問題E：光污染

注：楷體為題目原文，宋體為思路部分

首先，我們需要考慮的就是美賽ABEF的核心問題，數(shù)據(jù)。這里E題是以光污染為背景的題目，首當其沖的我們就需要收集一些數(shù)據(jù)以支撐我們的模型。對于E題提出的問題，通讀問題我們可以了解到基本上都是定量分析的問題。需要我們的數(shù)據(jù)支撐才能進行建模，所以ABEF這四個題目重中之重都是 數(shù)據(jù)的收集。單看單獨的這一個賽題，并不難就是一個綜合評價優(yōu)化類型的問題。首先，我們收集數(shù)據(jù)只需要把握大方向即可，我們首先 先收集光污染的 數(shù)據(jù)。根據(jù)收集的數(shù)據(jù) 完成問題一指標的選取。切記，不能先選指標后找數(shù)據(jù)，這樣很容易陷入找不到數(shù)據(jù)的尷尬境地。對于光污染的數(shù)據(jù)很多數(shù)據(jù)開放的數(shù)據(jù)庫可以直接獲取，這里稍后也會為大家收集整理。

最后就是數(shù)據(jù)的小注意點，我們可以發(fā)現(xiàn)ABEF,他們都是結(jié)果 相當開放的題目。我們通常對于這種結(jié)果開放式的題目是很喜歡的，原因就是對于這種題目，他的答案一定不是固定值，因此，只要合理就可以。如果保證合理呢，就需要我們大致的讀一下文獻，對現(xiàn)在這一現(xiàn)狀有所了解，只要結(jié)果 不是離譜到家評委不能直接將我們的論文判定錯誤的 。所以，當我們真的真的找不到數(shù)據(jù)，或者找到的數(shù)據(jù)不好，泡出來的結(jié)果不理想時，對于這種開放式結(jié)果的題目，編造一個數(shù)據(jù)集，或者編造一個合理的結(jié)果是無可厚非的。

下面首先 ，我們需要仔細地閱讀背景，對于美賽、國賽這種級別的比賽通常來講是沒有一句廢話的，因此我們需要逐句去閱讀翻譯。

背景：光污染是指任何過多或不當使用人造光的表現(xiàn)。我們所稱為光污染（d定義）的一些現(xiàn)象包括光侵入、過亮、以及光混亂。這些現(xiàn)象最容易在大城市太陽落山后觀察到天空中的發(fā)光；然而，它們也可能發(fā)生在更偏遠的地區(qū)。

光污染改變了我們對夜空的看法，對環(huán)境產(chǎn)生影響，并影響我們的健康和安全。（這里暗示我們可以收集環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)以及人們健康安全的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以根據(jù)后面的 例子尋找，一定要注意不是必須尋找，因為有些數(shù)據(jù)就是組委會 給我們挖的坑）例如，植物的成熟可能會延遲或加速（有些人認為這里特指的光合作用），野生動物的遷徙模式可能會受到影響。過多的人造光可能會混淆我們的生物鐘，導(dǎo)致睡眠質(zhì)量差，可能對身體和心理健康產(chǎn)生影響。人造光造成的眩光可能導(dǎo)致某些機動車事故。

社區(qū)官員或當?shù)貓F體可以實施干預(yù)策略（暗示，我們問題二三的政策問題），以減輕光污染的負面影響。然而，人造光具有正負雙重影響，并以不同方式影響不同地點。例如，為了避免上面列出的光污染的負面影響，一些社區(qū)選擇了低光居民區(qū)，這反而可能導(dǎo)致犯罪增加。光污染的影響可能取決于諸如地點的發(fā)展水平、人口、生物多樣性、地理和氣候等。（這里 也給出了我們收集數(shù)據(jù)，選取指標的一個大致方向，即可以尋找發(fā)展水平（人均收入等）、人口數(shù)量、生物多樣性（物種數(shù)量 ）、氣候等指標數(shù)據(jù)稍后也將為大家找這些相關(guān)的指標）

