数学建模环境问题

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数学建模环境问题范文第1篇

论文摘要:论述数学建模对培养学生的创造性、竞争意识和社会应变能力的作用, 研究了数学建模对高职数学教学的重要作用, 提出了数学教育不仅要使学生学会并掌握一些数学工具,更应着眼于提高学生的数学素质能力,而数学建模竞赛正是培养这种能力的有效载体.

高等职业教育作为教育类型得到了空前发展.高职教育在于培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高素质技能型人才不仅成为人们的一种共识, 而且逐步渗透到高职院校的办学实践中.数学课程作为一门公共基础课程如何服务于这个目标成为高职基础课程改革中的热点.将数学建模思想融入高职数学教学应是一个重要取向之一.

一、数学建模竞赛对大学生能力培养的重要性

大学生数学建模竞赛起源于美国, 我国从1989 年开始开展大学生数模竞赛,1994年这项竞赛被教育部列为全国大学生四大竞赛之一,每年都有几百所大学积极参加.数学建模竞赛与以往主要考察知识和技巧的数学竞赛不同,是一个完全开放式的竞赛.数学建模竞赛的主要目的在于“激励学生学习数学的积极性,提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,鼓励学生踊跃参加课外科技等活动,开拓知识面,培养创造精神及合作意识,推动大学数学教学体系、教学内容和方法的改革”.数学建模竞赛的题目没有固定的范围和模式,往往是由实际问题稍加修改和简化而成,不要求参赛者预先掌握深入的专门知识.题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造性,参赛者从所给的两个题目中任选一个,可以翻阅一切可利用的资料,可以使用计算机及其各种软件.竞赛持续3天3夜,参赛者可以在此期间充分地发挥自己的各种能力.数学建模竞赛也是一个合作式的竞赛,学生以小组形式参加比赛,每组3人,共同讨论,分工协作,最后完成一份答卷论文.数学建模涉及的知识几乎涵盖了整个自然科学领域甚至涉及到社会科学领域.而且愈来愈多的人认识到学科交叉的结合点正是数学建模.数学建模竞赛是能够把数学和数学以外学科联系的方法.通过竞赛把学生学过的知识与周围的现实世界联系起来,培养了学生的下列能力:

(一)有利于大学生创新性思维的培养

高等教育的重要目的是培养国家建设需要的中高层次人才,而许多教育工作者认识到目前的高等学校教学中还存在着许多缺陷,其中一个重要的问题是培养的学生缺乏创造性的思维,缺乏一种原创性的想象力.这是我国高等教育的一个致命弱点,严重制约了我国科技竞争力.我国高等学校的教学还是以灌输知识为主,这种教育体制严重扼杀了学生的能动性和创造性.数学建模竞赛并不要求求解结果的唯一性和完美性,而是重点要求学生怎样根据实际问题建立数学关系,并给出合乎实际要求的结果和方案,重点考察的是学生的创造性思维能力.

(二)有利于学生动手实践能力的培养

目前的数学教学中,大多是教师给出题目,学生给出计算结果.问题的实际背景是什么? 结果怎样应用? 这些问题都不是现行的数学教学能够解决的.

数学模型是一个完整的求解过程,要求学生根据实际问题,抽象和提炼出数学模型,选择合适的求解算法,并通过计算机程序求出结果.在这个过程中,模型类型和算法选择都需要学生自己作决定,建立模型可能要花50%的精力,计算机的求解可能要花30%的精力.动手实践能力有助于学生毕业后快速完成角色的转变.

(三)有利于学生知识结构的完善

一个实际数学模型的构建涉及许多方面的问题,问题本身可能涉及工程问题、环境问题、生殖健康问题、生物竞争问题、军事问题、社会问题等等,就所用工具来讲,需要计算机信息处理、Internet 网、计算机信息检索等.因此数学建模竞赛有利于促进学生知识交叉、文理结合,有利于促进复合型人才的培养.另外数学建模竞赛还要求学生具有很强的计算机应用能力和英文写作能力.

(四)有利于学生团队精神的培养

学生毕业后,无论从事创业工作还是研究工作,都需要合作精神和团队精神.数学建模竞赛要求学生以团队形式参加,3个人为一组,共同工作3天.在竞赛的过程中3位同学充分的分工与合作,最后完成问题的解决.集体工作,共同创新,荣誉共享,这些都有利于培养学生的团队精神,培养学生将来协同创业的意识.任何一个参加过数学建模竞赛的学生都对团队精神带来的成功和喜悦感到由衷的鼓舞.

