2023年ICM数学建模美赛F题解题思路！

2023年数学建模美赛F题

背景

国内生产总值 (Gross Domestic Product, GDP) 可能是最为人熟知和常用的国家经济健康度量标准之一。它经常被用于确定一个国家的购买力和贷款能力，促使国家提出促进 GDP 增长的政策和项目。GDP “衡量在一定时间内一个国家生产的最终产品和服务的货币价值; 它计算的是一个国家领土内所有生产的总量。”[1] 这种计算如此重要且常被引用的方法，偏向于今天的生产而不考虑明天保护资源的问题。例如，一个有丰富森林的国家可以通过伐木并生产大量木制家具来提高当前的 GDP，而不受到任何惩罚，尽管这样做会导致生物多样性的丧失和其他负面环境影响。同样，一个国家可以通过现在捕捞更多的鱼来提高其 GDP，而不会受到对鱼类资源造成不可逆转伤害的处罚。

由于 GDP 未能为自然资源做出贡献，它可能不是一个国家真正的经济健康度量标准。如果各国改变评估和比较其经济的方式，国家政府可能会改变其行为，促进对地球环境健康更好的政策和项目。“绿色” GDP (Green GDP, GGDP)，其中“绿色”指包含环境和可持续性观点和因素，可能比当前传统 GDP 更好地衡量一个国家的经济健康状况吗？

多边变革极具挑战性。说服各国同意将这种新的 GGDP 作为国家经济健康的主要衡量标准，可能非常困难。然而，如果这种转变发起了一个全球性的国家气候行动运动，这些运动取得了对应于缓解气候危机的重大进展，那么这个努力就值得进行。

要求

你的任务是考虑世界承认 GGDP 作为国家经济健康的主要衡量标准。我们应该期待哪些变化？这些变化的环境影响是什么？具体而言，你的团队应该：

（1）有许多提议的方法可以计算已经开发出来的GGDP。选择一个你的团队认为如果它取代GDP成为经济健康的主要衡量标准，它可能对气候减缓产生可衡量的影响。

（2）制作一个简单的模型，该模型易于捍卫，以估计如果采用您选择的GGDP作为一个国家经济健康的主要衡量标准，对气候减缓的全球影响的预期。由您决定如何衡量全球影响。

（3）用GGDP替代GDP可能会遭遇抵抗。根据您的模型，确定是否值得在全球范围内进行转换，比较气候减缓影响的潜在上行和替换现状所需努力的潜在下行。解释您的推理并用您以前的全球影响分析支持您的答案。

（4）选择一个国家，并提供更深入的分析，说明这种转变可能会对他们产生什么影响。例如，你预期他们在使用或节约自然资源方面会出现什么具体变化（在当前的GDP下和在采用GGDP之后）。考虑到该国的当前经济状况和支持未来几代人的能力，这些变化是否对这个特定的国家有益。请确保你的分析明确地与GDP和GGDP计算方式之间的变化联系起来。

（5）基于你的特定于国家的分析，给该国的领导写一份一页的非技术报告，说明是否支持转换为GGDP或拒绝转换并将GDP保持为国家经济健康的主要衡量标准。

您的 PDF 解决方案总页数不超过 25 页，应包括：

▲一页摘要

▲目录表

▲一页非技术报告。

▲您的完整解决方案

▲参考文献列表

*注意：ICM竞赛有25页限制。你的所有提交方面都计入25页限制（摘要、目录、非技术报告、解决方案、参考文献列表和任何附录）。你必须引用你报告中使用的思想、图片和其他材料的来源。

术语解释

多边的：有几个组织、支持者或参与者的，尤其是几个不同的国家的。

解题思路与问题分析

对于本题来说，核心之处就是综合评价模型，整体聚焦在“制定完一个新指标后会带来的改变和作用”，做数学建模，一般用什么来衡量变化和作用，当然又是制定指标量化数据来分析，因此分析过本题之后，就是利用评价模型来评价一个评价模型。

明确完题目的核心本质之后，再看题目分析题目就不会那么的没有头绪，我们只需要奔着目标去，一路解决我们遇到的问题即可。

要求1

对于第一问，选择一个计算GGDP的指标，然后衡量影响。两个小问题，选择+后续的评价。

首先是选择GGDP的计算方法，这一概念搜索大量文献后可以发现，其实都是在“国内生产总值中扣除自然资本的消耗”这一概念的衍生物，国内生产总值就是GDP，这个已有明确的计算方法和数据。唯一变化的就是自然资本的消耗，对于自然资本的消耗计算问题，不同的人提出了不同的想法，在这个自然资本的消耗计算问题还没官方标准答案，大家可以在其中挑选一篇自己认可的学者研究的计算方法根据选择的GGDP计算方法的侧重点，以此来制定衡量影响的指标与方法。

要求2

建立一个简单的模型，很容易防御来估计预期的全球影响如果你所选择的GGDP作为一个国家经济健康的主要衡量标准，缓解气候缓解。

首先先明确我们要衡量什么，再去制定指标，最后得出结论。对于气候变化速度的衡量，我们聚焦的就是在速度上，衡量速度的指标当然是导数，也就是看切线的变化，当然我们不能只利用一个简单概念。因此结合上面选择的GGDP的计算方法，分析给国家带来的导向作用，例如如果侧重点在空气，那么可以参考空气质量的衡量方法，如果侧重点在土地、森林之类，我们可以参考相应的官方衡量方法。给气候的水平量化，之后利用参考的指标计算数据，得出的指标数据就可以来计算导数，此时一个完整的衡量气候变换的方法就已经完善。

要求3&要求4

第二问制定完衡量影响的方法，第三问紧接着顺畅的提出利用我们上一问方法，看看选择了第一问我们选择的GGDP指标，是否会产生很好的影响。这就是简单的计算机仿真，根据GGDP指标计算的侧重点，量化输入即可，初始点可以选择近期的某一个国家即可。对于结果进行分析，说明选择GGDP会带来的益处即可。

第三问的结果就是第四问最有力的证据，根据第三问的结果，分析由于气候变化带来的各方面的影响，分析GDP同时也会在未来不断增长并对比之前虽然前期快速增长的GDP但后期增速变缓的效果。第四问就是拿出一个国家的数据，真实的操作我们上述提出的方法与模型即可。

查找资料和数据的网站推荐

美国统计局：http://www.census.gov/

美国农业部数据：https://www.usda.gov/topics/data

世界卫生组织数据：https://www.who.int/data/gho

美国政府网站：https://www.usa.gov/

美国劳工部劳动统计局：http://www.bls.gov/

美国商务部：https://www.commerce.gov/

美国国际贸易协会：http://www.usitc.gov/

美国交通统计局：http://www.bts.gov/

美国国家统计局：http://www.fedstats.gov/

部分情况下，真实数据不易找到，可以尝试以下两个解决办法：

第一，如果这道题并没有限定国家，可以考虑以中国作为研究对象，找自己国家的数据还是相对较为简单。

第二，利用数据挖掘的能力，需要一定的技术手段去收集数据，比如爬虫技术，自己去爬一些可能用得到的内容。或者可以去一些数据科学竞赛平台上去找一些现成可用的数据集，如:

天池大数据数据集：https://tianchi.aliyun.com/dataset/?spm=5176.12281905.0.0.358b5699IjonJQ

UCI机器学习数据库：https://archive.ics.uci.edu/ml/index.php