消耗的能源折合为0．6 t标准煤(GDP按照2005年价格计算)，每吨标准煤排放CO：为2．46 t，经计算可知， 2008年CO2：排放量为2245万t。 2005-2008年厦门单位GDP能耗下降速度为年平均2．56％，而如果在此基础上乘以1．3的系数可达到3．35％，假定以此作为未来CO2排放的惯性发展模式，并且假定未来厦门GDP增长率按年14％的速度发展，2020年GDP总量将为2005年的7．14倍，而单位GDP能耗将降为2005年的60％，2020年C02排放总量可控制在2005年的4．28倍。2020年，厦门单位GDP能耗可在2005年的基础上下降40％，单位GDP为0．39 t标煤／万元；C02排放总量控制在6 864万t。
3、碳排放量的基本公式 碳排放量的基本公式为: C=ΣiCi=ΣiEi/E×Ci/Ei×E/Y×Y/P×P (1) 式中，C为碳排放量；Ci为i 种能源的碳排放量；E为一次能源的消费量；Ei为i种能源的消费量；Y为国内生产总值（GDP）；P为人口。 从(1)可以分析4个影响碳排放量的变数为：能源结构因素Si=Ei/E，即i 种能源在一次能源消费中的份额；各类能源排放强度Fi=Ci/Ei，即消费单位i 种能源的碳排放量； 能源效率因素I=E/Y，即单位GDP的能源消耗；经济发展因素R=Y/P。就是说，要控制碳排放，有关城市系统需要针对能源结构、各类能源排放强度、能源效率、经济发展和城市空间规划管理的关系。
关于计划生育政策调整对人口数量、结构及其影响的研究 【摘要】 本文着重于讨论两个问题:1、从目前中国人口现状出发，对于中国未来人口数量进行预测。2、针对深圳市讨论单独二胎政策对未来人口数量、结构及其对教育、劳动力供给与就业、养老等方面的影响。 对于问题1从中国的实际情况和人口增长的特点出发，针对中国未来人口的老龄化、出生人口性别比以及乡村人口城镇化等，提出了 Logistic 、灰色预测、等方法进行建模预测。 首先，本文建立了 Logistic 阻滞增长模型，在最简单的假设下，依照中国人口的历 史数据，运用线形最小二乘法对其进行拟合， 对 2014 至 2040 年的人口数目进行了预测， 得出在 2040 年时，中国人口有 14.32 亿。在此模型中，由于并没有考虑人口的年龄、 出生人数男女比例等因素，只是粗略的进行了预测，所以只对中短期人口做了预测，理 论上很好，实用性不强，有一定的局限性。 然后， 为了减少人口的出生和死亡这些随机事件对预测的影响， 本文建立了 GM(1,1) 灰色预测模型，对 2014 至 2040 年的人口数目进行了预测，同时还用 2002 至 2013 年的 人口数据对模型进行了误差检验，结果表明，此模型的精度较高，适合中长期的预测， 得出 2040 年时，中国人口有 14.22 亿。与阻滞增长模型相同，本模型也没有考虑年龄 一类的因素，只是做出了人口总数的预测，没有进一步深入。 对于问题2针对深圳市人口结构中非户籍人口比重大，流动人口多这一特点，我们采用了灰色GM(1,1)模型，通过matlab 对深圳市自2001至2010年的数据进行拟合，发现其人口变化近似呈线性增长，线性相关系数高达0.99，我们就此认定其为线性相关并给出线性方程。同理，针对其非户籍人口，我们进行matlab 拟合发现，其为非线性相关，并得出相关函数。并做出了拟合函数 0.0419775(1)17255.816531.2t X t e ?+=?-。 对于新政策的实施，我们做出了两个假设。在假设只有出生率改变的情况，人口呈现一次函数线性增加。并拟合出一次函数0.032735617965.017372.5t Y e ?=?-；在假设人口增长率增长20%时，做出了预测如果单独二胎政策实施，到2021年，深圳市常住人口数将会到达1137.98千万人。 关键词:GM(1,1)灰色模型 Logistic 阻滞增长模型 线性拟合 非线性拟合