二、将数学建模思想融入高职数学教学中

通过数学建模,给我们的教学模式提出了更多的思考,使我们不得不回过头重新审视一下我们的教学模式是否符合现代教学策略的构建?现代的教学策略追求的目标是提倡学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力.只有遵循现代的教学策略才能培养出适应新世纪、新形势下的高素质复合型人才.知识的获取是一个特殊的认识过程,本质上是一个创造性过程.知识的学习不仅是目的,而且是手段,是认识科学本质、训练思维能力、掌握学习方法的手段,在教学中应该强调的是发现知识的过程,而不是简单地获得结果,强调的是创造性解决问题的方法和养成不断探索的精神.在学习、接受知识时要像前人创造知识那样去思考,去再发现问题,在解决问题的各种学习实践活动中尽量提出有新意的见解和方法,在积累知识的同时注意培养和发展创新能力.数学建模恰恰能满足这种获取知识的需求,是培养学生综合能力的一个极好的载体,更是建立现代教学模式的一种行之有效的方法.因此,在数学教学中应该融入数学建模思想.如何将数学建模思想融入数学课程中,我认为要合理嵌入,即以科学技术中数学应用为中心,精选典型案例,在数学教学中适时引入,难易适中.以为要抓好以下几个关键点:

(一)在教学中渗透数学建模思想

渗透数学建模思想的最大特点是联系实际.高职人才培养的是应用技术型人才,对其数学教学以应用为目的,体现“联系实际、深

化概念、注重应用”的思想,不应过多强调灌输其逻辑的严密性,思维的严谨性.学数学主要是为了用来解决工作中出现的具体问题.

而高职教材中的问题都是现实中存在又必须解决的问题,正是数学建模案例的最佳选择.因此,作为数学选材并不难,只要我们深入钻研教材,挖掘教材所蕴涵应用数学的材料,从中加以推广,结合不同专业选编合适的实际问题,创设实际问题的情境,让学生能体会到数学在解决问题时的实际应用价值,激发学生的求知欲,同时在实际问题解决的过程中能很好的掌握知识,培养学生灵活运用和解决问题、分析问题的能力.数学教学中所涉及到的一些重要概念要重视它们的引入,要设计它们的引入,其中以合适的案例来引入概念、演示方法是将数学建模思想融入数学教学的重要形式.这样在传授数学知识的同时,使学生学会数学的思想方法,领会数学的精神实质,知道数学的来龙去脉,使学生了解到他们现在所学的那些看来枯燥无味但又似乎天经地义的概念、定理和公式,并不是无本之木、无源之水,也不是人们头脑中所固有的, 而是有现实的来源与背景, 有其物理原型和表现的.在教学实践中, 我们依据现有成熟的专业教材,选出具有典型数学概念的应用案例,然后按照数学建模过程规律修改和加工之后作为课堂上的引例或者数学知识的实际应用例题.这样使学生既能亲切感受到数学应用的广泛,也能培养学生用数学解决问题的能力.总之,在高职数学教学中渗透数学建模思想,等于教给学生一种好的思想方法,更是给学生一把开启成功大门的钥匙,为学生架起了一座从数学知识到实际问题的桥梁,使学生能灵活地根据实际问题构建合理的数学模型,得心应手地解决问题.但这也对数学教师的要求就更高,教师要尽可能地了解高职专业课的内容,搜集现实问题与热点问题等等.

(二)在课程教学及考核中适度引入数学建模问题

实践表明,真正学会数学的方法是用数学, 为此不仅要让学生知道数学有用,还要鼓励他们自己用数学去解决实际问题.同时越来越多的人认识到,数学建模是培养创新能力的一个极好载体, 而且能充分考验学生的洞察能力、创造能力、数学语言翻译能力、文字表达能力、综合应用分析能力、联想能力、使用当代科技最新成果的能力; 学生们同舟共济的团队精神和协调组织能力,以及诚信意识和自律精神.在教学实践中,在数学课程的考核中增加数学建模问题,并施以“额外加分”的鼓励办法,在平常的作业中除了留一些巩固课堂数学知识的题目外,还要增加需要用数学解决的实际应用题.这些应用题可以独立或自由组合成小组去完成, 完成的好则在原有平时成绩的基础上获得“额外加分”.这种作法, 鼓励了学生应用数学,提高了逻辑思维能力, 培养了认真细致、一丝不苟、精益求精的风格,提高了运用数学知识处理现实世界中各种复杂问题的意识、信念和能力, 调动了学生的探索精神和创造力, 团结协作精神, 从而获得除数学知识本身以外的素质与能力.

