2022年第十一届认证杯数学中国数学建模国际赛小美赛：D题野生动物贸易是否应该长期禁止建模方案及代码实现-阿里云开发者社区

2022年第十一届认证杯数学中国数学建模国际赛小美赛：D题野生动物贸易是否应该长期禁止建模方案及代码实现

2024-08-07 44

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简介： 本文探讨了第十一届认证杯数学中国数学建模国际赛小美赛D题"野生动物贸易是否应该长期禁止"的建模方案及代码实现，分析了野生动物贸易数据，探讨了贸易量最多的群体和物种、贸易目的、历年贸易变化趋势，以及野生动物贸易与传染病疫情之间的潜在联系。

1 题目

野生动物市场被怀疑是当前疫情和2002年SARS疫情的源头，而食用野肉被认为是非洲埃博拉病毒的一个源头。新冠病毒被认为起源于武汉的一个野生动物市场，在新冠病毒爆发后，中国最高立法机构永久性地收紧了对野生动物交易的规定。一些科学家推测，一旦疫情结束，这一紧急措施将被取消。
从长远来看，野生动物产品贸易应该如何监管?一些研究人员希望全面禁止野生动物贸易，无一例外，而另一些人则表示，一些动物的可持续贸易是可能的，对依赖其谋生的人是有益的。据北京非营利组织企业家与生态学会估计，禁止食用野生动物可能会使中国经济损失500亿元人民币(合71亿美元)，并导致100万人失业。
中国武汉病毒学研究所的史正立和崔杰领导的一个团队，在追踪致命的SARS病毒的起源的过程中，终于在2017年找到了确凿的证据。在云南省一个偏远的洞穴里，病毒学家发现了一个马蹄形蝙蝠种群，它携带的病毒毒株具有2002年传染给人类的那种病毒的全部基因构建单元，这种病毒在全球造成近800人死亡。研究人员在2017年11月30日的《公共科学图书馆·病原体》杂志上报告称，这种致命菌株很容易从这样的蝙蝠种群中产生。另一个悬而未决的问题是，来自云南蝙蝠的病毒如何能够在1000公里外的广东传播给动物和人，而在云南本身却没有引起任何疑似病例。野生动物贸易就是答案。虽然野生动物在食用时被高温烹煮，但有些病毒很难存活，人类在野生动物市场上可能会接触到动物分泌物。他们警告说，这些成分已经为类似疾病再次出现做好了准备。
野生动物贸易有许多负面影响，其中最重要的是:
•人口的减少和灭绝
•入侵物种的引入
•向人类传播新疾病
在这里插入图片描述

我们使用CITES贸易数据库作为我的数据来源。该数据库包含2000多万份贸易记录，并且可以公开访问。附录是1990 - 2021年哺乳动物贸易的数据，完整的数据库还可以通过以下链接获取:
https://caiyun.139.com/m/i?0F5CKACoDDpEJ
要求你的团队建立合理的数学模型，分析数据，并解决以下问题:
1.哪些野生动物群体和物种的交易最多(就从野外捕获的活动物而言)?
2.这些动物贸易的主要目的是什么?
3.在过去20年(2003-2022年)，贸易发生了怎样的变化?
4.野生动物贸易是否与重大传染病疫情有关?

2 思路解析及代码实现

python代码

（1）对数据读取，并分析每列的含义


 0   Year                        年份
 1   App.                         
 2   Taxon                       种群 
 3   Class                       类别 
 4   Order                       订单
 5   Family                      科 
 6   Genus                       属，一级分类
 7   Importer                    进口
 8   Exporter                    出口 
 9   Origin                      源生地 
 10  Importer reported quantity  进口数量
 11  Exporter reported quantity  出口数量
 12  Term                        存活状态 
 13  Unit                        单位
 14  Purpose                     目的 
 15  Source                      来源

题目要求分析哪些野生动物群体和物种的交易最多(就从野外捕获的活动物而言)?

我理解的Source就是分为野外捕获（W）和饲养（U）的两种，题目的意思是要求选择Source=W的数据，分析种群数量分布和物种数量分布

在这里插入图片描述

（2）分析这些动物贸易的主要目的是什么?

可视化Purpose，并弄清楚每个字母表示的含义，结合论文进行分析原因
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

（3）在过去20年(2003-2022年)，贸易发生了怎样的变化？

获取2003到2022的数据，计算进口和出口平均数量，并可视化分析，结合论文以及疫情的发生时间进行分析

在这里插入图片描述

（4）野生动物贸易是否与重大传染病疫情有关?
ＲS，H1N1、禽流感发现，21世纪我国重大传染病病毒宿主多与畜禽和野生动物有关，故疫情本土发生威胁用当地畜禽存栏数(T3)、每万平方公里野生动植物保护投资额(T4)、每万平方公里野生动物疫源疫病检测站个数(T5)和清扫保洁面积占总面积比例(T6)这4个三级指标反映。–参考《我国重大传染病疫情风险评价及空间格局分析_项寅》
重大传染病疫情是指鼠疫、霍乱、非典(SAＲS)、甲流(H1N1、H5N1、H7N9等)、新冠肺炎(COVID－19)。
中国的重大传染病历史
1、1949年张家口鼠疫（1949年）
2、亚洲流感H2N2（1957年-1958年）
3、流脑大流行（1966年-1967年）
4、香港流感（1968年-1969年）
5、脊髓灰质炎（1955年-2000年）
6、乙型肝炎（1970年代起）
7、1977年俄国流感（1977年-1979年）
8、1988年上海市甲型肝炎大流行（1988年）
9、SARS事件（2002年-2003年）
10、2009年H1N1流感大流行（2009年-2010年)
11、COVID-19疫情（2019年-至今）
要根据野生动物贸易历史数据分析是否与重大传染病疫情相关，重点分析2002-2003的SAＲS，2009-2010的H1N1以及2019-至今的COVID-19，这几个已知和动物相关的疫情。
以下分析猎杀野生动物的数量对SARS等全球流行病发生概率的影响。根据猎杀的物种数量、易感者数量和接触率开发了此类爆发概率的数学模型。假设当地生物多样性的丧失和动物贩运率的增加，以及将动物贸易和运输到大城市，人与人之间传播的可能性更大，可能会大大增加此类疫情爆发的可能性。
将根据物种数量s和易感者数量X开发爆发概率模型。该模型假设每种类型的病原体都有一个传播系数β——具有（未知）概率分布的随机变量的实现。做出简化假设，即每个新物种恰好贡献一种新病原体，并且这些s个物种的β值在统计上是独立的。此外，我们假设每个物种的狩猎压力都足够大，以至于该物种中存在的任何现有病原体肯定会感染人类接触。
在这里插入图片描述