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2010年高教杯数学建模竞赛B题全国一等奖
2012-01-19 | 阅:  转:  |  分享 
  
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2010世博会经济影响力定量评估

摘要

世博会的举办无疑会对上海经济的发展产生巨大的推动作用,而经济方面也是

衡量一个国家,城市的综合竞争力的重要指标之一。因此我们选择从经济方面对上

海世博会的影响力进行定量评估。

根据会展经济学,上海世博会对上海市国民生产总值(GDP)的拉动主要是由世

博会的投资所引起的。同时世博会投资还会直接带动就业率的提高,除此之外,社

会消费品零售总额的增量也是反映世博会对于经济影响的重要指标。因此,我们选

择世博会对GDP增长的贡献率,对就业的贡献率,以及对社会消费品零售总额的贡

献率作为影响力指标,其贡献率越大,影响力越大。

世博会投资对GDP增长的贡献率,可以采用经济学中的凯恩斯投资乘数效应模

型,建立上海世博会投资额与上海市GDP增加值之间的关系,并将世博所带动的GDP

与总GDP的值作比,以此作为其对GDP增长的贡献率。计算得出结论:世博会的投

资拉动上海市GDP值为13457.18亿元,对上海市GDP有16.14%的贡献。

对于世博会投资对就业的贡献率问题,根据经济学的就业弹性思想及劳动生产

率理论,首先计算出单位GDP创造的就业人数,结合第一问已经求出的世博拉动GDP

增长额,求出世博在2003—2009年带动225.41万人就业。最后用世博带动新增的

就业人数和总就业人数之比作为对就业的贡献率,其值为21.19%。

对于世博会对社会消费品零售总额的贡献率,我们主要是对比召开世博与不召

开世博的情况下社会消费品零售的总额,从而体现世博的贡献率。召开世博情况下

的数据可以直接从网上得到,不召开世博情况下的数据就可以通过GM(1,1)模型

进行预测,将两种情况下的差值与实际值相比,得到了世博会对社会消费品零售总

额的贡献率为13%。

最后,我们运用加权的思想将上述的三个指标合为一个影响力指数Q,通过层

次分析法确定了这三个指标的权重值,以此来综合判断世博会对于经济的影响力。

与此同时,我们还用上述的影响力指数对北京奥运会的影响力进行了评估,经计算,

上海世博会对经济的影响力指数是16.92,北京奥运会对经济的影响力指数是16.55,

并得出结论:世博会与奥运会相比,其对于经济的影响力要稍高一些,但两者的差

别并不是很大。









关键词:世博会投资乘数效应就业弹性会展经济层次分析法



2



一、问题重述

2010年第四十一届上海世界博览会自五月一日开园以来已经展出133天。从240

个国家及国际组织的参展到5000多万参观游客,上海世博会的影响广度已经不言而

喻。

作为一个交流历史文化,展示科技成果,体现合作精神,展望未来发展的舞台,

中国向世界展示了中国的崛起和复兴,世博会也将全球从科技到人文各方面的信息

展示给了中国。

一个会展的成功与否就在于它产生的影响。不同的会展在不同的地区会对经济、

文化、科技方方面面产生不同的影响。世博会所传递的信息范围之广使得中国各方

面都受到世博会的影响乃至冲击。因此,请你们选择感兴趣的某个侧面,建立数学

模型,利用互联网数据,定量评估2010年上海世博会的影响力。

世博会是一个展示中国,展示上海的舞台,也是一个展示世界的舞台。作为世

博会的举办地,上海受到世博会的影响是最直接直观的。世博会的举办无疑会对上

海经济的发展产生巨大的推动作用,经济方面也是衡量一个国家,城市的综合竞争

力的重要指标之一。我们选择从宏观经济方面对上海世博会的影响力进行评估。

二、问题分析

定义“影响力指数”Q,规定:



