2010年数学建模赛区B题一等奖论文6930.pdf
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1、2010 年上海世博会影响力的定量评估 摘要 本文研究的是一个系统分析问题。选择了经济、政治和文化三个方面因素研究世博会综合影响力,每个方面又分别包含三个定量因素和三个定性因素。首先,对于定量因素的数据,进行归一化处理,共得到 9 个评估得分(见P15,表 4.2);对于定性因素,建立了影响力评估指标体系(见 P15,表 4.1),并对其进行量化,得到 9 个评估得分(见 P15,表 4.2)。其次,运用模糊数量化理论1,建立了横向定量评估模型,将多个定量与定性变量结合在一起进行综合评价。该模型不受历史数据的影响,能够对任一时段内的世博会影响力进行独立的定量评估。该模型横向研究了同一届世博会中
2、经济、政治、文化三方面影响力之间的关系,并从定量指标与定性指标角度出发,对三方面的影响力进行了系统比较(见 P21,图 5.1)。结合当代中国国情,指出了三方面各自的优势、劣势与改进方向。再次,运用层次分析法,建立了纵向定量评估模型,将多层次变量通过一定的权度值联系在一起。该模型适用于对不同时段内,包含相同影响力评估因素的世博会进行定量评估,研究了不同届且包含相同评估因素世博会的定量评估问题。比较两届不同的世博会,可以得出上海世博会的优势、劣势与努力的方向。最后,根据上述两个模型对世博会影响力进行的横向与纵向的定量评估,得到世博会影响力的一个总体评价。关键词:定量评估、定性因素、模糊数量化、层
3、次分析法 1一、问题的重述 世博会是世界博览会的简称,这是一项世界性的非贸易性的大规模的产品展示和技术交流活动。其宗旨是促进世界各国经济、文化、科学技术的交流与发展。从 1851 年伦敦的“万国工业博览会”开始,世博会正日益成为各国人民交流历史文化、展示科技成果、体现合作精神、展望未来发展等的重要舞台。有着近150 年历史的世博会被誉为世界经济、科学技术界的奥林匹克盛会。历史上不少国家通过举办世博会带动了本国经济、科技和文化的发展。我国举办的首届世界博览会上海世博会,以“城市,让生活更美好”为主题,总投资达 450 亿人民币,创造了世界博览会史上最大规模记录。同时本届世博会还在园区面积、参展国
4、家组织数目、志愿者人数等多项数据上创世界之最。她为世界各国、国际组织和企业提供一个展示创新成果的平台,增进世界各国的理解与友谊,反对全球贸易保护主义,共同应对国际金融危机带来的挑战。不仅如此,她还推广了可持续的城市发展理念,成功实践和创新技术;寻求发展中国家的可持续的城市发展模式等等。世博会作为世界性具有强大影响力的盛会,越来越多的被世人所关注。上海世博会更是以其独特的理念和宏大的规模令世界惊叹。世博会在中国已经有着可观的影响力。试完成以下题目:请利用互联网数据,选择某一侧面,建立数学模型,对 2010 年上海世博会的影响力进行定量评估。二、问题的分析 2010 年上海世博会影响力的定量评估问
5、题,是一个典型的系统评估问题。它涉及到了诸多因素,这些因素不仅数量众多,而且对目标评估的影响作用各不相同。加之世博会时间跨度大的特点,因此增加了评估的难度。首先,需要从诸多因素中,筛选出能够作为评估指标的要素。这些要素最好是能够量化的。鉴于影响要素过于繁杂,我们采取这样一个思路:1、分析出能够影响目标评估的大方面要素,从而将对目标的评估问题转化为对各个大方面要素评估的问题;2、进一步分析出能够影响大方面要素评估的小方面要素,从而将对大方面要素评估问题继续转化对小方面要素的量化处理上。采取这种分层处理,逐步细化的方法,实现问题的突破。世博会影响力的定量评估中的诸多要素主要涉及到经济、政治、文化等
