2023年美赛数学建模E题思路模型分析（光污染）

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光污染用于描述人造光的任何过度或不良使用。一些我们所说的光污染现象包括光侵入、过度照明和光杂乱。这些现象最容易被观察到，就像太阳落山后天空中的辉光一样。设置在大城市：但是，它们也可能发生在更偏远的地区。光污染改变了我们对夜空的看法，对环境产生影响并影响我们的健康和安全。例如，植物成熟可能会延迟或加速，迁移模式受影响的野生动物。过多的人造光可能会扰乱我们的昼夜节律，导致睡眠质量差，可能还有身心健康问题。人工造成的眩光灯光可能会导致一些机动车事故。社区官员或当地团体可以实施干预策略以减轻光污染的负面影响。然而，人造光既有正面的，也有负面的以不同方式影响不同位置的效果。例如，为了避免负上面列出的光污染的影响，一些社区选择低光社区反过来可能会导致犯罪增加。光污染的影响可能取决于以下因素作为位置的发展水平、人团、生生物多样性、地理和气候。因此，评估任何干预措施的影响程度和潜在影响策略必须针对特定位置进行调整。

问题一：制定一个广泛适用的指标来确定一个地点的光污染风险水平。

首先我们要知道光污染以两种形式存在：

天空辉光也称为人造天空辉光、光穹或逃逸光）是由散射在大气中的人为光使夜空变亮眩光是光线的直接照射，这两种形式都会影响人类对夜空、自然景观和夜晚其他微弱特征的感知。

要制定一个广泛适用的指标来确定一个地点的光污染风险水平，该指标应考虑到地点的发展水平、人口、生物多样性、地理和气候等因素。

这些因素可能包括该地点的光照强度、光源类型、光照持续时间、光照频率以及对周围环境和生物体的影响。我们可以通过回归分析来制定光污染风险水平指标的方法，以确定与给定位置的光污染最密切相关的变量。一旦开发了回归模型，它就可以用于根据各种数据点的输入来计算预测的风险水平。其实用综合评价比较好，但我估计大多数人都是用的这种方法哈

哈哈，不想从众。

也可以考虑下面这几个因素：

Skyglow：人造光在夜空中产生辉光的程度光侵入：光溢出到不需要或不需要的区域的程度眩光：灯光造成不适或妨碍视力的程度

照度：特定区域的人造光水平。

我们可以优先通过数据来得到可视化图，例如人口密度、土地使用和夜间卫星图像，以创建一个合成地图，直观地显示光照风险最高的区域污染

我们可以在美国国家海洋和大气管理局（NOAA），还有光污染科学技术研究所（LPST））上面得到全球光污染的程度，制图如下图所示：

（数据可视化图主要是为了好看）

问题二：将您的指标应用于以下四种不同类型的指标并解释其结果地点：

o受保护的土地位置，

o农村社区

o郊区社区，以及

o城市社区。

使用第一问的指标，我们可以评估四种不同类型地点的光污染风险水平：

受保护土地位置：国家公园或野生动物保护区等受保护土地位置应具有低光污染风险级别。这意味着天光极少，光侵入不存在，眩光也极少，同时照度水平保持在最低水平，以避免破坏自然栖息地和生态系统。

农村社区：农村社区也应该具有低光污染风险水平，但它的照度水平可能略高于保护区位置。重点应放在减少天光和光侵入，同时尽量减少眩光以确保公共安全。

郊区社区：由于路灯、商业地产和住宅照明的结合，郊区社区可能具有中等光污染风险水平。重点应放在减少天光和光侵入上，同时管理照度水平以平衡安全问题与对一定水平光的需求。

城市社区：由于照明设备和路灯密度高，城市社区可能具有较高的光污染风险水平。重点应放在减少天光和光侵入上，同时管理照度水平以平衡安全问题与对一定水平光的需求。

问题三：描述解决光污染的三种可能的干预策略。具体讨论实施每项战略的行动以及这些行动对光污染的影响。

使用运动传感器和计时器：一种干预策略是使用运动传感器和计时器来控制人工照明的使用。该策略将通过确保仅在需要时使用灯来帮助减少光污染。例如，运动传感器可用于在检测到汽车或行人时打开路灯，而定时器可用于在特定时间后关闭灯。

使用高效照明：另一种策略是使用能提供充足光线同时最大限度减少光污染的高效光源。这可能涉及用耗能更少、光污染更少的 LED灯替换传统灯泡。

社区教育：第三个策略是就光污染的负面影响以及如何减少光污染对社区进行教育。包括有关使用屏蔽以最大限度地减少光侵入的重要性、使用运动传感器和计时器的好处以及选择旨在减少眩光的照明灯具的重要性的信息。

问题四：选择您的两个位置并使用您的指标来确定您的哪个位置干预策略对他们每个人都是最有效的。讨论如何选择干预策略会影响位置的风险级别，

要确定哪种干预策略对每个位置最有效，我们可以应用上述指标并考虑每个位置的独特特征。例如，天辉度较低的农村社区可能会从使用运动传感器和计时器以降低照度水平中获益更多，而天辉度较高的城市社区可能会从使用高效照明以降低整体光输出中获益更多。

问题五：最后，对于您确定的地点之一及其最有效的干预策略，制作一页传单来宣传该地点的战略。

制作一页的传单，以宣传对其中一个已确定地点的最有效干预策略。此传单应根据具体位置量身定制，并突出干预策略的好处。完成这个问题需要全面了解光污染的影响和促成光污染的因素，以及制定和实施有效干预策略的能力。还需要强大的沟通技巧才能有效地推广针对特定位置的最有效策略。其实就是总结前面的策略。

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