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数学建模在环境保护与资源管理中的应用一、引言随着经济的快速发展和人口的不断增长，环境保护和资源管理已经成为全球共同面临的重要问题。
为了解决这些问题，数学建模作为一种有效的分析和决策工具，正在逐渐应用于环境保护和资源管理领域。
本文将着重介绍数学建模在环境保护与资源管理中的应用，包括可持续发展模型、生态系统建模和资源管理模型。
二、可持续发展模型可持续发展是指满足当前需要而不损害子孙后代满足其需要的能力。
数学建模可以通过建立可持续发展模型来优化资源的利用和环境保护的措施。
例如，可以基于多目标规划模型来平衡经济、社会和环境之间的关系，确定合理的发展路径和政策。
此外，还可以运用线性规划、非线性规划等数学方法，对资源消耗、污染排放等进行经济评估和优化，以最大程度地实现资源有效利用和环境保护。
三、生态系统建模生态系统建模是指将自然环境与人类活动相结合，对生态系统进行全面的数学描述和模拟。
通过生态系统建模，可以预测和评估环境变化对生物多样性、生态平衡等的影响，为环境保护和资源管理提供决策依据。
数学建模方法包括系统动力学、代数方程、微分方程等，可以通过模拟生物、能量和物质在生态系统中的流动和转化，量化生态系统的结构和功能，从而提出相应的管理建议。
四、资源管理模型资源管理模型是指通过数学建模方法对资源的供需关系、利用效率等进行分析和优化的模型。
例如，通过建立优化模型，可以确定最佳的资源配置方案，最大限度地提高资源利用效率和经济效益。
此外，还可以利用排队论、最优控制等方法，对资源调度、系统运行效率进行优化，实现资源的有效管理和保护。
同时，数学建模还可以用于预测资源的可持续性，帮助制定长期资源管理策略。
五、案例分析为了更好地说明数学建模在环境保护与资源管理中的应用，我们以水资源管理为例进行分析。
水资源是一种重要的自然资源，对于人类的生活、农业和工业都至关重要。
通过数学建模，可以分析水资源的供需关系、水资源的优先分配方案等。
《县域生态文明建设评价指标体系构建技术研究——以石家庄市为例》篇一一、引言随着生态文明建设的深入推进，县域作为我国社会经济发展的基本单元，其生态文明建设显得尤为重要。
石家庄市作为河北省的重要城市，其县域生态文明建设对于区域可持续发展具有举足轻重的地位。
本文旨在构建县域生态文明建设评价指标体系，并以石家庄市为例，分析其实际应用，为其他地区提供可借鉴的经验。
二、石家庄市生态文明建设背景与意义石家庄市作为华北地区的经济重镇，其经济发展速度较快，但也面临着资源消耗大、环境污染等问题。
因此，构建科学的生态文明建设评价指标体系对于石家庄市具有重要意义，能够为其可持续发展提供决策支持，推动区域绿色、健康发展。
三、评价指标体系的构建原则与框架1. 构建原则（1）科学性原则：确保评价指标体系的科学性、合理性。
（2）可操作性原则：确保各项指标可量化、可操作。
（3）系统性原则：注重指标间的关联性，形成完整的评价系统。
（4）动态性原则：考虑时间因素，反映生态文明的动态变化。
2. 框架构建（1）资源利用指标：包括水资源、土地资源、能源利用等。
（2）环境质量指标：包括空气质量、水质状况、绿化覆盖率等。
（3）经济发展指标：包括绿色产业比重、经济发展效率等。
（4）社会进步指标：包括居民环保意识、教育水平等。
（5）政策支持指标：包括政府环保投入、政策执行力度等。
四、石家庄市具体评价指标体系的应用分析以石家庄市为例，结合其实际情况，对上述框架中的各项指标进行具体化、量化处理。
例如，资源利用指标中可以包括单位GDP水耗、单位GDP能耗等；环境质量指标中可以包括PM2.5年均浓度、空气质量达标天数等；经济发展指标中可以包括绿色产业增加值占GDP比重等；社会进步指标中可以包括居民环保知识普及率等；政策支持指标中可以包括环保投入占财政支出的比例等。
五、数据分析与结果解读基于上述评价体系，对石家庄市近年来的生态文明建设情况进行数据分析。
通过数据分析，可以看出石家庄市在资源利用、环境质量、经济发展、社会进步以及政策支持等方面取得的进步与存在的问题。
我国生态文明建设标准及评价指标体系研究刘觅颖，王继龙【摘要】［摘要］推进生态文明建设需要建立一套系统性、科学性、操作性、适宜性强的指标体系，研究立足于生态意识、生态行为、生态制度3个领域，科学构建我国生态文明建设标准及评价指标体系，并开展实证分析，对于促进国家及地方构建资源节约型、环境友好型社会，深化生态文明建设，具有一定参考价值。