6、大方面。而在这三大方面中,又包含各种小因素的影响,比如参观客流量、参展国数目、文化融合度等等。大致层次结构如图 2.1 所示:2 图 2.1 评价世博综合影响力的层次结构图 在第三层的各个小方面要素中,比较分析后,可以发现其中有些是定量因素,而有些却是定性因素。对于定量因素,可以通过提供本身数据,利用评定公式,进行归一化处理得到数值;对于定性因素,可以依据权威的专家调查,对信息按某种规则进行量化处理。根据图 2.1,能够建立以经济,政治,文化为主体的三个模型。为不受历史数据影响,在同一时间,横向比较经济、政治、文化及其各自下属定量因素与定性因素之间的关系,可以运用模糊数量化理论构造世博会影响力
7、的横向定量评估模型。为了比较不同时间的世博会,可以运用层次分析法,构造世博会影响力的纵向定量评估模型。根据世博会影响力横向与纵向两个定量评估模型,我们可以应实际需要选择对世博会哪些方面进行评估及对哪个时间的世博会进行评估。三、模型的假设与符号系统 1、模型的假设 1.1 世博会整体运营稳定,无重大突发事件;1.2 世博会运营期间国家总体政策、方向与各项指标大致不变;1.3 世博园每天接待人数上限为一定值;1.4 世博会的工作岗位均由上海人担任。2、符号系统 A 世博会的综合影响力 321BBB、世博会的经济、政治、文化影响力 ijijDC、决策层各定量因素、定性因素的影响(见图 2.1)下上、
8、ijijCC 定量因素的上限、下限 ijC 定量因素经归一化处理后得到的值 ijC 3ijDV 定性因素经专家调查评估后得到的归一化模糊取值 ijDb 权度矩阵 ib 权度矩阵第i个特征向量 成对比较矩阵的最大特征根)(2 第二层(准则层)对第一层(目标层)的权向量)3,2,1(3=ss)(第三层(决策层)对的二层(准则层)的权向量)3,2,1(=ss 第三层(决策层)对第一层(目标层)的权向量 表 3.1 四、模型的建立与求解 建模前的准备 准备一:对经济的影响因素 约定三个原则:原则一:世博会拉动的直接投资规模越大,世博会的经济影响度越大;原则二:世博会带动的新增就业率越大,世博会的经济影
9、响度越大;原则三:世博会的参观人次数越多,世博会的经济影响度越大。1.定量因素 1.1 因素一:世博会直接投资拉动的投资规模 符号假设:11C 世博会直接投资拉动的投资规模 上11C 世博会直接投资拉动的投资规模的上限 下11C 世博会直接投资拉动的投资规模的下限,假定011=下C 假设世博会的直接投资为亿美元。根据以往世博会的统计数据,结合专家调查法的结果,我们得出结论:世博会的直接投资能够借助世博会的辐射效应,拉动相当于其倍的投资规模。m105因此,我们假定世博会拉动的投资规模的上限是其直接投资的10倍,即 mC1011=上 那么,世博会直接投资拉动的投资规模经归一化处理,得到 下上下11
10、11111111CCCCC=(4.1)根据上海世博会执委会相关人士透露,上海世博会直接总投资为亿美元,即 30 430=m 从而 3001011=mC上 咨询专家可知世博会带来的投资基础设施拉动为120亿美元,加上近7000万人的消费拉动预计达到亿美元。世博会直接投资拉动的投资规模 822028212011=+=C 根据式(4.1),代入相关数据得 67.011=C 1.2 因素二:世博会带动的新增就业率 符号假设:12C 世博会带动的新增就业率 上12C 世博会带动的新增就业率上限 下12C 世博会带动的新增就业率下限,假定012=下C 世博会推动就业的最好结果是完全吸收闲置劳动力,即新增就
