2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目
（请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”）
A题
城市表层土壤重金属污染分析
随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、„„、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查。为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。
附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值。
现要求你们通过数学建模来完成以下任务：
(1) 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。
(2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。
(3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。 (4) 分析你所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息？有了这些信息，如何建立模型解决问题？
附件1：A区和全市六区交通网络与平台设置的示意图。
B题
交巡警服务平台的设置与调度
“有困难找警察”，是家喻户晓的一句流行语。警察肩负着刑事执法、治安管理、交通管理、服务群众四大职能。为了更有效地贯彻实施这些职能，需要在市区的一些交通要道和重要部位设置交巡警服务平台。每个交巡警服务平台的职能和警力配备基本相同。由于警务资源是有限的，如何根据城市的实际情况与需求合理地设置交巡警服务平台、分配各平台的管辖范围、调度警务资源是警务部门面临的一个实际课题。
试就某市设置交巡警服务平台的相关情况，建立数学模型分析研究下面的问题：
（1）附件1中的附图1给出了该市中心城区A的交通网络和现有的20个交巡警服务平台的设置情况示意图，相关的数据信息见附件2。请为各交巡警服务平台分配管辖范围，使其在所管辖的范围内出现突发事件时，尽量能在3分钟内有交巡警（警车的时速为60km/h）到达事发地。
对于重大突发事件，需要调度全区20个交巡警服务平台的警力资源，对进出该区的13条交通要道实现快速全封锁。实际中一个平台的警力最多封锁一个路口，请给出该区交巡警服务平台警力合理的调度方案。
根据现有交巡警服务平台的工作量不均衡和有些地方出警时间过长的实际情况，拟在该区内再增加2至5个平台，请确定需要增加平台的具体个数和位置。
（2）针对全市（主城六区A，B，C，D，E，F）的具体情况，按照设置交巡警服务平台的原则和任务，分析研究该市现有交巡警服务平台设置方案（参见附件）的合理性。如果有明显不合理，请给出解决方案。
如果该市地点P（第32个节点）处发生了重大刑事案件，在案发3分钟后接到报警，犯罪嫌疑人已驾车逃跑。为了快速搜捕嫌疑犯，请给出调度全市交巡警服务平台警力资源的最佳围堵方案。
附件2：全市六区交通网络与平台设置的相关数据表（共5个工作表）。
全市路口节点标号 路口的横坐标X
路口的纵坐标Y
路口所属区
域
发案率(次
数)
说明：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
413 403 383.5 381 339 335 317 334.5 333 282 247 219 225 280 290
359 343 351 377.5 376 383 362 353.5 342 325 301 316 270 292 335
A A A A A A A A A A A A A A A
1.7 2.1 2.2 1.7
A列：是全市交通网络中路口节点
B列：路口节点的横坐标X，是在交D列：路口节点所属的区
米
坐标的长度单位为毫米
C列：路口节点的纵坐标Y，是在交
2.1 2.5
2.4 2.4 2.1 1.6 2.6 2.4 2.2 2.5 2.1
E列：各路口节点的发案率是每个
地图距离和实际距离的比例是1:1
16 337 17 415 18 432 19 418 20 444 21 251 22 234 23 225 24 212 25 227 26 256 27 250.5 28 243 29 246 30 314 31 315 32 326 33 327 34 328 35 336 36 336 37 331 38 371 39 371 40 388.5 41 411 42 419 43 411 44 394 45 342 46 342 47 325 48 315 49 342 50 345 51 348.5 52 351 53 348 54 370 55 371 56 354 57 363 58 357 59 351 328 A 335 A 371 A 374 A 394 A 277 A 271 A 265 A 290 A 300 A 301 A 306 A 328 A 337 A 367 A 351 A 355 A 350 A 342.5 A 339 A 334 A 335 A 330 A 333 A 330.5 A 327.5 A 344 A 343 A 346 A 342 A 348 A 372 A 374 A 372 A 382 A 380.5 A 377 A 369 A 363 A 353 A 374 A 382.5 A 387 A 382 A 2.6
2.5
1.9
1.8
1.9
1.4
1.4
2.4
1.1
1.6
1.2
0.8
1.3
1.4
2.1
1.6
1.5 案发地P点的标号：32 1.4
1.7
1.4
1.1
0.1
1.2
1.4
1.7
1.4
1.4
1.7
1.1
1.4
1.2
1.6
1.4
1.2
1.1
0.8
0.6
1.4
0.9
0.5
0.8
1.1
0.9