(三)、适时开设《数学建模和实验》课

数学建模竞赛之所以在世界范围内广泛发展,是与计算机的发展密不可分的,许多数学模型中有大量的计算问题,没有计算机的情况下这些问题的实时求解是不可能的。随着计算机技术的不断发展, 数学的思想和方法与计算机的结合使数学从某种意义上说已经成为了一门技术.为使学生熟悉这门技术,应当增设《数学建模和实验》课,主要以专题讲座的形式向同学们介绍一些成功的数学建模实例以及如何使用数学软件来求解数学问题等等.与数学建模有密切关系的数学模拟,主要是运用数字式计算机的计算机模拟.它根据实际系统或过程的特性,按照一定的数学规律,用计算机程序语言模拟实际运行状况,并根据大量模拟结果对系统和过程进行定量分析.在应用数学建模的方法解决实际问题时,往往需要较大的计算量,这就要用到计算机来处理.计算机模拟以其成本低、时间短、重复性高、灵活性强等特点,被人们称为是建立数学模型的重要手段之一,由此也可以看出数学建模对提高学生计算机的应用能力的作用是不言而喻的.

当今世界经济的竞争是高科技的竞争,是人才综合素质与能力的竞争.数学建模竞赛对培养学生的创造性、竞争意识和适应社会应变能力,具有不可低估的作用.所以说进行数学建模的教学与实践,既适应了知识经济时代对高等学校人才培养的要求,同时也为创新人才的培养开辟了一条新的途径.

参考文献

[1] 姜启源.数学模型[M].北京:高等教育出版社,1986.

数学建模环境问题范文第2篇

一、在数学应用和联系实际中开展研究性学习

研究性学习强调理论与社会、科学和生活实际的联系，特别关注环境问题、现代科技对当代生活的影响以及与社会发展密切相关的重大问题。要引导学生关注现实生活，亲身参与社会实践性活动。对于高中学生而言，要开展研究性学习，必须培养他们的实践能力。具体说来，主要包括以下几个方面的能力：发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力；动手操作的能力；参加社会活动的能力。

例如让学生尝试研究“银行存款利息和利税的调查”，先让学生制定调查研究专题，从教科书、课外读物以及网络中查找有关银行存款利息和利税的内容，由学生自己根据实际需要，分组到不同的银行进行原始数据的搜集，通过对原始数据的分析、整理，建立一个数学模型。

在研究过程中，学生的积极性以及创新能力得到了充分的展示，使他们发现了研究数学的乐趣，也享受到了成功的喜悦。

二、在抽象问题的探索中运用数学思想方法

孔子说：“疑，思之始，学之端。”南宋著名教育家朱熹认为“大疑则可大进”。必须提倡学生问，还要善于培养学生发现问题和解决问题的能力，不断地深化思维，增强学生的数学思想方法的应用意识和创新意识，并希望能够上升为一种自觉地对客观事物中蕴藏的一些数学模式做出思考和判断的能力。

数学建模环境问题范文第3篇

【关键词】 机械 优化设计 理论 方法

中图分类号：S611 文献标识码： A

引言：近年来，随着我国经济的发展，我国机械工程规模开始加大，机械工程速度也开始变得迅猛，人对于机械行业来说，机械设计是一项复杂系统的工作，机械设计的治疗关系到工程质量的好坏，因此，对于机械设计人员而言，做出最优的设计，符合实际的实际是设计人员应尽的责任。

一、机械优化设计理论概述

1、机械优化设计的概念

机械优化设计是指最优化技术在机械设计领域的移植和应用，是以最低成本获得最高效益。其根据机械设计理论、方法与标准规范等建立能够正确反映实际工程设计的数学模型，利用数学手段和计算技术，在众多的方法中快速找出最优方案。机械优化设计通过把机械问题转化为数学问题，加以计算机辅助设计，优选设计参数，在满足众多设计目的和约束条件的情况下，获得最令人满意、经济效益最高的方案。目前，机械优化设计已成为解决机械设计问题的有效方法。

