2025年美赛B题论文首发+代码开源分享

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一、 问题重述

B题 : Managing Sustainable Tourism

美国阿拉斯加朱诺市拥有约3万人口，在2023年创下了160万邮轮乘客的纪录，在最繁忙的日子里接待了多达7艘大型游轮，约有2万名游客。[1]虽然这些游客为城市带来了可观的收入，大约是3.75亿美元，[2]，他们也带来了与过度拥挤相关的问题，使城市努力限制客人的数量。具有讽刺意味的是，作为朱诺的主要景点之一的门登霍尔冰川正在消退，主要原因是气温变暖，部分原因是过度旅游。自2007年以来，冰川已经消退，相当于8个足球场，这导致许多当地人担心，游客和相关收入最终会随着冰川的消失而消失。[3]幸运的是，朱诺还有其他景点，包括观鲸和热带雨林，并且可以保持它们作为旅游目的地的地位，只要他们可以制定和制定可持续旅游计划。

[4]最近的报告强调了旅游业的隐性成本，以及越来越需要考虑和管理这些成本，以保护自然和文化资源，并建立一个世界各地许多社区所依赖的可持续的旅游业。这些隐藏的成本包括对当地基础设施造成的压力，包括饮用水供应、废物管理，以及旅游目的地的碳足迹总体增加，其中许多地区位于环境敏感地区。由于住房供应和成本、过度拥挤和吵闹的游客，当地居民也面临着压力。人们已经采取了各种措施，试图减轻负担，包括增加酒店税、游客费、限制每日游客人数，以及限制酒精的销售和消费。来自税收的额外收入已被用于支持环境保护、改善基础设施和发展社区项目。虽然许多依赖旅游业的当地人担心额外的费用可能会把游客赶走，宁愿看到数字和他们的业务增长，但许多其他当地人正变得不满，要么离开

问题：

•在阿拉斯加的朱诺建立一个可持续发展旅游业的模式。你可能需要考虑诸如游客数量、总收入和所制定的稳定旅游业的措施等因素。清楚地说明您正在优化哪些因素，以及哪些因素可以作为约束因素。包括来自任何额外收入的支出计划，并显示这些支出如何反馈到你的模式，以促进可持续旅游。包括敏感性分析，并讨论哪些因素是最重要。

•演示您的模型如何适应另一个受过度旅游影响的旅游目的地。位置的选择如何影响最重要的措施？你如何利用你的模式来推广游客较少的景点和/或地点，以发展更好的平衡？

•给朱诺旅游局写一份一页的备忘录，概述你的预测，各种措施的效果，以及你对如何优化结果的建议。

一、 模型一的建立与求解

一.1 问题分析

在阿拉斯加的朱诺建立一个可持续发展旅游业的模式。你可能需要考虑诸如游客数量、总收入和所制定的稳定旅游业的措施等因素。清楚地说明您正在优化哪些因素，以及哪些因素可以作为约束因素。包括来自任何额外收入的支出计划，并显示这些支出如何反馈到你的模式，以促进可持续旅游。包括敏感性分析，并讨论哪些因素是最重要。

题目要求我们建立一个可持续发展旅游业的模式，首先就要去筛选，哪些因素能够代表旅游业的发展模式，如增加减少税率、限制游客、环境保护加大环境保护投入和政府出台环境保护政策、大兴基建建造旅游设施等等此类，同时找到这些举措对可持续旅游因素的影响，可持续旅游可以从多个方面思考，如旅游业为当地财政带来的收入、因旅游对环境造成的负面影响等等。旅游业的目的往往是为当地创造收入，提供就业岗位、促进经济发展等等，由于旅游业会对当地环境造成很大的影响，所以首先就要限制环境的变化要处于合理范围内，还有就是不能一味限制游客，毕竟当地很多人的工作来源就是旅游业，遏制旅游业会影响当地居民的失业率进而降低幸福感。根据以上分析，我们可以把游客上限、生态保护投入指数、基建投入指数作为决策变量，去优化这些指标去反映旅游发展模式，根据文献[1]，当前旅游业为朱诺市创造了4150个就业岗位，所以我们的就业岗位不能少于4150个，除此之外，比如旅游业收入不能过低，环境变化不能过大，气候温度不能上升太多、冰川消融速度在合理范围内等等进行约束。而对于敏感性分析，我们只需要通过修改其中部分指标的

一.2 数据查找

题目要求我们建立一个可持续发展旅游业的模式，为了能够反映朱诺市的旅游业发展模式，我们搜集了某交通公司承载游客数量、居住人口、邮轮人数、政府支出、甲烷排放量、个人收入中位数、居民总收入、就业人数、失业率、二氧化碳排放量、一氧化碳排放量、甲烷排放量在2016-2021年的数据，首先将这些数据可视化

 

居

从图片中可以看出2020年因为COVID19的影响，在失业率方面发生上涨，二氧化碳、甲烷排放量有所降低，旅游业收到一定影响。

得到整理出的数据：

	自变量
	人口数量指数			基建投入指数	生态投入指数
	首都交通公司承载游客数量	居住人口	邮轮乘坐人数	政府支出	生态投入
2016	1,121,020	32456	1015000	5900000	985997.7
2017	1,056,521	32106	1072000	4896800	818031.8
2018	1,008,978	32044	1151000	5805000	969387.5
2019	1,032,304	32038	1306000	2640000	442032.5
2020	1,036,923	31849	0	250000	42843.7
2021	485,128	31973	117000	250000	43769.5

一.1.1 层次分析法计算权重

层次分析法将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等多个层次， 并在此基础上进行定性和定量分析，AHP Method是一种系统、简便、灵活有效的决策方法。我们可以通过专家的对不同指标进行重要性分析，利用AHP Method得到不同指标的权重。

1.构建判断矩阵

对于AHP Method，最重要的是通过专家对不同指标进行评价，得到任意两个指标间重要性程度打分，也就是构建出一个完整的矩阵去能够量化出不同指标的重要性，所以本文首先建立判断矩阵。

本文记判断矩阵，判断矩阵的元素表示的是第i 个指标相对于第 j 个指标重要性比较结果，且满足：

判断矩阵标度的具体取值含义如下表：

Table 2:标度表

标度	含义
1	表示两个指标相比，具有同样重要性
3	表示两个指标相比，一个指标比另一个指标稍微重要
5	表示两个指标相比，一个指标比另一个指标明显重要
7	表示两个指标相比，一个指标比另一个指标强烈重要
9	表示两个指标相比，一个指标比另一个指标极端重要
2,4,6,8	上述两相邻判断的中值

2.层次单排序及其一致性检验

当我们计算出判断矩阵后，由于打分是任意两个指标之间进行打分，难免会出现不同指标之间重要性矛盾的地方（如A相对于B得分为4，B相对于C得分为4，从合理性上来看，A相对于C得分应该为16。However，实际情况可能是A相对于C得分也为4，会出现数据间矛盾的情况），所以我们接下来应该对判断矩阵进行一致性检验，避免出现这种情况。

只有判断矩阵通过一致性检验时，才可继续计算，否则修改判断矩阵。假设判断矩阵的最大特征值为，定义一致性指标CI：