60 369 61 335 62 381 63 391 64 392 65 395 66 398 67 401 68 405 69 410 70 408 71 415 72 418 73 422 74 418.5 75 405.5 76 405 77 409 78 417 79 420 80 424 81 438 82 438.5 83 434 84 438 85 440 86 447 87 448 88 444.5 89 441 90 440.5 91 445 92 444 93 140 94 145 95 160 96 142.5 97 150 98 186 99 158 121 157 158 159 388 A 395 A 381 A 375 A 366 A 361 A 362 A 359 A 360 A 355 A 350 A 351 A 347 A 354 A 356 A 364.5 A 368 A 370 A 364 A 370 A 372 A 368 A 373 A 376 A 385 A 392 A 392 A 381 A 383 A 385 A 381.5 A 380 A 360 A 130 B 118 B 96 B 71 B 70 B 145 B 73.5 B 68 B 145 B 138.5 B 135 B 0.7
0.6
1.2
1.4
0.8
0.7
0.8
0.8
0.9
1.1
0.9
1.1
0.8
0.9
1.1
0.8
1.1
0.8
0.8
0.8
0.8
1.4
1.1
0.9
1.2
1.4
1.1
0.9
1.4
0.9
0.9
0.8
1.6
1.6
1.6
2.1
1.8
1.6
2.6
2.6
1.1
0.9
0.5
100 101 102 103 104 133 105 137.5 106 144 107 139 108 144.5 109 151 110 151.5 111 150 112 158 113 159 114 164 115 163 116 149 117 143 118 137 119 131 120 130 121 127 122 125 123 129 124 130 125 124 126 136 127 136 128 142 129 148 130 142 131 147 132 128 133 136.5 134 142 135 147 136 154 137 148.5 138 140 139 140 140 137.5 141 138 142 143 143 151 144 153 145 143 146 143 147 143 114 B 113 B 112 B 117 B 115 B 113 B 118 B 111 B 118 B 109 B B 105 B 99.5 B 102 B 103 B 103 B 100 B 102 B 98 B 96 B 90 B 90 B 96 B 90 B 96 B 96 B 91 B 91 B 71 B 76 B 79 B 81 B 86 B 74.5 B 70 B 63 B 63 B 59 B 63 B 69 B 63 B 60 B 57 B 51.5 B 0.7
0.4
0.8
0.2
0.8
0.6
0.9
0.8
1.1
0.8
0.4
0.7
1.2
0.8
0.9
0.5
0.6
0.6
0.8
0.9
0.4
0.7
1.1
0.8
0.8
0.7
0.6
0.7
1.2
0.8
1.1
0.8
0.9
1.1
0.6
0.7
0.8
0.4
1.1
0.8
1.1
0.7
0.6
0.8
108.5 148 160 149 162 150 141 151 143 152 151 153 150 154 164 155 171 156 165.5 157 181 158 176 159 170 160 168 161 166 162 176 163 180 164 183 165 202 166 137.5 167 167 168 376 169 210 170 263 171 284 172 278.5 173 295 174 299 175 362 176 410 177 395 178 277 179 235 180 200 181 167 182 225 183 400 184 414 185 424 186 411 187 420 188 403 189 376 190 380 191 377 65 B 59 B 49 B 40 B 44 B 33 B 124 B 125 B 139 B 131 B 141 B 140 B 145 B 150 B 145 B 149 B 145 B 131 B 462 C 399 C 400 C 390 C 445 C 409 C 425 C 382 C 444 C 443 C 408.5 C 520 C 496 C 465 C 466.5 C 462 C 443 C 447 C 422 C 400 C 396 C 401 C 404 C 406 C 404 C 424 C 1.1
0.6
0.4
0.8
0.5
0.1
0.6
0.7
1.1
1.4
1.6
0.8
0.6
0.8
0.6
0.7
1.1
1.1
2.6
2.2
1.4
2.6
2.2
1.9
2.2
2.6
2.2
2.1
2.2
1.7
2.2
1.9
2.4
2.4
1.2
1.4
1.2
1.4
0.8
1.2
0.9
0.8
0.8
192 374 193 370 194 368 195 374 196 365 197 356 198 358 199 354 200 357 201 359 202 347 203 261 204 270 205 313 206 324 207 333 208 334 209 323 210 312 211 317 212 316 213 315.5 214 316 215 318 216 291.5 217 284 218 281 219 299 220 302 221 305 222 281 223 274 224 273.5 225 267 226 270 227 275 228 276 229 270 230 276 231 288 232 293.5 233 296 234 303 235 298.5 424 C 423 C 427.5 C 431 C 448 C 450 C 459 C 495 C 513 C 528 C 553 C 537.5 C 514 C 511.5 C 511 C 511 C 497 C 497 C 498 C 451 C 448 C 444 C 434 C 412 C 415 C 425 C 421 C 434 C 451 C 457 C 458.5 C 448 C 444 C 446 C 440 C 422 C 419 C 415 C 405 C 403 C 392.5 C 387 C 386 C 378 C 0.8
