第八届“认证杯”数学建模建模竞赛C题第二阶段一等奖

针对问题二，在第一问的基础上，通过建立SIS模型可以得出在不同的退化阶段， 通过减少人为干扰、采用补充人工植被的方法可以是该地区生态环境得到恢复，并对生 态环境恢复给出量化的事实方案。
最后，本文使用 MATLAB、EXCEL 等软件对数据进行初始化处理、图像的绘制
参赛队号: #3841 所选题目: C 题
Finally, we use MATLAB, EXCEL and other software for data initialization process drawing, image.
Key words: Ecological degradation index ; Index system ; Dimensionless ; Poor
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三、符号及变量说明
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第 项指标的标准差 第 指标的平均值
第 项指标的变异常数 第 项指标的权重
表示评价指标体系中各三级指标因子的实测值(平均值) 第 项指标在所有退化阶段的极值 二级指标值 第 项三级指标的相对权重 第 项三级指标权重 生态退化指数 各种因子累积平均值 过牧、轮牧、开垦状态下的退化率
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2015 年第八届“认证杯”数学中国 数学建模网络挑战赛第二阶段论文
题目Leabharlann 荒漠区动植物关系的研究关键词
生态退化指数、指标体系、无量纲化、极差法、
变异系数、相对权重、SIS 模型、MATLAB
摘
要：
本文针对荒漠区生态系统退化及恢复的的问题，首先对西北某干旱区植物动物数据元 素进行分析，然后对各数据元素进行统计分析及无量纲化处理，最后针对各个问题建立模 型并求解。
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并就模型分析结果，用生态退化指数将常荒漠地区的退化程度分为四级：I级——极端 退化(>0.75)、II级——重度退化(0.50～0.75)、III级——中度退化(0.25～0.50)、IV 级——轻度退化(<0.25)。并得到在荒漠地区进行过牧、轮牧和开垦分别会造成中度退 化、轻度退化和重度退化。
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第八届“认证杯”数学中国 数学建模网络挑战赛 承诺书
我们仔细阅读了第八届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛的竞赛规则。 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网 上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的 资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参 考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规 则的行为，我们接受相应处理结果。 我们允许数学中国网站()公布论文，以供网友之间学习交流，数学中 国网站以非商业目的的论文交流不需要提前取得我们的同意。 我们的参赛队号为：3841 参赛队员 (签名) ：
队员 1：
队员 2：
队员 3：
参赛队教练员 (签名)： 参赛队伍组别（例如本科组）：专科组
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第八届“认证杯”数学中国 数学建模网络挑战赛 编号专用页
参赛队伍的参赛队号：（请各个参赛队提前填写好）： #3841
竞赛统一编号（由竞赛组委会送至评委团前编号）：
竞赛评阅编号（由竞赛评委团评阅前进行编号）：
二、模型假设
1、假设该调查区域只存在过牧、轮牧、开垦三种人为活动，7 月和 10 月分别表示不同 的自然干扰方式； 2、假设该荒漠区只存在人类活动、自然干扰量中干扰方式； 3、假设所给数据上的优势动植物种群足以涵盖该荒漠区的所有生物群落； 4、假设退化过程及其相反的恢复过程中不发生植物种的迁出和侵人．只有种群大小的 数量变化； 5、考虑生态退化时，由动植物共同表征，且不考虑动植物间的竞争捕食关系； 6、荒漠地区容量 N 足够大，只考虑退化过程的平均效应； 7、假设在同一块区域中，退化植被与未退化植被分布均匀； 8、经恢复后的区域可能再次退化。
参赛密码 （由组委会填写）
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Study on the relationship between animals and plants in desert area
Abstract:
In this paper, for the desert area of degraded ecosystems and the recovery of the problem, a first in the Northwest Arid Area of plant and animal data elements will be analyzed and the various data elements for statistical analysis and dimension treatment, final model for each problem and solved.