2、 机械优化设计研究的内容

机械优化设计主要研究的是其建模和求解两部分内容。 如何选择设计变量、列出约束条件、确定目标函数。其中，设计变量是指在设计过程中经过逐步调整，最后达到最优值的独立参数。设计变量的数目确定优化设计的维数，维数越大，优化设计工作越复杂，但效益越高，所以选取适当的设计变量显得尤为重要。约束条件即是对约束变量的限制条件，起着降低设计变量自由度的作用。目标函数即是指各个设计变量的函数表达式，工程中的优化过程即是指找出目标函数的最小值（最大值）的过程。一般而言，目标函数的确定相对容易，但约束条件的选取显得比较困难。

二、机械优化设计理论主要方法

1准则优化法

准则优法主要是通过力学以及物理或者是其他原则构造评优准则所应用的，然后在进行寻优。这个项方式的主要优点就是有着直观的概念以及简单的计算方式，同时能够对于优化效率约束能很好地降低，在工程方面广泛的使用；有弊就有利，这项方式只是考虑了很少的方面或者是一个点，使得优化效率大大的降低，甚至是没有约束。

2线性规划法

线性规划法主要是通过数学极值原理所对于目标函数为设计变量线性优化所设计的，可以说是机械优化设计中最为常用的一个方式。有单纯形法和序列线性规划法。

3神经网络法

神经网络可以说是一个大型的自适应非线性动力能够，所具备的有点为联想、概括、类比，同时要是局部出现问题对于整个系统却没有很大的影响。最早发现神经网络优化能力人员是美国物理学家Hopfield ，根据动力系统以及统计学原理，将系统稳定性以及最优化对策，同时系统能量函数和目标函数优化相互之间对应，优化设计变量以及神经网络参数相对应，在整个系统逐渐演变的过程中，在1986Tank首次提出了求解线性优化问题的造型化神经网络。神经网络稳定平衡点是这项方式的主要点，对于整个网络能量函数极小点所进行的优化设计，通过较为强大的计算方式以及近似分析、非线性建模能量将计算效率进行优化，所进行这个过程的关键点就是神经网络构造，一般都是使用在求解组合优化、约束优化以及复杂优化。

4、多目标优化法

机械设计所追求的最终目的就是优化功能、强度以及经济性，但是在实际工作中机械优化设计都是优化目标设计方式。在实施目标优化的过程中还是存在着很多的困难，对于研究人员有着一定的挑战性，但是这些理论方式还是不够完善的，将其划分为两种：一种是将多目标优化转化为一个或者是一系列的目标优化方式，将所得优化结果当做目标优化的解，第二种是直接求非劣解，在这中间要选择最好的作为最优解。

三、现代机械优化设计理论与方法

1、利用现代计算机软硬件技术的设计方法。

在产品开发初期借助于设计方法学，利用多媒体工具进行系统的开发。根据这一指导思想，利用数学系统理论，同时考虑系统工程理论产品设计技术和系统开发方法学，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件。根据这一设计方法，往往把产品的整个开发过程概括为产品规划、开发和生产规划三个阶段，并且充分利用了现有的CAD尖端技术D虚拟现实技术。（1）、产品规划D构思产品。其任务是确定产品的外部特征，如色彩、形状、表面质量、人机工程等，并将最初的设想用CAD立体模型表现出来，建立能够体现整个产品外形的简装模型。（2）、开发D设计产品。该阶段主要根据系统合成原理，在立体模型上配置和集成解元素，把实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置进行分析。产品配置分析是综合产品规划和开发结果的重要手段。（3）、生产规划D加工和装配产品。在这一阶段中运用CAD技术，用计算机图案显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造型和装配间的关系，由此发现难点问题，并找出解决问题的方法。借助于现代计算机软硬件技术，通过三维图形软件、多媒体和超媒体技术及虚拟现实技术进行设计。

