節(jié)能減排數(shù)學建模論文

1、<p>　　莈蒅薈螂芄薅蝕羈膀薄螃螀肆薃蒂羆肂薂蚅衿莀薁螇肄芆薀衿袇膂蕿蕿肂肈蕿蟻裊莇蚈螃肁芃蚇袆襖腿蚆薅聿膅節(jié)螈羂肁節(jié)袀膇莀芁薀羀芆芀螞膆膂艿螄羈肈莈袇螁莆莇薆羇節(jié)莇蝿螀羋莆袁肅膄蒞薁袈肀莄蚃肅荿莃螅袆芅莂袈肂膁蒁薇襖肇蒁蠆肀羃蒀袂袃莁葿薁膈芇蒈蚄羈膃蕆螆膆聿蒆袈罿莈蒅薈螂芄薅蝕羈膀薄螃螀肆薃蒂羆肂薂蚅衿莀薁螇肄芆薀衿袇膂蕿蕿肂肈蕿蟻裊莇蚈螃肁芃蚇袆襖腿蚆薅聿膅節(jié)螈羂肁節(jié)袀膇莀芁薀羀芆芀螞膆膂艿螄羈肈莈袇螁莆莇薆羇節(jié)莇蝿螀羋

2、莆袁肅膄蒞薁袈肀莄蚃肅荿莃螅袆芅莂袈肂膁蒁薇襖肇蒁蠆肀羃蒀袂袃莁葿薁膈芇蒈蚄羈膃蕆螆膆聿蒆袈罿莈蒅薈螂芄薅蝕羈膀薄螃螀肆薃蒂羆肂薂蚅衿莀薁螇肄芆薀衿袇膂蕿蕿肂肈蕿蟻裊莇蚈螃肁芃蚇袆襖腿蚆薅聿膅節(jié)螈羂肁節(jié)袀膇莀芁薀羀芆芀螞膆膂艿螄羈肈莈袇螁莆莇薆羇節(jié)莇蝿螀羋莆袁肅膄蒞薁袈肀莄蚃肅荿莃螅袆芅莂袈肂膁蒁薇襖肇蒁蠆肀羃蒀袂袃莁葿薁膈芇蒈蚄羈膃蕆螆膆聿蒆袈罿莈蒅薈螂芄薅蝕羈膀薄螃螀肆薃蒂羆肂薂蚅衿莀薁螇肄芆薀衿袇膂蕿蕿肂肈蕿蟻裊莇蚈螃肁芃蚇袆襖腿

3、蚆薅聿膅節(jié)螈羂肁節(jié)袀膇莀芁薀羀芆芀螞膆膂艿螄羈肈莈袇螁莆莇薆羇節(jié)莇蝿螀羋莆袁肅膄蒞薁袈肀莄蚃肅荿莃螅袆芅莂袈肂膁蒁薇襖肇蒁蠆肀羃蒀袂袃莁葿薁膈</p><p><b>　　節(jié)能減排</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文根據(jù)已有數(shù)據(jù)建立綜合評價模型分析往年空氣質量水平，并建立灰色預測模型

4、預測未來環(huán)境發(fā)展趨勢，以便采取相應的節(jié)能減排措施改善空氣質量。</p><p>　　對于問題一，通過查找數(shù)據(jù)資料可知，可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮是導致大氣污染的主要指標，根據(jù)所給的空氣質量指數(shù)公式將全國各省會城市的3項指標綜合轉化為各年份各城市空氣質量指數(shù)，利用進行排序，得出結論。對2012年各地區(qū)大氣污染狀況進行分析比較，通過進行數(shù)據(jù)整理歸類，利用擬合方法預測2012年的3項指標的含量，建立基于主成分分析

5、的綜合評價模型，得出各項指標的權重。運用編程得到各地區(qū)空氣質量水平綜合評價值以及排序結果（見圖一），按等級分類對結果進行分析比較。</p><p>　　對于問題二，建立灰色預測模型，利用2005-2007年的數(shù)據(jù)預測2008-2010年可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮的含量，根據(jù)問題一中所求三個指標的權重，將預測數(shù)據(jù)進行加權平均得出2005-2010年空氣質量水平，并畫出折線圖，觀察圖像得出：若不采取節(jié)能減排工作