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And to analyze the results of the model, with the degree of degradation of ecological degradation index will often desert area is divided into four: I level - extreme degradation (> 0.75), II level - severe degradation (0.50 ~ 0.75), III level - in degraded (0.25 ~ 0.50), IV level - slightly degraded (<0.25). And has been conducted in the desert areas, animal husbandry, rotational grazing and reclamation will cause were moderately degraded, lightly degraded and severely degraded.
For the second question, the first question on the basis of the model can be obtained through the establishment of SIS in different stages of degradation by reducing human interference, the use of complementary methods of artificial vegetation may be that the ecological environment has been restored, and restore the ecological environment given the fact that the quantization scheme.
law ;The coefficient of variation ;The relative weights ; SIS model ; MATLAB
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一、问题重述
干旱区是全球生态系统中的重要类型之一,也是目前全球开发较晚的区域之一, 因 此,积极开展干旱区的生态学理论与实践研究,对于干旱区当前面临的重大环境问题的 解决,以及未来防患于未然的科学决策均具有极其重要的现实意义。作为我国三大自然 区域之一的西北干旱区, 由于其大规模、高强度的开发历史较短, 因此, 与其它区域相 比较而言, 其境内蕴藏了丰富的待开发自然资源, 也奠定了其在我国未来经济建设中 的举足轻重的战略地位, 并担负着重要的历史使命, 西部大开发战略的实施即是最显 著的证明。因此, 积极开展和深化干旱区的生态学研究, 对于该区域的经济发展与生态 环境保护具有深远的理论意义与实践价值。
对于问题一，根据所给数据，建立以生态退化指数������������������作为总目标，用以评价荒漠
地区生态系统的退化程度。将动物群落、植物群落作为一级指标，各种植物因子及动物 种类作为二级指标，建立起一个能评估生态系统退化程度的指标体系。一方面，利用极 差法将合并所得的数据进行无量纲化，得到标准化值；另一方面，利用标准差、测量值 采用变异系数法求取相对权重；最后在确定评价指标权重的基础上，构建荒漠地区生态 系统退化综合评价模型：
在不同干扰下未、已退化的量 补充人工植被量
四、模型建立与求解
4.1 问题一的分析与求解 4.1.1 建立生态系统退化评价指标体系
为了评估人类活动造成的荒漠地区生态退化的程度，我们可以建立荒漠地区生态系 统退化评价指标体系。根据所给数据及建立生态系统退化评价指标体系的原则，以生态 退化指数(IED)作为总目标层，用以评评估由人类活动造成荒漠区生态系统的退化程度。 一级指标为准则层，是生态系统退化的直接表现，由生态系统的组成结构、功能、环境 条件等组成，由于所给数据只包含生态系统的组成结构和环境条件，所以可以选取生态 系统的组成结构（植物群落 、动物群落 ）为一级指标。为了方便评估季节环境因素 对生态环境的影响，将不同干扰下的不同季节进行合并统一，求出平均值、最大值、最 小值（表4-1），得到一组能够衡量季节对生态系统影响的有效数据。同时，把草本高、 盖、密、生物量、灌木高、盖、密、生物量、三种啮齿动物作为二级指标(表4-2)。
生态研究与资源利用是分不开的, 荒漠区是我国典型的温带荒漠和干旱脆弱生态 系统, 生态环境条件十分严酷, 动物的可利用资源在数量和质量上与湿润区、半干旱区 存在差异, 啮齿动物的分布具有明显的区域性特征。由于近年来人为干扰不断加重, 使 得该地区的荒漠化日益严重。依赖于植物生存的动物种群和群落格局随之受到了明显影 响。啮齿动物群落是荒漠生态系统食物链上必不可少的消费者, 对荒漠的利用与保护有 至关重要作用。许多物种群体与人的干扰具有密切关系, 干扰的一个突出作用是导致生 态系统中各类资源的改变和生态系统结构的重组, 导致异质性环境的形成。有关不同干 扰方式下, 栖息地破碎化过程中研究群落的变化特征是当前景观生态学和群落生态学 研究的前沿。问题： 第二阶段问题：