【期刊名称】北京联合大学学报（自然科学版）【年(卷),期】2016(030)003【总页数】9【关键词】［关键词］生态文明；建设标准；评价指标自改革开放以来，我国经济迅猛发展，所获成就令世界瞩目。
但值得反思的是，这一时期的经济增长方式以“粗放型发展”为主，呈现出“质量差、效率低、投入高、能耗高、不可持续”的特点，同时伴随着资源环境的日益恶化，严重影响了经济社会发展和人民群众的正常生活。
为此，我国将建设生态文明确定为国家发展战略和全面建成小康社会的重要目标，在党的十七大报告提出“要建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”，并在十八大报告以“大力推进生态文明建设”为题，将生态文明建设纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总布局；2015年，中共中央、国务院先后发布《关于加快推进生态文明建设的意见》《生态文明体制改革总体方案》，将生态文明建设提到前所未有的战略高度。
目前，学术界对于生态文明的内涵、运行机制和建设任务已进行诸多研究，然而，全面认识和理解生态文明建设的标准及评估机制是推进生态文明建设的前提，当前研究中提供给管理者的信息还十分有限，构建符合我国国情的生态文明建设标准体系迫在眉睫。
为此，本研究在借鉴国内外相关研究的基础上，对我国生态文明建设标准体系的构建进行尝试性探索，以期为相关政策措施的制定提供科学依据。
1 国内外生态文明建设评价指标体系概述1.1 我国生态文明建设评价指标体系现状我国生态文明建设评价指标体系按照涵盖范围及侧重点不同，可以分为四大类。
生态文明评价指标体系研究综述1.本文概述随着全球环境问题日益严重，生态文明建设已成为各国关注的焦点。
为了科学评价生态文明建设的成效，构建一个全面、科学、可操作的生态文明评价指标体系显得尤为重要。
本文旨在对国内外生态文明评价指标体系的研究进行回顾，为完善我国生态文明评价体系提供理论支持和参考。
文章首先界定了生态文明的基本概念及其评价指标体系，阐述了生态文明评价的意义和目的。
随后，从构建评价指标体系、框架设计、指标选择和权重分配等原则出发，对国内外研究进行了回顾和评价。
在此基础上，文章分析了现有研究的不足，并对未来的研究提出了展望。
通过本综述，旨在为生态文明评价指标体系的完善和发展提供有益的借鉴和启示。
2.生态文明评价指标体系的理论依据生态文明评价指标体系的构建离不开深厚的理论基础和科学依据。
这些理论基础主要包括可持续发展理论、生态系统服务理论、环境经济学理论和生态足迹理论。
可持续发展理论强调在不损害子孙后代满足自身需求的能力的情况下满足当代人的需求。
这一理论要求我们在经济发展、社会进步和环境保护之间寻求平衡，以确保发展的可持续性。
在生态文明评价指标体系中，可持续发展理论为我们评价经济、社会、环境协调发展提供了一个基本框架。
生态系统服务理论侧重于生态系统为人类提供的各种服务，如粮食生产、空气净化、气候调节等。
该理论强调了生态系统对人类生存和发展的重要性，并提醒我们在评估文明发展时，必须充分考虑生态系统服务的价值和可持续性。
环境经济学理论从经济学的角度研究环境资源的配置、利用和保护。
它为我们提供了评估资源利用效率、环境成本和环境效益的方法和工具，有助于我们在生态文明建设中实现经济效益和环境效益双赢。
生态足迹理论通过衡量自然资源的消耗和人类活动对环境的破坏程度来评估人类活动的环境压力。
这一理论为我们提供了一种生态文明发展水平的定量评估方法，有助于我们更清楚地了解人类活动对生态系统的影响。
这些理论基础为生态文明评价指标体系的构建提供了重要指导。
生态文明评价指标体系建设是生态文明建设核心五模型的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：评价指标的选取；5.3：模型建立过程及方法5.4；模型的检验及指标权数的确定5.1生态文明指标体系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。