2、积极开发发展绿色设计、制造。

（1）、绿色设计制造时现代设计制造的可持续发展模式。人们已经认识到环境与发展是密不可分的。要从根本上解决环境问题，必须转变发展模式和消费模式，即为资源型发展模式逐步转变为技术型发展模式，依靠技术进步，节约资源和能源，提高效益，减少废物排放，实施清洁生产和文明消费，建立资源和环境相联系的新的发展模式。这是人类探索了几个世纪终于领悟到的发展观D可持续发展。（2）、发展绿色设计制造将为企业发展带来新的机遇。开发绿色设计制造是人类可持续发展战略的重要组成部分，是每个企业家必须考虑的企业行为，但是不少企业认为绿色制造投入大见效慢经济效益不如直接抓成本、抓质量、抓品种等见效快，因而无视对环境的污染，甚至宁愿被罚款，也不愿意采取措施。实际上，环境全面改善，一方面可改善员工的健康状况和提高工作安全性，减少不必要的开支；另一方面在绿色制造环境下工作的员工心情舒畅，有助于提高员工的主观能动性和工作效率，以创造出最大的利润，使企业具有更好的社会形象，为企业增加无形资产。（3）、发展绿色制造将推行新一轮技术创新。在全球性竞争激烈的背景下，利用高新技术和现代化管理来提高生产率，节约自然资源投入，以及节约劳动和各种形式的资本，是促进经济增长与发展的主要源泉。

四、机械优化设计的前景

机械优化设计是最优化理论、电子计算机技术和机械工程相结合的一门学科，包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状优化设计等。近年来，随着数学规划理论与计算机技术的飞速发展及广泛应用，许多新兴优化算法，如遗传算法、神经网络法等相继被提出，机械优化设计广泛地被应用到建筑结构、化工、航天航空等诸多领域并取得飞速发展。机械优化设计具有广阔的发展前景。

机械优化设计给机械工程界带来的巨大经济效益是显而易见的，但其工程效应比起预期远远小得多。归结其原因，主要有以下两点：（1）建模难度大。（2）最优方法的选取难度大。 虽然有以上不足之处，但是机械优化设计的发现前景仍是非常广大的，且各领域也在积极做出相关的研究探索，并已取得一定的成就。

结语

纵观几十年来机械优化设计的发展历程，其发展是非常迅速且令人可喜的，虽然仍存在建模困难、优化方法选取等等方面的一些挑战，但是其前景仍旧是非常广阔的。研究机械优化设计的理论与方法无论是学术领域还是实际经济效益方面都具有研究意义。

参考文献：

【参考文献】

[1]白新理.结构优化设计[M ].河南：黄河水利出版社，200 8 .

[2]王玉新.复杂机械系统快速创新设计[M ].北京：科学出版社 ，2006.

[3]秦东晨，陈江义，胡滨生，等.机械结构优化设计的综述与展望[J].中国科技信息，2005（9 ） ：90 D91.

数学建模环境问题范文第4篇

全球土地研究计划是怎么回事?它是在怎样的背景下展开的?包含哪些研究内容?这一研究计划又与我们有什么关系?带着读者关心的问题,日前记者专访蔡运龙先生,请他介绍了有关具体情况。

记者:提到全球土地研究计划,很多人还比较陌生。请您介绍一下全球土地研究计划的产生是基于怎样的历史背景?

蔡运龙:自上世纪80年代初,国际科学界已广泛认识到人类正面临着严峻的全球环境问题,开展了全球环境变化研究。1984年7月,由国际科学联盟理事会在加拿大渥太华召开的第一次全球变化大会,组织全球变化国际计划的可行性研究,之后全球变化科学成为20世纪后期最活跃、发展最快的新兴科学领域之一。全球环境问题的产生是地球大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈与人类活动相互作用的结果,全球变化研究涉及自然和社会领域的各个方面,特别是它与社会、政治、经济和外交等多个社会领域的结合催生了一些跨学科研究热点。其中,土地利用变化是全球变化最直接、最重要的表现,也是研究自然与人文过程的理想切入点。因为,无论是全球尺度的环境变化(如气候波动和碳循环等),还是区域尺度的环境变化(如植被破坏、生物多样性的损失及土壤侵蚀等,其累积效果影响到全球环境),都受土地利用和土地覆被变化的影响。土地利用和土地覆被变化对全球尺度环境变化的影响研究包括温室气体的释放与吸收、大气下垫面反照率等,而对区域性变化的影响研究内容则包括土地用途转移、土地退化、生物多样性减少、流域水平衡、水质和水环境、河流泥沙及海洋生态系统等方面。

记者:如您所说,在全球环境问题中土地利用变化倍受关注,成为全球变化研究的热点领域。那么,全球土地研究计划是在何时明确提出的?