11、业率上限为上海地区的失业率。为方便起见,我们假设世博会的工作岗位均由上海人担任。那么,世博会带动的新增就业率经归一化处理后,得到 下上下1212121212CCCCC=(4.2)图 4.1 近年来上海地区失业率折线图 上海地区近四年的失业率情况如图 4.1 所示。根据这组统计数据,结合上海 5地区经济发展趋势,我们预测出上海地区 2010 年上半年(截止到世博会前)的失业率为%1.4同时,根据世博会期间经济发展状况以及目前一段时间内上海地区的劳动资源使用状况。经推算预测,上海世博会期间的新增就业率将达到。%7.2根据式(4.2),代入相关数据可得 66.012=C 1.3 因素三:世博会的参观
12、人次数 符号假设:13C 世博会的参观人次数 上13C 世博会的参观人次数上限 下13C 世博会的参观人次数下限 上c 世博园每天接待上限人数(假设世博园每天接待人数上限为一定值)下c 世博园每天接待下限人数 n 世博会展览持续天数)2,1(cini =第i天实际的参观人数 则世博会参观人次的上限 上上cnC13=下限 0ncC13=下下 世博会展览期间总共接待的参观人数=niicC113 那么,世博会参观人次数经归一化处理后,得到 下上下1313131313CCCCC=(4.3)根据官方统计,上海世博园单日接待人数上限为万人。上海世博会持续时间为 2010 年 5 月 12 日至 2010
13、年 10 月 31 日,共184天。上海世博会总共参观人次数预计为万人次,我们这里假定为 7000 万人次。60100007000则利用式(4.3),代入数据可得 63.013=C 2.定性因素 2.1 因素一:地区产业升级的加速 11D 6定性分析:世博会的举办促进了周边各城市的发展,有助于各城市功能的优化升级。同时,它还促进了第三产业的发展,推动了服务体系的系列化和标准化。世博会将会加快地区产业升级,改善经济发展方式,从而增加了对经济的贡献度。地区产业升级越快,其经济影响力越大。2.2 因素二:市场一体化进程的加速 12D定性分析:世博会带来了加速推进长三角市场一体化进程的难逢机遇,共同市
14、场的形成对区域经济具有基础性意义。世博期间,大量的人流物流将进出上海及整个长三角地区,各种要素会在长三角不同城市之间快速流动,市场一体化进程得到发展,那么经济的发展速度将进一步提高。因此,市场一体化进程的加速越大,世博会的经济影响度越大。2.3 因素三:消费观念的改善程度 13D 定性分析:世博会带来更多的是一种理念。除了展示城市这一主题外,各个展馆还展示了各自的时尚要素,给予参观者以强有力的观念冲击。世博会的举办潜移默化中改善着我国消费者的消费观念,使消费者更具消费潜力,刺激消费,带动经济的发展,可以来说消费观念的改善程度越高,世博的经济影响度越大。准备二:对政治的影响因素 约定三个原则:原
15、则一:参展国家、地区及组织数目越多,其政治影响度越大;原则二:与会领导人数越多,其政治影响度越大;原则三:自建馆数目越多,其政治影响度越大。1.定量因素 1.1 因素一:参展国家及地区数 符号假设 21C 参展国家及地区数 上21C 参展国家及地区数上限 下21C 参展国家及地区数下限 将参展国家及地区数进行归一化处理,得到 下上下2121212121CCCCC=显然,参展国家、地区及组织数是衡量本届世博会影响力的重要指标,其参展国家、地区及组织数一定程度上能够反映世博会影响力。然而,不同国家的参展与否对世博会的影响又是完全不同的。因此,有必要对进行修正。21C为了从数量上体现不同国家对评价世
16、博会影响力的不同影响,我们引入影响力权重函数。7我们定义了这样一个影响力权重函数:当一个国家的政治、经济、科技和文化实力越强时,它对世界、对地区的影响力就越大,进而会对我们评估世博会影响力的工作产生越大影响。那么该国的影响力权重函数值就越大。不妨令 ()4321,iiiiixxxxf=(4.5)即第i个国家的影响力权重是关于第i个国家政治因子、经济因子、文化因子、科技因子的函数。1ix2ix3ix4ix我们可以选取是否是联合国常任理事国、GDP 排名、受教育程度排名,科技实力排名等指标作为变量因子,即 1ix=事国该国不是联合国常任理国该国是联合国常任理事01axi(其中a为常数)2ix第个国