为了消除随着社会发展经济增长形成的自然差异,并且指标可以代表经济发展

水平,选用上海世博会投资对GDP增长的贡献率、对就业的而贡献率以及对社

会消费品总额的贡献率作为影响指标。则为相应的权重。

(一)世博会对GDP增长贡献率问题的分析

通过研究世博会投资额对GDP的贡献率,我们可以以此评估2010年的上海世博

会对上海市经济的影响力。求投资额所带来的国民收入增量问题属于经济学中的凯

恩斯乘数效应问题。解决这个问题的关键是得到上海世博会的投资乘数K,最后通

过凯恩斯乘数效应方程得出世博会投资额带来的GDP增量,该GDP增量与实际GDP

增量的比值即为世博会对GDP增长率的贡献率。

(二)世博会对就业率贡献率问题的分析

本题通过研究2010年上海世博会投资的就业效应,从而反现出上海世博会对就

业的影响力。根据经济学的就业弹性思想及劳动生产率理论,利用单位GDP创造的

就业人数,以及在问题一中计算出的世博带动GDP增量,预测该增量所能拉动的就

业人数。同样与当年就业总人数做比值,可以得到世博会对就业的贡献率





3



(三)世博会对社会消费品零售总额的贡献率问题的分析

本题是从社会消费品零售总额的角度去衡量上海世博会对经济的影响力,我们

可将此处的影响力定义为召开世博会与不召开世博会对上海市社会消费品零售总额

的区别。召开世博会情况下的社会消费品零售总额可以通过互联网数据查到,而不

召开世博会情况的数据就可以通过以往的数据进行预测,最后将两者之间的差值与

实际值相比,就可得到世博会对社会消费品零售总额的贡献率。

三、模型假设

1.假设所统计的数据都在误差允许范围之内;

2.忽略各年边际消费倾向(MPC)波动作用,假设投资乘数(K)相对稳定;

3.假设世博会对国民收入的影响只是因为投资的作用,忽略政府购买等其他行

为的影响。

4.本文所研究的世博会投资属于规划自主性投资而非投资引发的引致投资,可

以不考虑“加速数”因素,直接运用乘数原理对其GDP效应进行测算。



四、定义与符号说明

投资乘数

投资增量

边际消费倾向

GDP增长1亿元拉动的从业人数增加数

t时期就业人数

t时期国内生产总值

年数

世博会投资引发的就业增加人数

人均消费

人均消费初始水平

人均收入

M社会消费品零售总额





4



五、模型的建立与求解

从经济学角度来看,对经济实力水平的评价主要是通过国民生产总值,社会消

费品零售总额以及就业率三方面来评价。对2010上海市世博会的经济影响力评估,

我们也从这三方面入手,定义一个“影响力指数”Q,建立如下的评估体系:

(5.0)

其中1?表示世博会投资对GDP增长的贡献率,表示投资对就业的而贡献率,表

示对社会消费品总额的贡献率,,1,2,3ii??表示这三方面的贡献率的相应权重。100

为修正系数。

下面对该体系中的三个指标进行逐个分析。

5.1世博会对GDP增长贡献率的模型

根据乘数理论【2】,注入的增加会引起国民收入的增加,但是所引起的国民收

入的增加必定会大于最初的注入量。乘数正是国民收入的变动量与引起这种变动量

的最初注入量之间的比率。

投资的增加之所以会有乘数变动,就在于各经济部门是相互关联的,某一部门

的一笔投资不仅会增加本部门的收入,而且会在国民经济各部门中引起连销反映,

从而增加其他部门的投资与收入,最终使国民收入成倍增长。

所以,根据所有可能的需求变量,我们可以得到:

国民收入变动=投资乘数效应+政府支出乘数效应+政府收入乘数效应+货币乘数

效应+外贸乘数效应

上海世博会的举办主要是由政府投资,它不属于政府支出。因此我们选择凯恩

斯公式:

(5.1)

(5.2)

式中,表示人均收入增量,为投资乘数,表示投资增量,表示边

际消费倾向。

根据MPC的定义,有:

(5.3)

其中,表示人均消费变动。

根据简单消费函数可建立如下模型:

(5.4)

其中,为人均消费,为人均收入。

表二给出2003到2009年上海市人均消费与人均收入。利用MATLAB软件的

regress命令求解它们之间的线性回归方程如下:

(5.5)

表1回归参数表

参数参数估计值参数置信区间

634.02[-348.281421616.31812]

0.703[0.658020.74749]



5



表2上海市人均消费与收入

年份(年)人均消费(元)人均收入(元)

200311040.0014867.00

200412631.0016683.00

200513773.0018645.00

200614762.0020668.00

200717255.0023622.73

200819398.0026675.00

200920992.0028838.00

注:统计数据来自《上海统计年鉴2010》

从表一数据看出,,说明拟合程度很好。虽然参数的置信区间包

含零点,但参数的置信区间不包含零点,且MPC是我们求解问题的关键,因此,

从整体上看该模型是可用。

因此我们得到:



符合上海的实际情况(发达国家的一般在0.6-0.9之间)。

将计算得出的值代入(5.2)式,则:



根据网上的资料显示,从2003年到2010年上半年,上海世博会的总投资规模

在4000亿元人民币左右,即就是亿元。将此值和K值代入(5.1)式,

得出:

亿元

通过网上的数据,我们得出了2003到2010年上半年上海市的GDP值,列表如表

三:

表32003到2010上半年上海市的GDP值

年份(年)GDP值(亿元)

20036251

20048072.8

20059125

200610297

200711658

200813698

200914900

2010年上半年7980.16

这样可以得到从2003到2010年上半年以来上海世博会的总GDP值为:81981.96

亿元。故上海世博会投资对上海GDP值的贡献率为:



