生态文明建设评价模型

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：3191参赛组别（研究生或本科或专科）：本科所属学校（请填写完整的全名）中国人民解放军空军勤务学院参赛队员(打印并签名)：1.高祎琛2.宋翌曦3.王鹏日期：2015年5月3日获奖证书邮寄地址：江苏省徐州市西阁街85号邮政编码：221000收件人姓名：高祎琛联系电话：185528737252015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）：31912015年第十二届五一数学建模联赛题目：生态文明建设评价机制模型摘要随着全球经济的快速发展，人类的物质生活水平不断提高，与此同时我们赖以生存的自然环境正快速的遭到破坏。生态文明，是指人与自然、人与人、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的文化伦理形态生态文明是人类对传统文明形态特别是工业文明进行深刻反思的成果，是人类文明形态和文明发展理念、道路和模式的重大进步。本文对我国的辽宁、北京、江苏、广州、甘肃、陕西、四川、重庆、贵州云南等10座省市的生态文明建设作为样本总体进行科学分析，利用线性综合加权法和逼近理想点法（TOPSIS）对生态文明建设进行研究。首先查阅相关文献选取九个比较重要的生态文明建设指标建立生态文明建设指标系统。我们采用层次分析法来对9个指标的生态文明建设进行比较。首先建立层次结构模型，然后构造成9*9对比较阵采用matlab软件计算特征向量。计算组合权向量并做组合一致性检验。最后得出各指标的权重的大小。其次通过互联网查阅十个省市这9个指标的最新原始数据，借助EXCEL软件利用极大值法将这些数值进行一致化，然后采用标准化法将数据进行无量纲化。然后采用线性综合加权法建立生态文明建设评价体系模型，将标准化处理的数据和各指标权重大小带入生态文明建设评价体系模型利用EXCEL软件计算得到生态文明建设度，然后对这十个省市的生态文明建设度数值进行对比，数值最大的为生态文明建设程度最好的省，数值最小的是生态文明建设程度最差的省。最后综合各方面因素提出针对九个指标的改进措施，同时建立改进措施执行效果评估模型，得出各改进措施的效果系数，选取靠前的三个带入生态文明建设程度评价模型。最后根据三项改进措施的执行效果，写出对有关部门的政策建议。关键词：生态文明建设线性综合加权法逼近理想点法一致化评价指标政策建议1一．问题的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，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、请通过查阅相关文献，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、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。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，请利用最新的数据，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、根据上述评价结果，对生态文明建设相对落后的省（市）提出改进措施，建立数学模型预测未来几年这些措施的实施效果，最后请结合预测的结果给有关部门写一份政策建议（1～2页）。二．问题的分析1.针对问题一：关于生态文明系统构成的研究目前尚处于学理探索阶段，尚无公认的结论。一般认为，生态文明应该是一个内涵丰富、外延广阔的系统，不仅与节能减排、温室气体控制和环境保护等密切相关，也包括生产生活方式的转变和价值观念的提升。通过查找公开文献，对我国目前生态文明建设的评价指标和评价模型进行了解。通过模型可以知道我国目前对生态文明建设程度的各评价系统，以及不同评价系统下所含的评价指标，评价权重等。2.针对问题二：通过对问题一的求解，可以得到生态文明建设评价模型中的一系列评价指标。我们根据不同指标的权重，结合现当下社会关注要点和民生建设要点，结合经济发展情况，选取出部分重要的评价指标并添加部分新的评价指标。通过使用线性综合加权法，确定对应各个指标的决策变量及权重系数，用线性加权函数构建模型。3.针对问题三：针对问题需求，我们着重选取了十个较有代表性的省区和直辖市，分别是：辽宁、北京、江苏、广东、甘肃、陕西、四川、重庆、贵州和云南。各项评价指标所需要的数据均从国家统计局等权威机构的官方网站数据库取得，数据力求达到高准确性，高权威性，高即时性。由于评价过程中计算量较大，所以采用MATLAB进行辅助运算和评价。4.针对问题四：利用问题三的评价模型和评价结果，我们可得出各个样本市的生态文明建设程度，并且选取生态文明建设相对落后的市，使用逼近理想点（TOPSIS）方法，根据现有法规政策以及该地未来发展纲要确立理想点，由前一模型得出的数据与理想点数据进行比较得出改进措施。再将改进措施中的各预想参数带入问题三的模型中，得出预测的措施实施结果，结合实施结果和改进措施写出政策建议。2三．模型的假设与约定1.不考虑各个指标之间的相互影响。2.忽略短期内各个指标应为节假日或者天灾人祸等不可抗力因素造成的大范围变化。