2023年美賽E題解析！如何有效避免光汙染？

賽題E

問題背景翻譯

光汙染用於(yu) 描述過度或不良使用人造光。我們(men) 稱之為(wei) 光汙染的一些現象包括光侵入、過度照明和光雜波。在大城市，太陽落山後，這些現象最容易在天空中看到；然而，它們(men) 也可能發生在更偏遠的地區。

光汙染會(hui) 改變我們(men) 對夜空的看法，對環境造成影響，並影響我們(men) 的健康和安全。例如，植物成熟可能會(hui) 延遲或加速，野生動物的遷徙模式也會(hui) 受到影響。過度的人造光可能會(hui) 擾亂(luan) 我們(men) 的晝夜節律，導致睡眠質量下降，可能還會(hui) 導致身心健康問題。人造燈光引起的眩光可能會(hui) 導致一些機動車事故。

社區官員或地方團體(ti) 可以實施幹預策略，以減輕光汙染的負麵影響。然而，人造光具有積極和消極的影響，以不同的方式影響不同的位置。例如，為(wei) 了避免上述光汙染的負麵影響，一些社區選擇了光線較低的社區，這反過來可能導致犯罪增加。光汙染的影響可能取決(jue) 於(yu) 當地的發展水平、人口、生物多樣性、地理和氣候等因素。因此，評估任何幹預策略的影響程度和潛在影響必須針對特定地點。

要求翻譯

COMAP組委會(hui) 的照明控製任務（ICM）正在努力提高對光汙染影響的認識，並製定幹預策略以減輕這些影響。為(wei) 了支持ICM的這項工作，您的任務是解決(jue) 測量和減輕不同地點光汙染的影響，同時考慮人類和非人類的問題。具體(ti) 來說，您應該：

1、製定一個(ge) 廣泛適用的指標，以確定一個(ge) 地點的光汙染風險水平。

2、根據以下四種不同的類型應用度量並解釋其結果位置：

（1）受保護的土地位置；

（2）農(nong) 村社區；

（3）郊區社區；

（4）城市社區。

3、描述解決(jue) 光汙染的三種可能的幹預策略。討論實施每項戰略的具體(ti) 行動，以及這些行動對光汙染總體(ti) 影響的潛在影響。

4、選擇您的兩(liang) 個(ge) 地點，並使用您的度量標準來確定您的幹預策略中哪一個(ge) 對他們(men) 最有效。討論所選擇的幹預策略如何影響所在地的風險水平。

5、最後，針對您確定的一個(ge) 地點及其最有效的幹預策略，製作一張1頁傳(chuan) 單，宣傳(chuan) 該地點的策略。

賽題E分析

問題一要求我們(men) 開發一個(ge) 廣泛適用的指標，去確定光汙染風險級別。其實質就是需要我們(men) 如何量化一個(ge) 地區的光汙染級別。本質上這個(ge) 問題我們(men) 可以建立綜合評價(jia) 模型 ，對每個(ge) 地方的光汙染進行綜合評價(jia) 指標。大家也可以查閱相關(guan) 的參考文獻，找到文獻中的方法也是可行的。對於(yu) 指標的選擇需要閱讀文獻，在實際收集過程中，我們(men) 隻需要把握大方向即可。有些指標數據收集不到是在所難免的，沒有必要都收集全。而且，當你們(men) 隊伍內(nei) 部認為(wei) 題目暗示的某一變量沒有啥價(jia) 值的時候，就可以直接不收集。對於(yu) 評價(jia) 模型的選取同樣需要閱讀大量文獻。這裏可以使用主成分分析法 ，因為(wei) 題目中明確指出需要開發一個(ge) 廣泛適用的指標，廣泛就意味著我們(men) 需要考慮到各種因素，包括大家通過我們(men) 對於(yu) 題幹的翻譯也能感受到，題幹暗示的指標相當之多。對於(yu) 這麽(me) 多的指標，最好的選擇就是主成分分析法。但這並不意味著，其他的方法不合適，這裏我們(men) 僅(jin) 僅(jin) 是建議使用主成分分析法。對於(yu) 綜合評價(jia) 類模型而言，沒有錯的模型，都是可行的。如果數據量比較大也可以使用TOPSIS分析法，或者有投入產(chan) 出可以用數據網絡等方法。

使用第一問的指標，我們(men) 可以評估四種不同類型地點的光汙染風險水平：

受保護土地位置：國家公園或野生動物保護區等受保護土地位置應具有低光汙染風險級別。這意味著天光極少，光侵入不存在，眩光也極少，同時照度水平保持在最低水平，以避免破壞自然棲息地和生態係統。

農(nong) 村社區：農(nong) 村社區也應該具有低光汙染風險水平，但它的照度水平可能略高於(yu) 保護區位置。重點應放在減少天光和光侵入，同時盡量減少眩光以確保公共安全。

郊區社區：由於(yu) 路燈、商業(ye) 地產(chan) 和住宅照明的結合，郊區社區可能具有中等光汙染風險水平。重點應放在減少天光和光侵入上，同時管理照度水平以平衡安全問題與(yu) 對一定水平光的需求。

城市社區：由於(yu) 照明設備和路燈密度高，城市社區可能具有較高的光汙染風險水平。重點應放在減少天光和光侵入上，同時管理照度水平以平衡安全問題與(yu) 對一定水平光的需求。

需要注意的是，有些地方的數據不是很好找，可以考慮考慮稍微編一下。

問題三需要提出三種策略，這個(ge) 問題比較開放有點“口胡”的味道了。跟B題有些類似但又不同，因為(wei) 問題三其實可以不需要像B一樣精準刻畫，僅(jin) 僅(jin) 是定性分析也是可以的（這個(ge) 時候就要注意畫圖了）。如果真的想量化，可以建立相應的優(you) 化模型。目標函數對地點效果是否有效，我們(men) 可以選光汙染指數變化量最大的為(wei) 目標函數。約束條件和我們(men) 三種策略息息相關(guan) ，例如，人口密度進行變化，對地區進行移民，對應的範圍約束，不能直接把人口清空等。

問題四是問題三的延續，這個(ge) 沒有什麽(me) 太大技巧，和問題三可以一起分析。

問題總結

今年美賽命題方似乎有些黔驢技窮，題目除了C都幾乎是純開放、自己找數據的問題，概念也都普遍偏文科。大量時間被花費在找數據上，真正建模其實不需要太久的時間和過於(yu) 複雜的思路。這個(ge) 問題聚焦光汙染，數據應該算是所有題目裏麵最不好找的一個(ge) 題，尤其是有些地區的光汙染數據檢索是真的麻煩，所以對付這種題目該開編的時候就大膽開編吧。