蔡运龙:为深入研究土地利用和土地覆被变化,“国际地圈―生物圈计划”和“全球变化中的人文领域计划”两个研究组织于1995年共同拟定为期10年的“土地利用和覆被变化”科学研究计划,1999年了这一计划的执行战略,旨在深入了解土地利用和覆被之间在不同时间与空间尺度上的相互作用及其变化,包括土地利用和覆被变化的过程、机理及其对人类社会经济与环境所产生的一系列影响,力图通过对人类驱动力―土地利用和覆被―全球变化―环境反馈间相互作用机制的认识,建立能够用来预测未来土地利用和覆被变化、评价其生态环境后果并提供决策支持的“土地利用和覆被变化”模型,为全球、国家和区域的土地可持续管理决策提供依据。随着时间推移和研究推进,对土地利用和覆被研究转入第二阶段,即“全球土地研究计划”。该计划综合了“国际地圈―生物圈计划”的核心计划“全球变化与陆地生态系统”和两个研究组织联合的核心计划“土地利用和覆被变化”,主要研究土地系统变化的原因和本质、土地系统变化的后果、以及土地可持续性的综合分析和模拟,目的是判断陆地上人类―环境系统的变化,以及局部、区域和全球尺度上该系统的承受限度。

记者:从土地利用和覆被变化研究发展到全球土地研究计划过程中,研究内容、研究领域得到怎样的扩展与深化?

蔡运龙:在前期研究的基础上,两个研究组织于1993年决定联合建立 “核心项目计划委员会”,并发表了题为《全球土地利用和土地覆被变化》的报告。该报告为土地利用和覆被变化的研究制定了三个方面的研究内容:根据社会-经济驱动力的不同,建立土地覆被分类体系;开展典型案例研究,为建立社会-经济形态和土地利用覆被变化分类奠定基础;在认清人类驱动力的基础上,建立数学模型,并考虑如何将“土地利用和覆被变化”模型与其他全球环境变化模型进行整合。

1995年,两个研究组织下属的“核心项目计划委员会”和“研究项目计划委员会”把土地利用和覆被变化研究列为全球变化研究的核心计划之一,标志着“土地利用和覆被变化”研究的正式诞生,并提出了相应的科学研究计划。报告为以后的“土地利用和覆被变化”研究拟定了三个重点领域:土地利用变化机制的区域案例比较研究;土地覆被变化机制的直接观测和诊断模型研究;区域和全球模型研究。

其后,两个组织在1999年为“土地利用和覆被变化”研究推出了实施策略报告,对1995年科学研究计划制定的研究内容进行了提炼和深化。土地利用动力学、土地覆被变化以及区域和全球建模仍是该研究的三大焦点。在土地利用动力学方面,“土地利用和覆被变化”研究更加关注土地利用决策研究、土地利用过程与格局研究,以及土地利用的可持续性和脆弱性情景分析研究,注重热点和关键地区。

2001年7月,在荷兰阿姆斯特丹召开了主题为“变化着的地球的挑战”全球变化开放科学大会,这是第一次由三大全球环境变化研究组织“国际地圈―生物圈计划”、“全球变化中的人文领域计划”和世界气候研究计划联合举行如此大规模的学术会议。它标志着“国际地圈―生物圈计划”在经过约15年的发展后,进入了一个新的阶段。作为其核心研究计划之一的“土地利用和覆被变化”研究,也发展到了“全球土地研究计划”阶段。在过去的10多年中,“土地利用和覆被变化”的研究内容从早期的热带雨林砍伐的全球气候变化效应,扩展到不同时间尺度(几年、几十年、几百年)和空间尺度(地方、区域和全球)的土地利用和土地覆被变化过程、驱动机制以及资源、生态、环境效应(主要是大气化学、气候、土壤、水文水资源、生物多样性等方面),对“土地利用和覆被变化”在环境变化中的作用和地位有了更加全面而深刻的认识。

记者:全球土地研究计划的研究方向、研究主题集中在哪些方面?针对不同的主题提出了哪些相应重点研究的问题?