数学建模 题目名称：关于全球碳排放的预测模型 组别：2014004B 姓名：范程 学号：416114513058 2014年5月
目录 目录 (2) 摘要 (3) 1. 前言 (4) 1.1全球碳排放现状 (4) 1.2 全球变暖 (4) 1.3 面临的问题 (5) 2.问题重述 (5) 3.问题假设 (5) 4.符号约定与说明 (6) 5.问题澄清 (6) 6.模型建立与求解 (7) 6.1 问题一至2030、2050年碳排放预测 (7) 6.1.1 GM(1,1)模型设定 (7) 6.1.2 模型检验方法 (8) 6.1.3 GM(1,1)碳排放模型的建立 (9) 6.1.4 碳排放预测值分析 (11) 6.1.5 对于GM(1,1)模型的评价 (11) 6.2 问题二控制全球温度变化的预测 (12) 6.2.1相关分析 (12) 6.2.2 模型求解 (14) 6.2.3 模型评价 (15) 6.3 问题三各国排碳权及承担义务 (16) 6.3.1 模型的假设 (19) 6.3.2 求解 (20) 6.3.3影响碳排放分配的因素 (21) 6.3.4分配碳排放的原则和措施 (21) 7.技术报告 (22) 7.1 简介 (22) 7.2 全球碳排放 (22) 7.2.1全球碳排放形式 (22) 7.2.1全球碳排放的预测 (23) 7.3 抑制全球温度上升的解决方案 (23) 7.4 各国义务 (23) 参考文献 (24)
关于全球碳排放的预测模型 摘要 本文建模的方法多元，因为碳排放模型的复杂与不确定性，于是我们应用基于灰色模型的方法对世界的碳排放量做出预测和分析。依据1981-2010年全球碳排放量数据采用GM(1,1)模型对全球2030年的碳排放量进行了预测，从而进一步预测后20年碳排放量，在数据预测完成之后对数据进行残差计算，验证模型的预测精度。建立热力学方程，运用回归模型，得到全球二氧化碳浓度和全球平均温度的关系，运用热力学方程设置温度上限，继而得到一个合理的碳浓度上限，通过与碳排放量之间的关系来制定减排的目标，完成联合国气候目标，二氧化碳浓度的变化的极限值。问题三种，把世家上的国家的分为发达国家联盟、金砖四国和其它国家。在金砖四国发展到发达国家阶段后，可以通过发达国家之前的碳排放趋势作为达到发达国家之后的发展趋势。同时考虑人口数目和国土面积，对碳排放权进行相对公平的分配，得到每个国家的减排量。 关键词：碳排放量预测；灰度模型；分类预测；曲线拟合
节能减排低碳环保作文十篇 节能减排低碳环保作文范文一 人们一说到环境就会想到这一句话:“节能减排，低碳环保，”是啊!可是，人们做的不好，环保意识还不够强，靠嘴上说说是没用的，要有实际行动。 如果一天少抽一根烟，一天少开一次车，一天少砍一棵树，等等，让地球妈妈安宁，安静的睡一觉，这是多么美好啊! 人们梦中的景物是这样的，鲜花盛开，小鸟在枝头高歌，绿草如茵，荷花吐幽，柳树一摇一摆的，空气很干净又很新鲜，小河清澈见底，但是，对人类说是仙境，社会在发展，人们根本没有注意节能减排这一点，使大气层被破坏，水被污染，空气不新鲜不流畅，现在的车子是烧油的，一开车，后面的烟雾就会出来，这些对人类产生了很大的危害，我终于明白了，如果破坏了生态平衡就等于破坏了一个大自然。这样，动植物都会急将灭绝，死亡，我们再也吃不到水果蔬菜了，也闻不到那美味的鱼肉了，所以，我们要注意到这一点，节能减排。在我们生活中，养成节约用水，用电的好习惯。 地球是我们的家园，是我们赖以生存的地方，为了祖国的碧水蓝天，为了祖国的清山绿水，作为青少年的我们，应当从现在做起，节能减排，低碳环保，让我们行动起来吧!做一位环保小卫士。 我们一起行动起来，留住那一抹绿吧! 节能减排低碳环保作文范文二 现在，全世界都在提倡低碳生活，可我却完全不明白到底什么样的生