5.2世博会对就业的贡献率模型

根据经济学的就业弹性思想,以及劳动生产理论,以就业人数的增加量与GDP

增长的比值,测算世博会投资拉动的GDP对就业人数的影响。为方便计算,我们令

从业增量增量



(表示年份)。

6



其中表示t年的从业人数,表示t年的GDP值。

表4上海从业增长与GDP增长比值

年份GDP(亿元)GDP增量从业人数(万人)从业增量

20036251813

20048072.81821.883723.820.01308

200591251052.286326.450.02513

200610297117288622.190.01893

200711658136190923.570.01732

20081369820401053144.160.07067

2009149001202106411.180.00930

注:统计数据来自《上海统计年鉴2010》

表4给出了近七年间上海从业增长与GDP增长比值。从表中数据可以看出,最

近七年间的波动还是比较大的,并没有一个代表值可以选用。并且由于我们测算

的是从2003年起至2010年乃至世博会结束后更长的一段时间的统计量,平均值带

来的误差会小于中位值的误差。03年至09年间的平均值为:









其中,均指GDP增长一亿元拉动的就业人数增加数。Y指年数。

依据表中数据,其中,2007年的统计数据改变变动较大,舍去。那么2003年

至2009年间:



根据我们对的定义,则世博会投资拉动的就业人数为:



根据问题一所求的亿元,则求出:

万人

那么,世博会对就业率的贡献率:







5.1.3对的求解:世博会对社会消费品零售总额的贡献率模型

我们通过GM(1,1)模型预测在2003到2009年上海市不召开世博会的情况下

社会消费品零售总额情况,进而计算出世博会的召开对社会消费品零售总额的贡献

7



率。

a.建立上海世博会的GM(1,1)模型

通过在互联网的搜索,我们首先得到了1996年到2002年社会消费品零售总额,

列表如下:

表51996年到2002年社会消费品零售总额

年份(年)1996199719981999200020012002

社会消费

品零售总

额(亿元)

1258.001435.381593.271722.331865.282016.372203.89

记1996到2002年的数据为原始数据,















(1)求级比:0(0)(0)()(1)()kxkxk???,



因为,所以可作GM(1,1)模型.

(2)对原始数据作一次累加















造数据矩阵,BY

1976

3490

5148

6942

8882

8



10993

根据GM(1,1)定理

B=























,



























(3)建立模型



白化方程为



取,得时间响应函数



通过得出的时间响应函数,我们可以预测出在上海市不召开世博会的情况下该

市2003年到2009年的社会消费品零售总额如表六:

表62003年到2009年的社会消费品总额预测值

年份(年)2003200420052006200720082009

社会消费

品零售总

额(亿元)

2391.125982824.33069.53336.03625.63940.3

表72003年到2009年的实际社会消费品零售总额

年份(年)2003200420052006200720082009

社会消费

品零售总

额(亿元)

2404.42656.912979.53375.23873.34577.235173.24

9





图11996年至2009年上海市社会消费品零售额实际值和预测值

b.世博会对社会消费品零售总额贡献率:

由a所建立的模型,我们可以求出世博会对社会消费品零售总额贡献率:





实际

(实际估计)

实际

上述数据说明世博会的召开拉动了社会消费品零售的总额,对这一拉动作用进

行了量化,即贡献率为13%.

5.4对值的求解

评价指标权重的确定至关重要,若直接请专家给出各项指标的权值,结果可能

受主观因素影响太大,从而影响科学性,为了弱化主观因素的影响,我们采用层次

分析法(AHP)来确定指标权值,该方法只需给出指标两两之间的相对重要性,就可

以计算出权值。

根据AHP方法建立判断矩阵:A=,其中表示指标i相对于指标j对

影响力指数的重要程度,且有;





利用特征向量法,确定矩阵A的特征向量,,及特征值,

并计算出一致性指标,一致性比率

比较CR与0.1,如果大于0.1,就修改判断矩阵元素,直至CR<0.1;否则,判

断矩阵确定。然后将特征向量V归一化,就可得到权值W。



根据AHP层次分析法,建立起评价框架如下表:

表8层次分析评价框架

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

19961997199819992000200120022003200420052006200720082009

实际社会消费品零售总额

预测社会消费品零售总额

10



目标层方案层





上海世博对经济的影响力

(A)

上海世博会对的贡献率

上海世博会对就业的贡献率

上海世博会对社会消费品分零售总额的贡献率



根据表8的框架,我们构造判断矩阵

















利用MATLAB的eig函数求解矩阵A的特征向量和特征值,得特征向量:

V=,特征值=3.0183

对判断矩阵作一致性评价:

从而,因此断定该判断矩阵满足一致性要求。



将特征向量V进行归一化处理,即可将其作为各指标权值,即

,,

根据求出的权重值,我们将影响力指数Q的计算公式更正为:

(5.6)