要求：COMAP的照明控制任務(wù)（ICM）（虛構(gòu)的組織，存在這個組織，但是不是干這個的，不要真的去搜，每年的題目都會虛構(gòu)出一個ICM的組織去干和題目相關(guān)的事）正在努力提高人們對光污染影響的意識，并制定干預(yù)策略來減輕這些影響。為了支持這項ICM工作，您的任務(wù)是在各種地點處理光污染的影響，并結(jié)合人類和非人類的關(guān)注。具體來說，您應(yīng)該：

（1）開發(fā)一個廣泛適用的指標，以確定位置的光污染風(fēng)險級別。

對于問題一，明確要求我們開發(fā)開發(fā)一個廣泛適用的指標，去確定光污染風(fēng)險級別。其實質(zhì)就是需要我們找一個很廣泛的數(shù)值去表示一個地區(qū)的光污染級別。翻譯過來就是需要我們建立綜合評價模型 ，對每個地方的光污染進行評價即可。大家也可以查閱相關(guān)的參考文獻（我們也分享了一些我們感覺不錯的文獻），找到文獻中的方法也是可行的。

對于指標的選擇，這個部分主要就是剛才對于題干的翻譯，我們可以看出題目有很多的暗示。在實際收集過程中，我們只需要把握大方向即可，有些指標數(shù)據(jù)收集不到是在所難免的。沒有必要都收集全。而且，當你們對于內(nèi)部認為題目暗示的某一變量沒有啥價值的時候，就可以直接不收集即可。

對于評價模型的選取，這里首推的就是主成分分析法 ，因為題目中明確指出開發(fā)一個廣泛適用的指標，廣泛就意味著我們需要很多很多很多的指標，包括大家通過 我們對于題干的翻譯也能感受到，題干暗示的指標相當之多。對于這么多的指標，最好的選擇就是主成分分析法。但這并不意味著，其他的方法不合適，這里我們僅僅是建議使用主成分。稍后我們也會給出相應(yīng)的代碼包（修改數(shù)據(jù)，直接運行就可得到結(jié)果的代碼） 還可以選擇投影尋蹤綜合評價、層次分析法（AHP）、熵值法、秩和比綜合評價、優(yōu)劣解距離法(TOPSIS法)灰色關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)包絡(luò)（DEA）分析、模糊綜合評判等模型都是可以的。對于綜合評價類模型而言，沒有錯的模型，都是可行的。這里給大家展示一下司守奎老師書中的主成分描述，

（2）應(yīng)用您的指標并解釋其在以下四種不同類型的地點的結(jié)果：

l保護土地位置

l鄉(xiāng)村社區(qū)

l郊區(qū)社區(qū)

l城市社區(qū)

對于問題二，需要將我們問題一建立的模型帶入準確的數(shù)據(jù)進行判斷，有一個小細節(jié)就是很有可能，鄉(xiāng)村、郊區(qū)的數(shù)據(jù)我們是收集不到的，目前從初步收集結(jié)果來看，難度很大。因此，這里大家 可以直接參考我在文章開頭所說的，數(shù)據(jù)收集的小注意點。簡單的捏造一個即可。這里對于整體結(jié)果，是顯而易見的，一定是保護地區(qū)的光污染最小，鄉(xiāng)村其次，郊區(qū)次之，城市最嚴重。所以知道了一定是這么一個結(jié)果。那我們只需要把中間的過程變得合理起來就可行了。這里中間的捏造過程，就看各位了。

