2022的美赛E题——小菜鸡初次参赛

说来惭愧,从刚知道数模到参加美赛,我已经接触数模3个多月了。然而除了天天在一堆数模群里水群之外,感觉自己并没有学到什么。中途参加的大数据数模比赛也因为摆烂最终小组连完整的论文都没有提交。于是一月初的时候,有数模群的朋友一开始邀请我打美赛的时候,我其实是挺慌的。但又感觉自己不应该这么荒废下去,于是和朋友一同组队参加美赛,这是起因。

我们是一月中旬决定的报名,美赛的时间也是二月中下旬。这一个月我看过杂七杂八的数模资料,看过MATLAB的书,看过一些大神介绍比赛的视频。但说实话,或许是过年的氛围让我静不下心,也或许我本身就懒癌缠身,这一个月的学习效率并没有多高,很多东西都是浅尝辄止,就看了个皮毛。也没啥特殊的学习经验供学弟学妹们参考,这里就一笔带过。

浑浑噩噩中,时间就来到了2月18日。当天早上,我们就确定了做的题目——E题。队伍里没大神,在简单地浏览完所有题目以后,三个小菜鸡定位明确,于是直奔E和F。又因为今年美赛的F题太过空乏,虽然我个人对F题很感兴趣,但因为相较下E更适合我们,只能无奈作罢。

锁定问题以后就是找数据。我们队伍找数据的途径主要有两个方面,知网文献和EPS数据平台。E题有几个问题。1,开发一个最有利于隔离二氧化碳的模型;2,考虑到森林的其他效益(比如环境效益,经济效益等等其他方面),平衡其中关系,建立一个管理森林的决策模型(这里面要考虑到题目中包含的小问,如果有自己的问题加进去并解决了自然也是加分项);3,建立一个预测模型,预测森林在2问的决策模型下100年后能吸收多少二氧化碳;4,假如采用新方案以后,最新一次的收获时间延迟了十年,如何在现有时间线过渡到新的时间线;5,写一篇报纸文章劝诫我们是最佳方案(这里纯纯写小作文,就不表了)。

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1

题目要求要建立一个最有利于碳吸收的模型。也就是说,在这一问中,我们不用考虑其他乱七八糟的因素,仅仅考虑碳吸收一点即可。而在一块地域中,环境的外力因素大致相同的情况下,影响树木碳吸收的仅仅是树本身,也就是树木的种类。于是我们考虑用Topsis熵权法求不同树木熵权,并进行多元拟合,最后再由NPP与温度,降水有关,通过收集某一地具体的年平均气温与年降水来进行计算,从而对方案进行预测检验。

2

相较于第一问,第二问考虑的因素就有点多了,于是我们小组先建立了一个层次分析模型。

随后,我们小组结合2问中的第一小问做出解答。针对森林不被砍伐的条件,我们考虑到树木本身是会自然生长繁殖的。我们首先得保证森林不会被破坏。这时候只是排除了一部分情况。我们还根据经济效益对剩余的方案进行了筛选,最终确定决策方案。

而关于森林管理的过渡点,针对森林资源增长、资源开发、经济增长等因素,我们运用一些公式,求出了我们认为的过渡点。(新手就不放结果出来给大佬们笑话了)

最后,我们用图文的形式介绍了对于不同地方的森林要带入不同的参数。至此,第二问做完。

3

这题其实是比较难的。因为按照大佬的思路来说,我们应该收集全世界各种不同地区的天气数据进行大规模的数据分析。但我们实力有限,只是选择了黑龙江这个我们能收集到数据的地方。在查阅文献后我们建立公式,但NPP太过难算,于是我们又改变思路。假设每棵树的大体碳吸收量差不多,那么,影响碳吸收的无非就是温度,降水,森林规模这三个因素。温度降水通过预测发现不会怎么变,于是碳吸收的模型就变成了森林规模的模型。于是预测100年后的森林规模,并且我们得知2006年的黑龙江省NPP的年总量为120∙4×10 12g·a-1。于是最终答案呼之欲出。

随后,我们又用模糊综合评判对管理方案进行评价,结果为优秀。

4

这题一度难得我想直接文字建模(就是瞎说了),然鹅队友神通广大,真找到了公式建立了模型。

这题我们采用了均匀分布的模型,在维持现有森林生态系统能够可持续发展的基础上,形成森林树木均匀分布在生态系统中。随后建立一个模拟模型,森林树木直径模拟参数主要受树木密度,及树木的平均密度的影响,同时可以模拟出不同树木不同直径的各株树木的胸径。然后确定采伐时间分布模型流程。最后根据森林生态系统在空间优化和调整过程中的林木分布,建立林木空间存在体系对构建森林生态系统管理指标体系。

我们通过确立最佳森林管理经营模式的侧重点,针对森林均匀分布模型促进森林可持续发展。

总结

不管怎么说,磕磕绊绊地也算是把美赛论文全都写完了并提交了。美赛持续时间一共四天,但从第二天开始我就已经没有保持正常睡眠作息了。晚上12点一杯咖啡下肚能一直撑到第二天早上六七点。现在回想起那三天,好像我睡眠时间加起来都没有六个小时。一直在查数据,找论文。

总的来说,这应该算是我第一次完整地打完一场数模。特此感谢队友不嫌弃我菜,一直都包容着我。打数模比赛,很难熬,但是在比赛期间才发现自己的学习效率异常地高,这种感觉我其实是比较喜欢的,以后大概也会或多或少地继续参加一些数模比赛吧。

小白的比赛经验和思路大致就这么多了,希望能对后来者来说有一点点的借鉴参考的意义。

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