蔡运龙:“国际地圈―生物圈计划”组织于2003年为“全球土地研究计划”制定了研究重点并提出了相关的科学问题,为新时期“土地利用和覆被变化”研究指明了方向。和以往不同的是,这一阶段的“土地利用和覆被变化”研究加强了和“国际地圈―生物圈计划”其他姊妹计划尤其是全球陆地生态系统变化计划之间的合作,更加注重土地变化科学的综合研究。“土地利用和覆被变化”研究要把研究对象看成是一个由人和自然环境构成的耦合系统,既要研究人类活动引起的土地利用和土地覆被变化导致的生态环境影响,更要研究这种影响对人类福利的反作用以及人类如何通过决策来对此做出响应。在“国际地圈―生物圈计划”第一阶段,主要侧重于研究“土地利用和覆被变化”的过程、驱动机制和建模以及资源、生态、环境效应。进入“国际地圈―生物圈计划”第二阶段后,除了继续深化前一阶段的研究内容外,更注重研究“土地利用和覆被变化”对区域生态服务功能和人类福利的影响,以及人类面对“土地利用和覆被变化”及其资源、环境和生态效应的决策响应机制,重视如何在土地利用决策中降低脆弱性,实现可持续发展。

2005年,两研究组织再次共同为“全球土地研究计划”的研究制定了科学计划和实施策略,认为新时期的土地利用和覆被变化研究的主题应该集中在三个方面,即土地系统动力学(主题1)、土地系统变化的后果(主题2)以及土地可持续性的整合分析和模拟(主题3)。同时针对三个不同的主题提出了相应的科学问题。

在主题1中应重点研究:全球变化和人口变化如何影响区域土地利用决策与实践?土地管理决策与实践如何影响陆地和淡水生态系统的生物地球化学过程、生物多样性、生物物理特性以及干扰强度?全球性的大气变化、生物地球化学及生物物理变化如何影响生态系统结构和功能?

在主题2中应重点研究:生态系统的变化对耦合的地球系统会产生何种关键反馈?生态系统结构和功能的变化如何影响生态系统服务功能?生态系统服务功能如何关联到人类福利?人类如何在不同尺度和不同背景下对生态系统服务功能的变化做出响应?

在主题3中应重点研究:土地系统变化的关键过程是什么?在面对人与环境相互作用的变化中,土地系统对灾害和干扰的脆弱性与恢复力有何不同?何种体制能改善土地系统可持续性的决策和管理?

记者:全球土地研究计划所涉问题的解决,在我国是否更显得迫切?

蔡运龙:上述土地研究计划的内容已成为当今学术前沿,也是全球普遍面临的实际问题,解决这些问题的迫切性在中国表现得尤其突出。中国表现出世界上最紧张的人地关系。中国人口密度接近世界平均水平的3倍,中国的人均耕地不到世界平均水平的40%。中国又处在经济起飞,工业化、城市化高速发展的阶段,有限的土地资源既要保证粮食安全,又要保障工业化、城市化的用地需求,还要为生态安全和改善自然环境留下一定空间,其难度是其他任何国家不可比拟的。因此,在全球土地研究中,我们既可借鉴国外的研究成果和研究经验,也应为解决全球环境变化、土地可持续管理等问题作出中国的贡献,在国际相关领域争得中国的一席之地。

记者:在全球土地研究中,中国具有哪些优势?应该起到什么作用?

蔡运龙:事实上,中国具有在全球土地研究中起引领作用的优势。中国具有世界上最悠久的土地开发利用历史。华夏民族在漫长的土地开发利用历史过程中积累了相当丰富的经验,形成了持续几千年、具有中国特色的土地利用方式。中国还具有世界上最为丰富的土地利用历史文献,为总结中国土地利用的经验提供了重要条件。

在人地矛盾紧张、保障经济发展和保护环境资源关系处理上,我们虽然还面临一些挑战和危机,但基本上成功地解决了难题,而且情况将进一步改善。其中的经验值得推向国际。

数学建模环境问题范文第5篇

[关键词]贸易自由化 环境保护 相互促进

20世纪30年代，Dennis和H.Robertson首次提出对外贸易是“经济增长的发动机”的命题，随后很长时期，自由贸易被认为是有益于一国经济增长的因素，而被在全球范围内大力推展，然而，随着全球20世纪70年代以来，贸易和投资的在全球范围的迅猛发展，传统的以过度开发和消耗资源、以高环境污染换取高产量的经济发展模式越来越遭到全球范围的质疑与抨击，20世纪90年代以来，各类全球性组织（如联合国、WTO、OECD等）对环境问题的关注程度超过了对贸易增长的关注，环境保护者纷纷指责贸易自由化是造成环境恶化的元凶之一，经济学家也相继论证出贸易自由化危害环境的作用机制。贸易自由化背景下的贸易与环境果如其然的不可调和么？