活方式是低碳生活方式?我经过上网查资料，才明白，原来低碳生活方式就是指生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对大气的污染，减缓生态恶化。 现在，不论是在学校，还是在家里，都要使用电脑，然而，电脑里就能排出大量的碳，用一小时电脑，就会产生0.013千克的二氧化碳，由此积少成多，这些碳会毁坏臭氧层，使强大的太阳紫外线穿过大气层，对人类造成伤害。 我在家里也用电脑，当我离开电脑大约两小时，我就会关掉电脑，而不是选择待机，因为这样可以减少碳的排放，保护臭氧层。 在暑假里，我从来都不用空调，晚上吃完饭，就和爸爸妈妈一起去运河边散步，风吹在身上，十分舒服。晚上睡觉，只用电风扇扇风，也不用空调，这样可以减少碳的排放。 从一点一滴的小事做起，选择低碳生活，其实很简单。让我们大家一起去过低碳生活吧，美化我们的城市，美化我们的家园，让地球重新恢复美丽的容貌，让人类过上美好的生活。 节能减排低碳环保作文范文三 地球是我们温暖的家园，我们生活在这个美丽的大家园里，就应该好好的爱护、保护它。现在，全国各个城市都在倡导低碳生活。最近，老师也给我们讲了很多关于低碳生活的事例，使我受益无穷。简单地说，低碳生活就是减少二氧化碳的排放、不污染环境、不浪费能源等。我们作为一名少先队员，在日常生活中应该从节约水电、不浪费粮食等一些身边的小事做起。
实验十三 商品需求量的预测 【实验目的】 1．了解回归分析的基本原理和方法。 2．学习用回归分析的方法解决问题，初步掌握对变量进行预测和控制。 3．学习掌握用MATLAB 命令求解回归分析问题。 【实验内容】 现有某种商品的需求量、消费者的平均收入、商品价格的统计数据如表1所示，试用所提供的数据预测消费者平均收入为1000、商品价格为6时的商品需求量。 【实验准备】 现实生活中，一切事物都是相互关联、相互制约的。我们将变化的事物看作变量，那么变量之间的相互关系，可以分为两大类：一类是确定性关系，也叫作函数关系，其特征是一个变量随着其它变量的确定而确定，如矩形的面积由长宽确定；另一类关系叫相关关系，其特征是变量之间很难用一种精确的方法表示出来，如商品销量与售价之间有一定的关联，但由售价我们不能精确地计算出销量。不过，确定性关系与相关关系之间没有一道不可逾越的鸿沟，由于存在实际误差等原因，确定性关系在实际问题中往往通过相关关系来体现；另一方面，当对事物内部规律了解得更加深刻时，相关关系也可能转化为确定性关系。 1．回归分析的基本概念 回归分析就是处理变量之间的相关关系的一种数学方法，它是最常用的数理统计方法，能解决预测、控制、生产工艺化等问题。由相关关系函数确定形式的不同，回归分析一般分为线性回归、非线性回归和逐步回归，在这里我们着重介绍线性回归，它是比较简单的一类回归分析，在实际问题的处理中也是应用得较多的一类。 回归分析中最简单的形式是 y ＝0β＋1βx ＋ε （x 、y 为标量） （1） 固定的未知参数0β，1β称为回归系数，自变量x 称为回归变量，ε是均值为零的随机变量，它是其他随机因素对 y 的影响，是不可观察的，我们称（1）为一元线性回归。它的一个自然推 广是x 是多元变量，形如 y ＝0β＋1β1x ＋…＋m βm x ＋ε （2） m ≥2，我们称为多元线性回归，或者更有一般地