因此本文将以建立资源节约型、环境友好型社会为出发点，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，该体系一共有三级指标，设置了资源节约系统、环境保护系统等五大重要指标，重点突出资源节约与环境保护两大方面，该体系包括了21个评价指标，详见下表：一级指标（目标层）二级指标（准则层）三级指标（指标层）序号指标名称单位社会主义生态文明建设评价指标体系资源节约系统1单位GDP消耗吨标煤/万元2工业用水重复率%3森林覆盖率%4可再生资源占总耗能比率%5工业固体废物处置利用率%环境保护系统6空气中二氧化硫年均值毫克/立方米7空气中二氧化氮年均值毫克/立方米8环保投资占GDP比重%9工业固体废弃物综合利用率%10城市污水集中处理率%11三废综合利用产值占GDP比重%经济发展效率12人均国内生产总值/13人均固定资产总资/14人均社会消费品零售额/科技教育水平15教育支出占财政支出比例%16每万人高等学校教师数量比例%17每万人专业技术人员数/18科学支出占财政支出比例%区域节能降耗191/人均年供水量/201/单位地区生产总值电耗/211/单位地区生产总值能耗/5.2评价指标的选取通过对现有生态文明建设的评价指标进行分析，结合原文献各指标的权重，现在的社会关注热点，国家发展重点，经济发展状况，我们选取了几个重要的、可行的评价指标，分别是：单位GDP消耗森林覆盖率可再生资源占总耗能比率三废综合利用产值占GDP比重科学支出占财政支出比例1/人均年供水量同时为了体现经济发展和生态环境对生态文明建设程度的影响，针对我组的评价机制和评价模型的特点，选取的样本省（市）的经济发展状况，我们新增了下列几个评价指标：城镇登记失业率旅游业收入环境空气指数（AQI）优良天数5.3：模型建立过程及方法对于生态文明建设评价体系，应综合考虑各方面因素，让每一个因素都对综合评价有所贡献，本评价采用线性综合加权法和逼近理想点法（TOPSIS），根据生态文明建设评价体系和各指标在生态文明建设中的权重关系，不妨设C为生态文明建设度，为生态文明建设的单个指标，为生态文明建设单个指标的权重，可建立综合评价数学模型为：有了上述数学模型，应用现代计算机技术，将各个城市的生态文明建设指标代入数学模型，即可得到各个城市城市生态文明建设度,列表对其进行比较。
环境保护与生态文明建设评估一、引言近年来，全球范围内对环境保护和生态文明建设的关注与重视不断增加。
环境保护是人类共同面临的课题，而生态文明建设则是实现环境永续发展的重要途径。
本文旨在对环境保护与生态文明建设的评估进行分析和探讨，为相关研究提供参考。
二、环境保护评估的意义与方法1. 意义环境保护评估旨在评估环境问题的严重程度及其对人类社会和生态系统的影响，为制定环境政策和采取环保措施提供科学依据。
评估结果能够帮助决策者全面了解环境现状，推动环境保护行动的实施。
2. 方法环境保护评估的方法包括对环境质量、生态系统和生物多样性进行量化评估。
通过采集大量的监测数据和调查信息，利用数学模型和统计分析方法对环境问题进行分析和评估。
另外，评估还需要考虑环境保护政策的执行情况以及相关法律法规的实施效果。
三、生态文明建设评估的意义与方法1. 意义生态文明建设评估旨在评估生态环境质量和生态系统健康状况，为推动可持续发展和建设美丽中国提供指导。
评估结果能够反映生态文明建设的成效，为相关政策和规划的制定和调整提供科学依据。
2. 方法生态文明建设评估的方法主要包括对生态环境质量、生态系统服务功能和生活质量等进行综合评估。
通过采集多源遥感数据和实地调查数据，利用GIS和遥感技术对生态系统进行定量分析和评价。
此外，还需考虑各地区生态文明建设实施情况以及生态保护政策的有效性。
四、环境保护与生态文明建设评估的关联与互补性环境保护与生态文明建设评估在某种程度上具有关联与互补性。
环境保护评估主要关注环境质量和污染物排放情况，而生态文明建设评估则更侧重于生态系统健康状况和生态服务功能。
两者相辅相成，相互促进，共同推动绿色发展和可持续发展。
五、评估结果的应用与挑战评估结果对环境保护和生态文明建设具有重要指导意义。
相关部门可以根据评估结果制定针对性的政策和措施，推动环境保护和生态文明建设的实施。
然而，评估过程中也存在一些挑战，如数据获取和处理的困难、评估指标体系的不完善等，这些问题需要进一步研究和解决。
1 / 23 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（从中选择一项填写）： C 我们的参赛报名号为： 1920 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） 西南交通大学 2 / 23
参赛队员 (打印并签名) ：1. 申昊 2. 魏仁斌 3. 张君洋
日期： 2015 年 5 月 3 日 3 / 23 获奖证书邮寄地址： 四川省成都市郫县犀浦镇西南交通大学犀浦校区天佑斋05号 邮政编码： 611756
收件人姓名： 申昊 联系电话： 4 / 23 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