6、，我國大氣環(huán)境的發(fā)展趨勢不容樂觀。</p><p>　　對于問題三，采用與問題二相同的處理數(shù)據(jù)的方法，得出各年份的實際值與預測值的加權平均值，并在同一圖中畫出折線圖，通過比較分析采取節(jié)能減排與未采取節(jié)能減排的空氣質量發(fā)展趨勢，得出采取節(jié)能減排明顯改善了空氣質量。</p><p>　　對于問題四，通過分別對2005-2010年的31個城市的3項指標進行繪圖，通過觀察折線圖的走向、污染物指標的

7、變化趨勢對比分析出節(jié)能減排前后各省份環(huán)境質量的變化。最后建立綜合評價模型，利用全國年均污染指標算出全國整體的污染狀況并繪成折線圖，通過觀察折線圖的走向分析出節(jié)能減排實施后全國總體大氣環(huán)境質量得到明顯改善。</p><p>　　最后，對模型優(yōu)缺點進行了系統(tǒng)評價與改進，并給出一些可行性意見。</p><p>　　關鍵字： 污染指標 灰色預測模型 綜合評價模型 擬合</p

8、><p><b>　　一、問題重述</b></p><p>　　環(huán)境保護是重大民生問題，隨著社會對環(huán)境保護的日益重視，人們越來越重視環(huán)境的改善，工業(yè)革命以來，世界各國尤其是西方國家經濟的飛速發(fā)展是以大量消耗能源資源為代價的，并且造成了生態(tài)環(huán)境的日益惡化。</p><p>　　節(jié)約能源資源，保護生態(tài)環(huán)境，已成為世界人民的廣泛共識。我國從2007年8月

9、起，中央財政開始實施節(jié)能減排工作，既是對人類社會發(fā)展規(guī)律認識的不斷深化，也是積極應對全球氣候變化的迫切需要?！秶窠洕蜕鐣l(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》提出了“十一五”期間單位國內生產總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標。根據(jù)這兩個指標，如中國GDP年均增長一成，五年內就需要節(jié)能六億噸標準煤，減排二氧化硫六百二十多萬噸、化學需氧量五百七十多萬噸。</p><p>　　試根據(jù)我國近年污染物

10、總量減排和大氣環(huán)境相關數(shù)據(jù)，并結合經濟發(fā)展情況，根據(jù)附錄中的數(shù)據(jù)，結合你們收集到的相關資料，建立數(shù)學模型，完成以下問題：</p><p>　　1、建立模型對全國各省會城市的大氣環(huán)境質量做出定量的綜合評價，并對2012年各地區(qū)大氣的污染狀況進行分析比較。</p><p>　　2、假如不采取節(jié)能減排，依照過去幾年的主要統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對我國大氣環(huán)境的發(fā)展趨勢做出預測分析，</p>&l

11、t;p>　　3、建立模型分析討論節(jié)能減排對大氣環(huán)境質量改善所起作用。</p><p>　　4、建立模型對節(jié)能減排實施前后各省會城市大氣環(huán)境質量改善情況進行科學分析。</p><p><b>　　二、問題分析</b></p><p><b>　　2.1 背景分析</b></p><p>　　隨著

12、社會對環(huán)境保護的日益重視，人們越來越重視環(huán)境的改善，工業(yè)革命以來，世界各國尤其是西方國家經濟的飛速發(fā)展是以大量消耗能源資源為代價的，并且造成了生態(tài)環(huán)境的日益惡化，尤其是城市空氣質量，顆粒物也成為影響城市空氣質量的主要污染物，部分城市二氧化硫污染嚴重，南方地區(qū)酸雨污染較重，酸雨控制區(qū)內90%以上的城市出現(xiàn)了酸雨，因此節(jié)約能源資源，保護生態(tài)環(huán)境成為當今的主要課題，如何根據(jù)已有的數(shù)據(jù)分析預測未來的環(huán)境污染狀況，采取怎樣的措施才能提高空氣環(huán)境質

