2021年亚太杯C题

中国坚持清澈、青山是宝贵资产的理念，坚持尊重、和谐保护自然，优先节约资源，保护环境、让自然恢复，实施可持续发展战略，完善生态文明领域整体协调机制，建设生态文明体系，促进经济社会发展向全面绿色增长转型，建设美丽国家。在中国政府的帮助下，中国的塞罕坝林场已从沙漠中恢复过来，现已成为具有防沙功能稳定的环保、绿色农场。

自1962年以来，有369名平均年龄在24岁以下的年轻人来到这片布满沙土的荒地。从那时起，他们在这里献出了自己的生命，一波又一波，在沙子里种植种子，在石头的缝隙里种植绿色，就像钉子钉着荒地上数百万英亩的森林。他们植树来固定沙子和保护水源，建造一个绿色屏障来阻挡风和沙子。目前，塞罕坝地区的森林覆盖率已达到80%。它每年向北京和天津提供1.37亿立方米的清洁水，封存74.7万吨碳，释放54.5万吨氧气。

经过半个多世纪的斗争，世界上最大的人工林建在塞罕坝的地球上。建设者们扩大造林112万亩，树木超过4亿棵，在北京以北400公里的高原荒地上形成了一片绿地。

一方面，“文明发展，动物学繁荣”是历史使命。另一方面，在绿色发展的道路上也遇到了一些新的问题。因此，塞罕坝人现在有了一个更高的目标，即恢复生态。自中共十八届全国代表大会以来，先后启动了植树造林、人工林自然改良、自然林近归化栽培三大重大项目。他们试图使人工森林更接近自然森林。

请由您的团队建立数学模型，并回答以下问题：

1.塞罕坝在抗风抗沙、保护环境、维持生态平衡和稳定等方面起着重要作用。请选择合适的指标，收集相关数据，建立塞罕坝对生态环境影响的评价模型，定量评价塞罕坝恢复后对环境的影响，即对塞罕坝恢复前后的环境条件进行比较分析。

整个C题其实难度系数相对较小，所以就看谁的创新性更强一些，在这里很明显是环境评价类问题，并且也给出了具体的位置塞罕坝，所以可以选择ARCGIS空间分析方法来做，利用ARCGIS软件对塞罕坝附近的地理环境进行综合的分析，一般常见的生态环境影响的评价指标包括：生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指土地退化指数、污染负荷指数等，上述指标都有明确的计算方法，在ARCGIS软件中均可计算。

生物丰度指数=(0.5x森林面积+0.3x水域面积+0.1 5x草地面积+0.05其他)

区域面积植被覆盖指数=(0.5x林地面积+0.3x草地面积+0.2x农田面积)/区域面积水网密度指数=河流长度/区域面积+湖库面积/区域面积+水资源量/区域面积

土地退化指数=(0.05x轻度侵蚀面积+0.25x中度侵蚀面积+0.7x重度侵蚀面积)区域面积

污染负荷指数= (0.4xSO2排放量+0.2x固废排放量+0.4xCOD排放量)/区域降水量

以上指标如森林面积或草地面积等数据以及河流数据可以在中国气象数据共享网查找

利用Arcgis里面的叠加分析工具直接叠加计算即可得到 不同时间下的塞罕坝地区生态环境状况综合分布图，观察随着时间的推移塞罕坝地区环境质量是否有提高即可。

2.塞罕坝林场的恢复对北京抗沙尘暴发挥了重要作用。请选择合适的指标，收集相关数据，建立评价塞罕坝对北京抗沙尘暴能力影响的数学模型，并定量评价塞罕坝在北京抵御沙尘暴中的作用。

这里首先应该结合第一问构建的塞罕坝历年的生态环境质量与北京的沙尘暴数据进行 相关性分析，其中北京的沙尘暴数据则包括沙尘暴的频率，沙尘暴的严重程度、北京地区的空气污染状况等指标，北京地区的相关环境指标也可以通过ARCGIS软件进行空间的描绘。类似的将北京的相关环境指标计算出来以后，利用加权求和思想得到北京市历年的环 境评价值，然后再和塞罕坝地区的环境总体评价值进行相关性分析，看是否呈现正相关的关系，如果是则表明塞罕坝地区环境状况的改变对北京地区环境污染具有积极的促进作用。

3.假设我们计划将塞罕坝的生态保护模型扩展到全国，请建立数学模型并收集相关数据，以确定中国哪些地理位置需要建立生态区域。生态保护区），并确定待建设的生态区域的数量和规模，并评价其对实现中国碳中和目标的影响。

第三问也是地理分析相关的问题，多位的生态区主要指的是生态环境相对恶化的地 区，因此需要选择相关的指标建立生态环境综合评价体系，在这里可以参考第一问中 的相关数据，但既然是生态保护区，所以建议将指标的范围进行扩大，如工厂密度、水污染指数等；然后利用Agcgis软件进行加权叠加分析，这样就能看出全国生态环境总体分布情况，得到如下图类似的结果