本项目是2017年美国数学建模大赛(ICM)题目。以下为文章摘要:
随着人口的增加,越来越多的人涌入城市,世界正在迅速城市化。因此,城市规划对于确保人们能够获得住房、可持续的资源和公平的工作机会变得越来越重要。
智慧增长的重点是建设可持续发展的城市,包括经济繁荣、社会公平、环境可持续发展。为了衡量一个城市是否达到智能增长目标,我们提出了一种度量模型来识别智能增长的程度,并评估两个城市的指标。然后,考虑到地理位置,预期增长率和经济机会,我们为每个城市提供独特的智能增长计划。
首先,我们基于经济繁荣,社会公平和环境可持续性三个方面构建指标,即智能增长指标(SGM)。详细因素包括人均国内生产总值,平均工作时间,人均土地,小学入学率(繁荣指标)和男女收入比率(社会公平指标)和城市绿地比率(环境可持续)。各个因素的权重通过灰色关联分析确定。在我们的案例研究中,我们选择雷克雅未克(Reykjavik)和安阿伯(Ann Arbor)来衡量智能增长的成功程度。同时,我们选择了由EPA(美国环境保护署)评估的三个智慧增长城市,并将它们作为评估标准。我们发现雷克雅未克和安阿伯的当前增长计划都符合明智的增长原则。同时,为了估算预期增长率,我们运用灰色预测模型预测了2050年的人均GDP。我们使用敏感性分析评估了模型的动态性以及预期增长率,地理位置和经济机会对结果的影响程度。为了讨论地理因素和经济机会因素的影响程度,我们引入了两个参数α和β来重新评估模型的权重。
为此,我们为各城市重新制定了智慧增长计划。尽管安阿伯市经济属于技术型经济,但该市仍需要提高社区凝聚力并寻求可再生能源。而雷克雅未克则更应该加注意升级其产业结构,并发展更密集的城市地区。地热能保证了城市的生态友好发展。此外,我们通过层次分析法对单个计划的潜力进行排名。 对于安阿伯来说,社会因素具有最大的潜力,其次是环境因素,最后是经济因素;对于雷克雅未克,最有潜力的计划是产业升级,最后一个是环境计划,社会因素具有中等潜力。最后,在人口到2050年增加50%的情况下,我们对计划进行了调整。我们发现安阿伯届时很可能会面临社会和环境问题。 但是,这将使雷克雅未克的经济受益。