17、家 GDP 排名;i3ix第个国家公民受教育程度排名;i4ix第个国家科研科技实力排名;iN世界国家或地区总数。不妨构造影响力权重函数 (4.6))1()1()1(44332211iiiiixNxNxNx+=其中)4321(、=ii为的权重。ix最终,参展国家和地区数修正值为 (4.7)=NiiiC121=NiiC121上 021=下C 其中,i为指示函数,并有=个国家不参展第个国家参展第iii01那么参展国家及地区数归一化的修正值为 8 =NiiNiiiCCCCC112121212121下上下 (4.4)根据网上资料可知,世界国家或地区总数为241。其权重)4321(、=ii可由专家调查法得
18、出 37.0,28.0,35.0,24.04321=则利用式(4.7),代入数据得 31917.621=C 根据网上资料可知参展国家及地区数上限 4092021=上C 最终利用式(4.4),代入数据得 78.021=C 1.2 因素二:参加世博会的国家领导人数 符号假设 22C 参加世博会的国家领导人数 上22C 参加世博会的国家领导人数上限 下22C 参加世博会的国家领导人数下限 参加世博会的国家领导人数进行归一化处理,得到值 下上下2222222222CCCCC=(4.8)同理,运用式(4.6)中的影响力权重函数i对进行修正,则参加世博会的国家领导人数修正值为 22C (4.9)=Niii
19、C122=NiiC122上 022=下C 其中,i仍为指示函数,并有=个国家领导人不与会第个国家领导人与会第iii01 9据官方报道显示,世博会期间共有 67 位国家或地区领导人出席世博园区活动,显然 409202122=上上CC 则利用式(4.9),代入数据得 8.777422=C 最终利用式(4.8),代入数据得 19.022=C 1.3 因素三:自建场馆数 符号假设 23C 自建场馆数 上23C 自建场馆数上限 下23C 自建场馆数下限 我们认为自建场馆数下限0C23=下,即参展国家或地区全都没有自建馆。自建场馆数上限为全部参展国家或地区数,即参展国家或地区全都有自建馆 2123CC=上
20、 自建场馆数经归一化处理,得到值 下上下2323232322cCCCC=(4.10)根据官方统计,上海世博会自建馆数目为个。参展国家、地区或组织数为个。42246根据式(4.10),代入数据,可得 17.022c=2.定性因素 2.1 因素一:对政治体制的满意度 21D定性分析:参观上海世博会的国外游客通过在世博期间对我国经济繁荣发展、改革开放成果的印象,而产生的对我国政治体制的满意度;显然,满意度越高,政治影响度越大。2.2 因素二:各国各民族的交流融合度 22D定性分析:上海世博会吸引了众多游客,他们来自各个国家、地区、民族。甚至有许多 10游客是不远万里前来参观的。他们不仅了解和认识了中
21、华民族,而且带来了本民族的风俗习惯和传统文化。每逢国家馆日的节目表演就是一个例子。民族间交流与融合必然对政治产生影响;交流融合度越高,政治影响度越大。2.3 因素三:对政府机构工作的认可度 23D定性分析:举办世博会是对中国形象和实力的认可,同时也对上海市地方政府的工作提出了更高的要求。世博会期间,上海市政府的各项处理、协调、统筹工作必然会对与会各国政府人员、游客、媒体等产生影响。他们对政府机构工作能力、工作效率等方面的认可情况,会在某种程度上决定了国际社会对中国政府机构的看法。这种对政府机构工作的认可度,是世博会发挥政治影响度的关键之一。对政府机构工作的认可度越高,政治影响度越大。准备三:世
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