3.假设各个指标的数据均客观公正，不因数据来源机构的主观臆想而造成误差。4.企业是以经济利益为驱动力的，企业是否进行治理污染投资，关键是能否在决策之后能获得更高的利益。而由于所选样本企业数量多，数据取得难度大，准确性不高，故本文暂不考虑企业治污这一因素。5.忽略由于数据统计时间的较小差异造成的误差。四．符号说明及名词定义jS第j个所选为被评价对象的省市ix第i生态文明建设评价指标iw第i个生态文明建设评价指标的权重C生态文明建设程度*C理想生态文明建设程度3M最大值3m最小值iR第i项改进措施效果指数iA第i项改进措施目标接受率iS第i项改进措施阻碍经济发展指数iY第i项改进措施年均增幅*ix第i项指标目标值五．模型的建立与求解一．问题一1.首先通过查找相关文献，得出的我国生态文明建设的评价指标和评价模型相关信息如下：1.1生态文明建设评价指标体系设计的理论依据3生态文明建设的评价指标是对生态文明建设进行准确评价、科学划、定量考核和具体实施的依据，是生态文明建设的核心内容，其目地合理引导社会及其成员的行为，为人与自然的和谐程度及其文明水平提供评价工具。生态文明指标体系设计具有丰富和充分的理论依据，体现了人类对人与自然间的关系的认知的成果积累，包括可持续发展理论、生态资源价值理论、生态承载力理论、生态经济学理论等i.可持续发展理论生态文明建设与科学发展观在本质上是一致的，都是以尊重和维护生态环境为出发点，强调人与自然、人与人以及经济与社会的协调发展，以可持续发展为依托，以生产发展、生活富裕、生态良好为基本原则，以人的全面发展为最终目标。因此，在评价指标设置时应充分体现人与自然和谐相处的理念，引导经济社会又好又快地发展ii.生态资源价值理论自然资源、环境容量、生态承载力和生态伦理道德等都是有价值的商品，人们恢复已被破坏的生态环境的支出、赔偿环境污染损失的费用以及生态环境补偿等都应当计算在资源价格体系中。在生态文明建设的指标设计中就要综合考虑资源价值、生态成本、环境损失和生态补偿等方面的因素，树立生态资源价值观，建立基于生态资源价值观念的国民经济核算体系。iii.生态承载能力理论该理论认为，生态承载能力决定于生态弹性能力和生态恢复能力。生态弹性的大小取决于资源和环境承载力，生态恢复能力包括生态抵御能力和环境治理能力。因此，在计量生态成本时，应给予全面思考：生态成本=生态弹性成本+生态恢复成本=(资源承载成本+环境承栽成本)+(生态抵御成本+环境治理成本)iv.生态经济学理论该理论的核心思想是在注重经济效益的同时，强调生态效益的重要性，以循环经济取代线形经济，建立生态效益型的经济发展模式，实现经济效益和生态效益的统一。衡量生态效益型经济发展的代表性指标是绿色GDP(GGDP)，即传统GDP扣除生态成本和环境代价后的经济净增长指标。上述理论从不同侧面影响和制约生态文明建设评价指标体系的构建目标和内容组成，在评价指标体系设置时至少应考虑生态价值观、资源节约、环境友好、生态经济和社会和谐等多个因素。1.2评价指标体系研究与实践上世纪90年代以来，国内外学者和有关组织加强了对生态文明的研究，提出了多种与可持续发展和生态文明有关的评价指标体系与框架。20世纪90年代末期，联合国可持续委员会(UNCSD)在提出社会、经济、环境和制度四大系统的概念框架和驱动力、状态、响应(DSR)模型的基础上，结合{21世纪议程》设计了一个包括25个子系统、142个指标的评价体系，该体系描述了环境压力和环境退化之间的关系，成为目前较有影响且得到广泛应用的可持续发展评价工具之一。但该评价系统没有足够重视社会、经济领域，指标设置过于繁杂，指标权属也不容易确定。联合国统计局(UNSTAT)以《21世纪议程》的主题设计了另外一套可持续发展指标体系框架(FISD)，该体系共31个指标，其缺陷依然是选择的指标数目太多，指标分类或归属上表现得较为混乱。针对CSD和FISD存在的问题，环境问题科学委员会(SCOPE)和联合国环境规划署(UNEP)提出了融合的可持续发展指标体系，选取人口、资源、环境、经济、社会等多方面共25个指标进行系统分析采用无量纲化和加权平均的方法求得衡量可持4续发展水平的综合指数。此外，世界资源研究所(WRI)的绿色GNP体系、世界银行的“新国家财富”指标体系都赋予了可持续发展的内涵和对可持续发展能力的关注。中国从20世纪8O年代中期就开始跟踪国际相关研究的动向，1985年马世骏院士参与了世界第一份可持续发展宣言书《我们共同的未来》的起草，1994年中国率先制定了《中国21世纪议程》，并把可持续发展战略作为国家的基本战略。牛文元(1993)提出了可持续发展度(DSD)指标体系，采用资源丰度、经济强度、社会稳定性、环境忍耐性和决策合理性等5个指标来衡量可持续发展。王发曾构建了城市生态系统的“经济一社会一生态”评价指标体系，设有经济发展水平、社会生活水平、生态环境质量三大类36项指标；何爱国提出生态文明建设指标体系应由生态响应、生态政治、生态经济、生态社会、生态文化五个一级指标和46个二级指标，等等。这些理论研究成果，为各地区的实践提供了理论指导和技术支持。在实践层面，国家环保总局从上世纪90年代开始，相继开展了生态示范区、生态省、生态县等一系列生态创建工作，各地对生态文明建设进行了积极探索，一些地方形成了“生态立市”的理念，在发展生态经济，维护生态安全，培育生态文化，建设生