《“低碳生活，从我做起”主题班会》教案 三年级 一、活动目的： 1、了解“低碳生活”的含义。 2、懂得在生活中节约电、水，气的方式，从生活点滴做起。 3、认识到环境对人类生存的重要性，懂得环境污染造成的危害，低碳健康生活是我们每个人应尽的职责，以实际行动倡导低碳健康生活，把环境意识落实到行动上，培养学生的环保意识和责任。 4、“低碳生活”是一种积极向上的生活态度。 二、活动过程 〈一〉看图导入，对比今昔地球的样子。 1.幻灯出示图片，看看我们昨天的地球是什么样？ 2.今天，人们在不断的建设着自己的家园，他们努力的让自己的生活更加的美好。然而，我们还能在这里居住多久？出示今天地球现状的图片，提问：为什么我们的地球会是千疮百孔，满目疮痍呢？（水污染、噪音污染、土壤污染、大气污染时时困扰着我们的生活。） 3.思考：大气污染导致气温升高，它对各地区的生态环境、干湿状况和社会经济会有什么影响呢？ 5. 看图猜，企鹅在说什么？（鼓励学生畅所欲言） 6.没有皮的苹果会氧化、腐烂，没有绿色的地球会沙化、消亡，没有生命的地球会……看，你又有何感想呢？ 7.介绍“发烧的地球”！那么，谁来…帮助?我们拯救“家园”？明
天，我们该怎么办？（引出“绿色低碳，节能减排。”） 〈二〉理解“低碳生活”的含义 1. 节能减排、低碳生活的含义。 “低碳生活”(low-carbonlife)，就是指生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对大气的污染，减缓生态恶化，主要是从节电、节气和回收三个环节来改变生活细节。 引导学生明白“呵护地球是公民自己的事，低碳生活从你我开始！” 2. 教师介绍： ①生活中“低碳”的9种良好习惯。 ②低碳饮食的方法。 ③办公时节能减排的几种方法。 ④外出交通时低碳出行的几种办法。 3. 低碳健康生活 “低碳生活，对于我们来讲是一种态度，我们每个人要从身边点滴小事做起，应当在日常生活中注意节电、节油、节气，养成良好的节约能源资源的习惯。爱护一草一木、不乱扔垃圾、爱护动物、节约用水、制止破坏环境的行为。 4.教师总结：气候变化与我们每个人息息相关，“低碳生活”无疑是帮地球降温的一剂良方。“低碳生活”不仅节能减排，更代表着健康和安全，一个人的，“低碳生活”也许只能改变一个人的生活，
国旗下讲话——节能减排，低碳生活 同学们：大家好！ 相信大家对一首诗并不陌生，“空山新雨后，天气晚来秋。明月松间照，清泉石上流”。天色已暝，却有皓月当空；群芳已谢，却有青松如盖。山泉清洌，淙淙流泻于山石之上，有如一条洁白无瑕的素练，在月光下闪闪发光，多么幽清明净的自然美啊！ 可是长久以来，人们为了谋求自身的经济利益，无休无止的破坏已经使我们生活的地球伤痕累累，环境问题日益突出。废气，污水，白色垃圾正笼罩着我们居住的城市，如果继续任其发展下去，我们就真的只能在诗词中回忆青山绿水了。所以节能减排，刻不容缓。 那到底怎么才能做到节能减排呢？节能减排有广义和狭义定义之分，广义而言，节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物排放；狭义而言，节能减排是指节约能源和减少环境有害物排放。总的来说就是要提倡低碳生活。两极冰川的融化、生态平衡的破坏、恶劣气候的频发、全球荒漠化的加剧，都是因为我们人类过度开发能源加大碳的排放量造成的。汽车数量的急剧膨胀，不分上下班节假日的堵车已经成为诸多城市的顽疾。于是有车成了负担，驾车是在遭罪，汽车成了恶魔汽车，而驾驶汽车发明汽车的不是我们人类自己吗？给我们带来方便的同时我们无疑也在自掘坟墓！我们的这种做法其实是饮鸩止渴。所以低碳出行你我人人责任。 外出我们尽量乘坐公交车，减少碳的排放量。坐公交应该成为一种时尚成为一种健康的出行方式。路程近的可以骑自行车或步行，这样既锻炼