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备 注 5 / 23
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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）：1920 6 / 23
2015年第十二届五一数学建模联赛 题 目 生态文明建设评价问题研究 摘 要 日渐严重的生态环境促使人类警醒。人类盼望着新文明时代的到来,即生态文明。实现生态文明必须建立一套科学、完整、适用、可操作的理论与评价方法,进而对生态文明的进程进行有效评估、监测及适时预警。然而，目前相关生态文明的理论与实践尚处于探索试验阶段。因此，建立一套适合我国国情的生态文明建设评价指标体系与评估方法，将对我国各地区的生态文明建设快速健康发展具有重要的理论和现实意义。本文运用主成分分析法及层次分析法等筛选确立中国省域生态文明建设评价指标，构建了中国省域生态文明建设评价指标体系。评价体系包括总体层、领域层和指标层。总体层建立在生态质量、经济和谐、社会发展等三大领域之上。指标层共筛选确定了20个三级指标。阐述了生态文明建设评价指标的内涵及与生态文明建设评价的关系。在收集整理相关数据的基础上，对我国31个省域生态文明建设从生态质量、经济和谐、社会发展等三个领域分别进行了指标因子、领域两个层次上的评价分析。在此基础上，进行了综合评价分析。进而提出了对策建议。本研究取得主要成果、结论如下：
(1) 生态文明指数海南最高，河北最低。 (2) 最高分为93.27，最低分为65.85，差距明显，表明目前我国各省（市）生态文明建设情况尚不均衡。
(3) 我国整体生态文明建设水平处于一个良好的状态。 本文探索构建的中国省域生态文明建设评价体系是在这方面研究的有益尝试。尽管构建的模型并不是很完善，但基本上反映出我国省域生态文明建设在社会、经济、环境、民生等方面的发展，揭示出我国31个省域生态文明建设的现状且进行分析比较，为政府相关部门制定生态文明建设决策提供一定的借鉴参考。 7 / 23
关键词：生态文明建设、指标体系、定量评价、中国省域 1 / 23
一、 问题重述 1.1 问题背景 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。
1.2 目标任务 （1）根据对现有生态文明建设评价指标的分析，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。
（2）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。
（3）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，最后结合预测的结果给有关部门写一份政策建议。
二、 问题分析 目前为止，在国际上还没有一个统一的标准来评价生态文明建设，许多国家的不同专家都采取不同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的有必要。本文选取生态文明评价指标体系（）：其中一级指标为生态文明指数（），二级指标为生态活力、环境质量、社会发展、协调程度，三级指标包括森林覆盖率、水土流失率、人均等等。
评价指标确定后,用原始指标数据评价比较困难。因为在生态文明建设评价指标体系中,各个指标单位不一致,有的指标和生态文明建设是正相关(指标值越大生态文明建设得越好)，有的指标与生态文明建设呈逆相关(指标值越小生态文明建设得越差),都不具有可比性。因此对各个指标进行标准化,得出生态文明建设的评定系数,有利于对生态文明建设数据进行评价计算。
根据题目要求，要求从全国31个省市中选取10个具有代表性的省（市）。2 / 23
考虑到全国不同区域的经济发展水平和地理自然风光的差别。选取的省（市）中应包含我国目前生态文明建设的九种类型：社会发达型、均衡发展型、生态优势型、社会短板型、相对均衡型、环境短板型、低度均衡型、环境优势型、相对薄弱型。因此本文选取了海南、北京、浙江、四川、广东、湖南、上海、天津、安徽、河北作为具有代表性的10个省（市）。
最后，根据得出的评价结果，对生态文明建设相对落后的省（市）提出改进措施并预测未来几年这些措施将产生的效果。
三、 符号说明 A表示权重判断矩阵。
ija表示判断矩阵的元素。
iW表示反映第i个方案对于某个最低层目标的优越性的权重。
max表示判断矩阵的最大特征根。
M表示特征向量。
IC.