将在前文所求得的上海世博会对GDP的贡献率、上海世博会对社

会消费品分零售总额的贡献率13%、上海世博会对就业的贡献率,

代入式5.6中得影响力指数:

Q=16.91

5.5利用奥运会对影响力评价模型进行检验

a.奥运会对北京市GDP增长的贡献率

北京奥运会的投资对GDP的增长的贡献率的模型,与上海世博会的模型完全相

同。网上搜集到的数据如下所示:

表9北京市人均消费与收入

年份(年)人均消费(元)人均收入(元)

200412200.417116.5

200513244.219533.3

20061482522417

11



20071533024576

20081646027678

表10北京市2004—2008年GDP值

年份(年)20042005200620072008

GDP(亿元)6060.36886.37861.09353.310488.0

经计算,奥运会的投资对北京市GDP的贡献率为

10.90%与世博会对上海GDP的影响进行比较,可以说明,在对GDP增长

的贡献上,上海世博会影响的更大些。

b.奥运会对北京市就业的贡献率

通过网上资料显示,奥运会带来的就业人数为180万人,而2008年北京的总

的就业人数为508.3万人,因此,我们可以得出奥运会对北京就业的贡献率为:

35.43%

与世博会的就业贡献率相比,奥运会带来了更多的就业机会。

c.奥运会对北京市社会消费品零售总额的贡献率

通过上网查阅从1996年到2003年各年北京市社会消费品零售的总额,利用

GM(1,1)模型,运用同样的方法预测出了在不举办奥运会的情况下北京市2004到

2008年社会消费品零售总额值为15575.6亿元,而网上查阅出2004到2009年北

京实际社会消费品零售总额值为17193.8亿元。



图21996年至2008年北京市社会消费品零售额实际值和预测值

奥运会对社会消费品零售总额贡献率:

实际



(实际估计)实际



9.41%

上述数据说明北京奥运会的召开也拉动了社会消费品零售的总额,对这一拉动

作用进行了量化,即得出贡献率为9.41%.通过与上海世博会对社会消费品零售总额

0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

3000.0

3500.0

4000.0

4500.0

5000.0

1996199719981999200020012002200320042005200620072008

实际社会消费品零售总额

预测社会消费品零售总额

12



贡献率进行比较,我们得出2010年上海世博会对社会消费品零售总额的贡献率要大

于北京奥运会,因此,可以说明世博会在社会消费品零售总额方面的影响力是较大。

d.北京奥运会的经济影响力指数:

北京

综合来看,北京市奥运会对经济的影响力并不如上海市世博会。这与实际上北

京市奥运会作为体育盛会,经济拉动影响有限的性质相吻合。经济影响力指数可以

正确的衡量会展的经济影响力。















13



六、模型评价与推广

模型的优点:

(1)模型一运用了经济学中的凯恩斯乘数效应,使该模型的建立有理论依据作

支撑,且有助于对模型的结果进行分析。

(2)模型三是将世博会的影响力与奥运会作对比,使得世博会的影响力更具有

对比性和直观性。

(3)本文中的模型还可以推广到类似其他的重大活动的影响力评估体系中,并

且主要是该重大活动对于经济的影响。

模型的缺点:

(1)模型一用到的凯恩斯乘数仅考虑了投资和经济总量增长的关系,没有考虑

各行业(部门)之间相互作用的结构关系,因此,问题一的模型有一定的片面性。

(2)本文计算出的投资乘数所发挥的作用会持续一个相对较长的的时间,并不

只是在举办的当年,而在模型一、二中并没有考虑这个延迟效应。

(3)问题二的模型仅考虑了世博会投资的就业效应,并未考虑2010年世博会

举办期间外地游客消费所引发的GDP和就业变化。

模型的推广:

1.我们现在定义的“影响力指数”只有两个影响指标,但还有许多影响指标是

可以根据权重加入现有的模型中来的,比如会展的文化效应带来的间接经济收益,

会展旅游业带动的消费,会展建设促进的城市基础建设等因素,使评价模型更加完

善,对影响力的评估更加准确。

2.目前建立的对世博会的评价模型并不受“世博会”本身的限制,对北京奥运

会影响力的评估,特别是对GDP的评估,与实际相差不大,即证明该模型可以推广

以用于各类大型会展的经济影响力评估,为申办提供建议。

七、参考文献

[1]毛新雅,王桂新.上海世博会投资的就业效应探析.《中国人口科学》,2005年增



[2]杨路红,陈佩英.上海世博的乘数效应.《上海管理学科》:2003第三期,第九页

-第十页

[3]姜启源,叶俊.数学模型.—北京:高等教育出版社,2003.8

[4]厉以宁,西方经济学.--北京:高等教育出版社,2000.8

[5]求是科技.MATLAB7.0从入门到精通.—北京:人民邮电出版社,2006.3



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八、附件





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