了身体节约了成本、增加情趣、减少出行的时间，又减少了碳的排放量，是利己利民利国的好事。出行是这样，在日常生活中我们可做的事就更多了：上街买菜尽可能不用塑料袋，可用重复使用的环保布袋。购物也一样，自己随身携带盛商品的工具，减少使用塑料袋的次数。尽量不要使用一次性杯子、筷子；不需要用电的时候，随手关掉电源，如果一个小时之内不适用电脑，顺手关上主机和显示器；洗脸、洗手、洗菜、洗澡、洗衣服的水都可以收集起来擦地板、冲厕所、浇花等。淘米水则是很好的去污剂，可以留下来洗碗筷。沾了油的锅和盘子要先用用过的餐巾纸擦干净，洗起来节水有方便，还可以少用洗洁精，减少水污染。养成洗完手顺便关掉水龙头的习惯；不要长时间吹空调；在不需要继续充电时，随手从插座上拔下充电器…… 其实低碳很简单，只是一举手一投足的事，其实低碳也很容易，只是日常生活中稍加注意就可以了。现在全球都在倡导节能、减排、低碳，而拥有十几亿人口的中国来说节能和低碳对我们意义理大更深远。节能减排，低碳生活，从我做起，从点滴做起，我们国家就会拥有更为广阔的发展空间，留给后人的也将不只是描写美景的诗词，而是真正的青山绿水。同学们，让我们共同努力吧！ 六年二班
节能减排，低碳健康生活主题班会 活动主题：携手节能低碳，共建碧水蓝天 一、活动目的： 1、了解“低碳生活”的含义。 2、懂得在生活中节约电、水，气的方式，从生活点滴做起。 3、认识到环境对人类生存的重要性，懂得环境污染造成的危害，低碳健康生活 是我们每个人应尽的职责，以实际行动倡导低碳健康生活，把环境意识落实到行动上，培养学生的环保意识和责任。 4、“低碳生活”是一种积极向上的生活态度。 二、活动内容 1、节能减排、低碳生活的含义 节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。低碳生活就是一种低能量、低消耗、低开支的生活方式。这样的生活方式不仅节能减排，更代表着健康和安全。 2、令人担忧的环境、气候 （1）酸雨：对森林的破坏、对石像的腐蚀。 （2）动物锐减：动物的种类和数量已经减少到前所未有的程度。 （3）森林被毁：现在在我国很难找到一片原始森林。 （4）河流污染：我国有90% 的河流受到不同程度的污染。 （5）温室气体让地球发烧。随着工业化进程的深入，大量温室气体，主要是二氧化碳的排出，导致全球气温升高、气候发生变化。此外，全球变暖也使得南极冰川开始融化，进而导致海平面升高。 近年来，由于人们的乱砍滥伐，河水、海洋的污染都对生态环境造成了巨大危害，环境污染日益严重，我们正面临着巨大的环境挑战，倡导低碳、减少排放、节约能源显得很重要，而低碳健康生活正是我们每个人义不容辞的责任。 3、生活中可以减少碳排放的生活方式 （1）使用太阳能热水器，使用节能灯泡。 （2）少开私家车，多搭乘公共汽车或地铁，短程步行或骑自行车。
（3）出门购物，自己带环保袋，无论是免费或者收费的塑料袋，都减少使用。（4）多用永久性的筷子、饭盒，尽量避免使用一次性的餐具，吃不完打包不浪费。 （5）养成随手关闭电器电源的习惯，避免浪费用电。 （6）在着装方面，不穿野生动物毛皮制作的服装，购买棉质衣服，少买或不买化纤产品。 （7）尽量做到不购买包装繁杂的食品。 （8）提倡水循环。 （9）巧用废旧品。比如用过的塑料瓶，把它洗干净后可用来盛各种液体物质； 食物废料、残渣，可以用作肥料用。 4、低碳健康生活 “低碳生活，对于我们来讲是一种态度，我们每个人要从身边点滴小事做起，应当在日常生活中注意节电、节油、节气，养成良好的节约能源资源的习惯。爱护一草一木、不乱扔垃圾、爱护动物、节约用水、制止破坏环境的行为。 5、总结 气候变化与我们每个人息息相关，低碳生活无疑是帮地球降温的一剂良方。低碳生活不仅节能减排，更代表着健康和安全，一个人的低碳生活也许只能改变一个人的生活，而如果所有人都选择低碳生活，将改变我们的生活环境，甚至改变地球的命运。让我们从现在做起，从身边的小事做起，制止破坏环境的行为，低碳健康生活。 独柏小学校