0.4
0.9
1.2
1.4
1.4
1.2
1.1
1.2
0.4
0.5
0.8
1.4
0.4
0.8
0.7
0.8
0.7
1.1
1.1
0.8
0.7
0.9
1.2
1.4
1.4
1.6
1.4
1.4
1.2
1.1
0.8
0.9
1.1
0.9
1.1
1.2
0.8
1.4
1.4
1.4
1.1
1.4
1.6
236 293 237 296 238 276 239 250 240 247 241 262 242 269 243 276 244 282 245 282 246 273 247 276 248 138.5 249 155 250 163 251 173 252 183 253 238 254 213 255 189 256 210 257 201 258 150 259 135 260 143 261 142 262 140 263 121 264 109 265 138.5 266 167 267 168 268 184 269 194 270 200 271 212 272 220 273 246 274 246 275 252 276 257 277 255.5 278 249 279 247 376 C 372 C 352 C 350 C 384 C 399 C 397 C 402 C 398.5 C 386.5 C 389 C 361 C 378 C 396 C 390 C 364 C 370 C 382 C 412 C 413 C 433 C 434 C 400 C 395 C 407 C 414 C 430 C 432 C 441 C 442 C 442 C 435 C 440 C 442 C 442 C 443 C 443 C 444 C 455 C 458 C 460.5 C 466 C 464 C 469 C 1.2
1.7
1.4
1.2
1.4
1.2
1.3
1.2
1.1
1.2
1.1
0.8
1.2
1.5
1.2
1.2
0.7
0.8
1.1
0.9
0.9
1.2
1.2
1.1
0.8
1.1
0.9
0.5
1.2
1.6
1.4
1.2
0.9
1.4
1.6
1.7
2.1
1.4
1.2
1.5
1.2
1.1
0.8
280 254 281 251.5 282 259 283 261 284 255 285 240 286 241 287 236 288 235 289 232 290 235.5 291 245 292 225 293 225 294 219 295 219 296 228.5 297 213 298 211 299 208.5 300 206 301 206 302 200 303 200 304 200 305 200 306 206 307 194 308 184 309 184 310 193.5 311 193 312 184 313 184 314 192.5 315 192 316 192 317 170 318 168 319 167 320 101 321 91 322 70 323 46 472 C 477 C 478 C 470 C 494 C 495 C 514 C 514 C 496 C 487 C 486.5 C 474 C 457.5 C 451 C 451 C 462 C 472 C 481 C 487 C 496 C 507 C 515 C 514 C 507 C 497 C 484 C 466 C 466 C 463.5 C 475 C 475 C 484 C 484 C 496.5 C 496.5 C 507 C 514 C 516.5 C 507 C 495.5 C 343 D 355 D 377 D 371 D 0.7
1.1
0.8
0.4
1.4
1.4
0.8
0.7
0.7
0.8
0.8
1.2
1.4
1.6
1.4
1.2
1.6
1.4
1.2
0.8
1.2
0.7
1.2
1.3
1.4
1.4
1.4
1.5
0.8
0.7
0.9
0.6
0.8
0.7
0.9
0.8
0.6
1.1
1.4
2.4
1.7
2.5
2.4
324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 56 424 20 442 74 326 76 302 15 240 28 161 34.5 164.5 30 181 27 206 42 242 30 246 31 254 39 254 50 289 72 288 60 246 95 299 81 297 80 287 67 314 21 330 36 360 76 344 97 339 103 337 104 341 97 345 89 345 81 344.5 81 350 89 350 92.5 351.5 88 353 81.5 353 87 359 84 361 76 355 58.5 370 34 306 38 418.5 61 425 57 429 60 433 85 369 D 2.1
D 2.2
D 2.6
D 2.1
D 2.6
D 0.4
D 0.1
D 0.6
D 0.2
D 1.4
D 1.6
D 1.1
D 1.2
D 0.7
D 1.1
D 0.7
D 1.4
D 1.6
D 1.4
D 1.7
D 1.1
D 1.2
D 0.8
D 2.4
D 1.2
D 1.1
D 1.6
D 0.8
D 0.8
D 0.4
D 0.7
D 1.1
D 1.4
D 0.9
D 1.1
D 0.9
D 0.8
D 0.6
D 0.1
D 1.4
D 1.4
D 1.6
D 1.4
D 1.9
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