（3)描述三種解決光污染的干預(yù)策略。討論實施每種策略的具體行動以及這些行動對光污染影響的潛在影響。

這里與題干的最后一段呼應(yīng)，要求我們給出 三種不同的干預(yù)政策。這個政策就因隊伍而異了。我們問題一收集了 很多很多的指標，我們選擇一些社區(qū)官員或當?shù)貓F體可以實施干預(yù)策略，一定不要，變換主體。題干中明確要求是這兩個主體實施的策略。三種干預(yù)，可以從降低人造光、適當減少人口密度等等出發(fā)，這種想法每個隊伍都不太一樣，美賽比的就是哪支隊伍更有創(chuàng)新性。我建議三種政策，可以是 緩和形、激進型、不變形。這種對比會很明顯。這里最好是做到圖文表并茂，花火整起來。

（4）選擇您的兩個地點，并使用您的指標確定您的干預(yù)策略中哪一個對它們最有效。討論所選干預(yù)策略如何影響位置的風(fēng)險水平。

問題四要求我們，選擇兩個地點進行問題三三種政策干預(yù)，從而判斷哪種方式最有效，最就是優(yōu)化。對于這一問，我們可以直接分析。但是應(yīng)該不夠出彩，組委會真正需要我們做的，應(yīng)該是建立相應(yīng)的優(yōu)化模型。目標函數(shù) 是地點效果是否有效，我們可以選光污染指數(shù)的變化量最大為目標函數(shù)。約束條件和我們 三種策略息息相關(guān)，例如，人口密度進行變化，對地區(qū)進行移民，對應(yīng)的范圍約束，不能直接把人口清空等等等等。決策變量，這里因為一共只有三種策略，兩個地點。我們可以建立0-1整數(shù)規(guī)劃建模即可 。

（5）最后，為您確定的一個地點和最有效的干預(yù)策略，制作一份1頁的傳單，以推廣該地點的策略。

問題五、美賽標準樣子，寫一篇非技術(shù)文章。這里大家就各顯神通吧。

你的 PDF 解決方案不超過 25 頁應(yīng)包括：

·一頁摘要表。

·目錄。

·你的完整解決方案。

·一頁推廣傳單。

·參考文獻列表。

注意：ICM 比賽限制最多 25 頁。您的提交內(nèi)容全部計入 25 頁限制（摘要表、目錄、報告、一頁推廣傳單、參考文獻列表和任何附錄）。您必須引用您在報告中使用的想法、圖像和其他材料的來源。

對于這里的最高限制25頁，一定不要超過，這25頁按照美賽的要求應(yīng)該是包含附錄的。同時，美賽不對目錄有明確要求，只是鼓勵寫目錄。

術(shù)語表：

人工光：任何非自然光源。

晝夜節(jié)律：人類和其他生物運轉(zhuǎn)的自然24小時睡眠和清醒周期。

眩光：過于亮度降低人們看東西的能力的過于明亮的光。

干預(yù)策略：可以采取的打破光污染負面影響的政策和/或行動。

光混亂：燈光過多分組。

光侵入：當光進入非預(yù)期區(qū)域時。

過度照明：活動或地點所需強度以上的照明。

受保護土地：由于其生態(tài)、文化和/或自然重要性，政府或私人實體保護免受開發(fā)的地區(qū)。

農(nóng)村社區(qū)：位于國家或地區(qū)人口密度最低的地區(qū)的社區(qū)，不易從城市社區(qū)到達。

郊區(qū)社區(qū)：位于國家或地區(qū)人口密度適中的地區(qū)或易于從城市社區(qū)到達的社區(qū)。

城市社區(qū)：位于國家或地區(qū)人口密度最高的地區(qū)的社區(qū)。

總結(jié) E題整體來看不難，應(yīng)該和F題難度 相當。但是對于目前大家在網(wǎng)上的一些初步選題意見來看。選E題的不在少數(shù)，這就面臨著我們選擇E題會有茫茫多的競爭對手。這就對我們的論文寫作 ，整花活能力有著不低的要求。所以，如果其他題目沒有 太好的選擇的話，E題確實可以進行選擇。

最會預(yù)祝大家比賽順利！！！！！