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(ICM)光污染风险治理(美赛 2023 ICM-E)

历年真题解法库 · 本题为公开赛题要点整理,完整原题请到官方渠道获取(链接见下);
下方「练习数据」为本站生成的合成数据集,仅用于跑通方法,非官方原题数据。

一、赛题要点

  • 赛事:美赛 2023 年 · 题号 ICM-E
  • 真实问题:Light Pollution(光污染)。COMAP 照明控制任务(ICM)要求:①开发一个广泛适用的指标,识别一个地点的光污染风险水平;②把指标应用到受保护土地、乡村社区、郊区社区、城市社区四类地点并解释差异;③描述三种干预策略,讨论其实施行动与对光污染总体影响的潜在作用;④选取两个地点,用指标确定各自最有效的干预策略并讨论风险水平变化;⑤为选定地点及其最有效干预制作一页宣传传单(≤25 页)。

二、需要产出什么

  1. 一个广泛适用的光污染风险指标(LPRI)。
  2. 四类地点的指标应用结果与差异解释。
  3. 三种干预策略 + 具体行动 + 总体影响讨论。
  4. 两个选点的最有效干预判定与风险变化。
  5. 一页宣传传单(公众倡导)。

三、数据说明(官方来源 + 练习数据集)

  • 官方数据/赛题:https://www.comap.com/undergraduate/contests/mcm/(请以当年官网发布为准)。赛题为开放式指标建模题,真实建模可接入 VIIRS 夜光(亮度 L)、WorldPop(人口暴露 P)、WDPA 保护地(生态敏感 B)等公开数据源。
  • 本站练习数据集:data/icm2023e.csv —— 由真源模型 tools/gen_icm2023e.py 产出的 16 行地点风险表(id / 名称 / 类型 / 六项指标 L,G,P,B,S,R / 人类风险 / 生态风险 / LPRI / 风险级别 / 排名 / 最优干预 / 最优削减量)。
  • 模型要点:LPRI = 0.5·人类风险 + 0.5·生态风险;人类风险 = clip(0.45L+0.35P+0.20L(1−S),0,1);生态风险 = clip(0.40L+0.45B+0.15G,0,1);风险分级 LPRI<0.33 低 / 0.33–0.60 中 / >0.60 高。16 个代表地点(每类 4 个)为方法论演示值,真实参赛应以实测校准。
  • 字段说明:CSV 数值为确定性合成结果(种子 2023),可直接用下方算法手册复现与练手。

四、可用解法 → 对应手册

本题横跨综合评价 + 不确定性 + 政策模拟。下面按题型给出对应手册跳转。

题型:评价 / 综合指数类

先看选型 👉 🧭 评价类选型指南

题型:不确定性 / 稳健类

先看选型 👉 🧭 不确定性选型指南

五、建模思路提示

  • 先把"光污染风险"拆成可测的六维指标(亮度/增长/人口/生态/安全/治理),再合成两个分量风险(人类/生态),避免单因子误判。
  • 综合指数用等权最易辩护,但务必做权重敏感性,确认结论处于稳健平台。
  • 干预要建模为对指标的可量化削减,才能逐地点重算风险、比较"削减量"与"成本效益"。
  • 选点应覆盖不同机理(人本型 vs 生态型),凸显指标对差异化地点的适配能力。

六、常见坑与规避

  • 别用单一"生态敏感"判定生态风险——高敏感地点往往亮度很低,单看 B 会反判;必须用"亮度×敏感"复合。
  • 别把"成本效益最高"等同于"最有效"——I2 性价比最高却从未在削减量口径胜出,应作为补充而非主打。
  • 权重不可随意设定,应以利益相关方协商确定,并报告敏感性区间。
  • 合成地点面板只验证逻辑,正式参赛应接入 VIIRS/WorldPop/WDPA 等实测数据。

七、优秀范文(本站手写为你示范)

三篇均为 ≥2500 字、8 图、含可独立运行复现附录的优秀范文,正文 / 配图 / 附录 / 真源四路数字一致。

视角 链接 字数 · 配图 · 附录
一、风险指标体系构建与四维刻画 icm2023e-1.md 2731 字 · 8 图 · 1 附录
二、四类地点应用与干预优选 icm2023e-2.md 2514 字 · 8 图 · 1 附录
三、稳健性、政策建议与宣传倡导 icm2023e-3.md 2540 字 · 8 图 · 1 附录

权威数字速览(四路一致,已验证)

  • 面板 N=16(受保护土地/乡村/郊区/城市 各 4),平均 LPRI=0.4488;风险分级 低 4 / 中 10 / 高 2。
  • 四类平均 LPRI 单调递增:受保护土地 0.3221(低 3/中 1)< 乡村 0.3766(低 1/中 3)< 郊区 0.5085(中 4)< 城市 0.5879(中 2/高 2)。
  • 风险排名前五:downtown N 0.6378 > 城市核心 M 0.6033 > 港口 O 0.5679 > 老城 P 0.5425 > 都会边缘 K 0.5420(均城市/郊区)。
  • 指标—LPRI 相关性:L=0.9949、G=0.9667、P=0.9679、B=−0.9138、S=0.9455、R=−0.8968(亮度最强驱动)。
  • 权重敏感性:等权 0.5/0.5 处于稳健平台(分级翻转数在 we∈[0.40,0.50]w_e\in[0.40,0.50] 为 0,高风险地点数在 we∈[0.40,0.60]w_e\in[0.40,0.60] 平稳于 1–2 个)。
  • 三干预平均削减:I1=0.0808、I2=0.0736、I3=0.0735;成本效益 I2=0.184 > I1=0.135 > I3=0.082。
  • 最优策略分布:I1 胜出 9 个地点、I3 胜出 7 个、I2 从未胜出(人本型选 I1、生态型选 I3)。
  • 选点:城郊 reserve C(LPRI 0.4325)最优 I3,削减 0.0999(→0.3325);城市核心 M(LPRI 0.6033)最优 I1,削减 0.1324(→0.4709)。

八、配套资源