13、量已成為當今迫切需要解決的問題。</p><p><b>　　2.2 問題分析</b></p><p>　　2.2.1 對問題一的分析</p><p>　　建立模型對全國各省會城市的大氣環(huán)境質量做出定量的綜合評價，首先查找2004年到2010年全國各省會城市大氣環(huán)境質量數(shù)據(jù)，可知可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮是導致大氣環(huán)境污染的主要指標，根據(jù)

14、所給公式：</p><p>　　將2004年到2010年全國各省會城市的可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮綜合轉化為各年份各城市空氣質量指數(shù)，利用進行排序，得出結論。</p><p>　　要對2012年各地區(qū)大氣污染狀況進行分析比較，由于已知數(shù)據(jù)只有2004年到2010年的，可利用擬合的方法預測得出2012年的可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮的數(shù)據(jù)，在建立基于主成分分析的綜合評價模型，得出可

15、吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮的權重，運用編程得到各地區(qū)空氣質量水平綜合評價值以及排序結果，并對結果進行分析比較。</p><p>　　2.2.2 對問題二的分析</p><p>　　不采取節(jié)能減排依照過去幾年的主要統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對我國大氣環(huán)境的發(fā)展趨勢做出預測分析，建立灰色預測模型[1]，利用2005-2007年的數(shù)據(jù)預測2008-2010年可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮的數(shù)值，再根據(jù)問題

16、一中所得的可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮的權重，將預測數(shù)據(jù)進行加權平均得出2005-2010年空氣質量水平，并畫出折線圖，觀察圖像得出未采取節(jié)能減排工作我國大氣環(huán)境發(fā)展趨勢。</p><p>　　2.2.3 對問題三的分析</p><p>　　基于問題二，討論節(jié)能減排對大氣環(huán)境質量改善所起的作用，采用與問題二相同的處理數(shù)據(jù)的方法，得出各年份的實際值與預測值的加權平均值，并在同一圖中畫出折

17、線圖，并比較分析采取節(jié)能減排與為采取節(jié)能減排的空氣質量發(fā)展趨勢。</p><p>　　2.2.4 對問題四的分析</p><p>　　問題要求對節(jié)能減排實施前后各省會城市大氣環(huán)境質量改善情況進行科學分析，根據(jù)題中給出的我國從2007年8月起，中央財政開始實施節(jié)能減排工作這一信息，可以看出問題四就是要求我們對07年前后各省會城市大氣環(huán)境質量進行對比，可通過運用，分別對05年到10年的31個城

18、市的可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、和達到及好于二級的天數(shù)3項指標進行繪圖，即可明顯的看出實施節(jié)能減排工作前后各省會城市污染物指標的變化趨勢，進而對比分析出節(jié)能減排對各地區(qū)環(huán)境質量的影響。再建立綜合評價模型[5]，利用全國年均污染指標定量計算出全國整體的污染狀況并繪成折線圖，即可通過觀察折線圖的走向分析出節(jié)能減排實施前后全國總體大氣環(huán)境質量改善情況。</p><p><b>　　三、模型假設</

19、b></p><p>　　假設可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮是影響空氣質量的主要污染物，其他因素可忽略不計；</p><p>　　所有數(shù)據(jù)均正確可靠，無人為性錯誤；</p><p>　　假設從2004年開始不會發(fā)生環(huán)境突變問題。</p><p>　　四、符號說明及名詞解釋</p><p><b>　　

20、符號說明：</b></p><p><b>　　名詞解釋：</b></p><p>　?。耗Ｐ褪?階方程，包含有1個變量的灰色模型。</p><p>　　五、模型的建立與求解</p><p>　　5.1 問題一的建立與求解</p><p>　　5.1.1建立模型對全國各省會城市的大氣