表示一致性系数。
IR.
表示修正系数。
RC.
表示检验系数。
D表示生态文明建设指数。
四、 模型建立与求解 4.1评价指标的蹄选与建立 生态文明建设指标的选取以及评价体系的建立，既是对省域生态文明内涵的具体化，又是对研究省域生态文明建设规划和建设成效的度量。在遵循以上原则的基础上，本研究采取主成分分析法进行中国省域生态文明建设评价指标体系构建。主成分分析( )是利用降维的思想，将多个变量转化为少数几个综合变量(即主成分)，其中每个主成分都是原始变量的线性组合，各主成分之间互不相关，从而这些主成分能够反映始变量的绝大部分信息，且所含的信息互不重叠。采用3 / 23
这种方法可以引进多方而的生态文明建设评价指标，但又将复杂因素归结为几个主成分，使得复杂问题得以简化，同时得到更为科学、准确的生态文明建设评价信息。经济和谐、生态质量和社会发展是全国生态文明建设评价要考察的三个核心领域。它们构成评价体系的三个二级指标，是生态文明建设水平的重要参数。三级指标是在二级指标下选择若干因子所组成。本文选取了21个指标，如表4-1所示。
表4-1 生态文明建设评价指标体系 一级指标 二级指标 三级指标
生态文明指数（）
生态质量 森林覆盖率 建成区绿化覆盖率 自然保护区的有效保护 湿地面积站国土面积比重 地表水体质量 环境空气质量 水土流失率 农药施用强度
社会发展 人均 服务业产值占比例 城镇化率 人均预期寿命 人均教育经费投入 农村改水率
协调程度 工业固体废物综合利用率 工业污水达标排放率 城市生活垃圾无害化率 环境污染治理投资占比重 4 / 23
4.2评价方法 层次分析法( ，简称法)是美国运筹学家沙旦()70年代提出的，是一种定性与定量分析相结合的、用于处理有限个方案的多准则决策分析方法。其特点在于首先将整个系统化为目标、准则和方案等三个层次，然后对各个方案运用矩阵形式判断评价，最后进行综合评价。层次分析法特别是将决策者的经验判断给与量化，对目标(因素)结构复杂且缺乏必要的数据情况下更为实用，所以在实际应用中发展较快。这也是木文采取层次分析法的原因所在。
4.2.1层次分析法的基本原理 层次分析法的基本思想：是把复杂问题分解为若干层次，在最低层次通过两两对比得出各因素的权重，通过由低到高的层层分析计算，最后计算出各方案对总目标的权数，权数最大的方案即为最优方案。层次分析法基本假设是：层次之间构成递进结构，亦是从高到低或者从低到高递进。
4.2.2层次分析法的基木方法 建立层次结构模型，具体做法可分五个步骤完成: 第一，确定目标，明确所涉及的因素以及因素间的相互关系。对于生态文明建设评价而言，最终目标是为了判断该方案实施的影响作用，或建设实施后的效果，所以需要对每个单项指标进行定性与定量分析，从而来判断每个因素指标在整个系统体系中的作用如何以及影响的大小。
第二，把决策问题进行层次化，分别是目标层、准则层以及方案层，建立出层次结构的模型。层次结构模型如图4-1所示:
单位能耗 单位水耗 单位二氧化硫排放量