一、贸易自由化促进环境保护的开展

Grossman和Krueger（1991）对北美自由贸易区的环境效应分析和研究，从规模效应、结构效应和技术效应三方面分析了贸易对环境的影响。按照比较优势理论，贸易使各国利用其比较优势的资源从事产品和劳务的专业化生产，每个国家通过自由化贸易来实现生产的规模效应，可以环境的库兹涅茨曲线为佐证；贸易自由化还可以改善发展中国家的对外贸易商品结构，使得绿色、环保的产品的生产增加，从而改善一国原有的、不利于环境保护的产品生产结构，长期的资本积累有利于产业结构的调整①；最后，随着人均收入的提高和产业结构的调整，各国可以引进外国先进的环保技术、吸引国外环保意识较强的企业进入投资，推动清洁技术的传播，从而改善环境，郑伟腾、赵涤非对的研究反映，贸易开放每提高一个百分点，污染密集型行业的单位产值的污染排放就会减少13个百分点。吴竑通过数学建模，用博弈论分析出：在长期，企业为了在市场上求生存，争份额，得利润，保护环境将是企业的整体最优选择，在贸易自由化下，企业获得了利润也存进环境质量不断提高，贸易自由化给了微观个体一定的激励来保护环境。从中国贸易开放的实证上看，贸易开放对产业结构和生产减污技术的影响都有利于环境的改善，但结构效应和基数效应并不显著。何正霞、许士春对1990年～2007年我国经济开放对环境影响的实证分析表明：外商直接投资的流入能够在一定程度上改善环境，而出口在一定程度上恶化了环境，但是外商直接投资与出口的共同作用有利于环境质量的改善。

二、环境保护对于实现贸易自由化的目的有着促进作用

首先，要明确的是，贸易自由化只是一种手段，而不是最终目的。其次，环境保护并不必然导致贸易产品竞争力的下降，严格的环境规制并不是一种贸易壁垒，建立在环境成本未加成到总成本上而形成的比较优势，并不能反映生产的总成本，因而基于这种比较优势的产品的贸易，相当于产品出口国在对产品进行隐蔽的补贴，这看似是自由的贸易实际上违反了贸易自由化的原则（消除非贸易壁垒），而只有把商品的环境成本加在了单个商品上，使得商品的价格更能够反映出生产商品的成本，这样形成的有竞争力的产品才是真正基于比较优势理论的贸易品，才能在贸易自由化的基础上实现帕累托最优。所以，环境保护是在宏观层面纠正原本的贸易非自由化行为。

在微观层面上，从长期动态的角度来看，环境保护通过刺激绿色技术来提高出口企业竞争力，通过改进工艺、高效利用能源、减少环境成本来降低企业经营成本；通过差异化的生产来细分市场、提高市场份额、树立良好的企业形象；通过技术转让来获取收益等。从傅京燕对我国改革开放以来环境规制与我国的产业竞争力的实证分析来看，环境规制对我国的不同行业的影响是不同的。对化工产品、运输设备和机械电气设备中的消费品带来的是机遇，对化工产品、运输设备和机械电气设备的中间产品或工业用品带来的影响不大，而对纸制品、渔业产品、纺织服装、皮革制品和橡胶及塑料制品带来的挑战较大。这从一个侧面也反映出贸易自由化对我国环境保护的结构效应。

面对日益严重的环境问题，贸易自由化（本质为经济发展问题）确乎显得不那么重要，但是通过本文的论述，我们可以看出，贸易自由化与环境保护从理论到现实，都是目标一致、可以调和的，但是在成功的协调环境和贸易这一问题上，我们的确还一直在路上。

参考文献：

[1]郑伟腾，赵涤非.中国对外贸易的环境效应及其路径实证分析[J].亚太经济，2009年第6期

[2]吴竑. 贸易自由化与环境保护博弈分析[J] .黑龙江对外经贸， 2009年第3期

[3]何正霞，许士春.我国经济开放对环境影响的实证研究，1990-2007年[J].国际贸易问题 2009年第10期