21、環(huán)境質量做出定量的綜合評價</p><p>　　首先假設影響大氣環(huán)境質量問題的主要因素有可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮（由問題二的主成分分析也可得出此結論），查找2004年到2010年全國各省會城市大氣環(huán)境質量數(shù)據(jù)（見附錄）。</p><p><b>　　根據(jù)所給公式：</b></p><p>　　分別計算出各個年份各個省會的三個指標的，再根

22、據(jù)公式：</p><p>　?。ㄆ渲袨榭諝赓|量分指數(shù)，為污染物項目，在此題中，分別代表可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮），計算出結果，然后將數(shù)據(jù)用進行排序，得到的結果排序柱形圖為：</p><p>　　圖1 31個省會空氣質量柱形圖</p><p>　　通過圖發(fā)現(xiàn)，?？诤屠_的空氣質量處于三級標準，而北京、蘭州、重慶、烏魯木齊等的空氣質量處于一級標準。根據(jù)空氣質量

23、指標等級表可知北京、蘭州、重慶等10個城市處于一級標準，空氣質量令人滿意，基本無空氣污染，各類人群可正常活動；天津、西安以及南京等19個城市處于二級標準，空氣質量可以接受，但某些污染物可能對極少數(shù)異常敏感人群健康有較弱影響，極少數(shù)異常敏感人群應減少戶外活動；海口和拉薩處于三級標準，易感人群癥狀有輕度增加，健康人群出現(xiàn)刺激狀況，兒童、老年人以及心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病患者應減少長時間、高強度鍛煉。從另一角度出發(fā)，可得31個省會城市空氣質量分級

24、比例如下：</p><p>　　圖2 31個省會城市空氣質量分級比例圖</p><p>　　即31個城市中達到或優(yōu)于一級以上的占32%，達到或優(yōu)于二級占61%，三級以及三級以下的占7%。顯然大部分城市空氣質量狀況優(yōu)于二級，整體良好。</p><p>　　5.1.2 對2012年各地區(qū)大氣污染狀況進行分析比較</p><p>　　由于已知數(shù)據(jù)

25、只有2005年到2010年的，要對2012年各地區(qū)大氣污染狀況進行分析比較，利用05年到10年的數(shù)據(jù)進行擬合，運用編程擬合得到2012年的相關數(shù)據(jù)如下表（只顯示出14個城市的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)見附錄）：</p><p>　　表1 2012年預測數(shù)據(jù)圖</p><p>　　對2012年各省會的空氣質量進行分析比較，建立基于主成分分析的綜合評價模型，此題中選可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮為影響

26、城市空氣質量的主成分，利用對這三個指標進行主成分分析，相關系數(shù)矩陣的特征值[3]以及貢獻率為：</p><p>　　表2 相關系數(shù)矩陣的特征值以及貢獻率</p><p>　　從此表看出效果很好，用這三個指標進行綜合評價，三個特征值對應的特征向量：</p><p>　　表3 三個特征值對應的特征向量</p><p>　　由此得到三個指標分別為

27、：</p><p>　　從系數(shù)可看出反映了可吸入顆粒的比重，反映了二氧化硫的比例，反映了二氧化氮的比例，把各地區(qū)原始三個指標的標準化數(shù)據(jù)代入三個指標的表達式，就可以得出各個省會的三個主成分值，分別以三個主成分的貢獻率為權重，構建主成分綜合評價模型：</p><p>　　將各地區(qū)的可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮的數(shù)據(jù)代入上式，可得到各地區(qū)空氣質量水平綜合評價值以及排序結果如下表：</

28、p><p>　　表4 各地區(qū)空氣質量水平綜合評價值以及排序</p><p>　　通過結果發(fā)現(xiàn)， 2012年烏魯木齊、蘭州、武漢的空氣質量綜合水平良好，海口、拉薩以及南寧的空氣質量水平有待改善。</p><p>　　5.2 問題二的模型建立與求解</p><p>　　5.2.1模型的建立</p><p>　　不采取節(jié)能減排依

29、照過去幾年的主要統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對我國大氣環(huán)境的發(fā)展趨勢做出預測分析，建立灰色預測模型。由已知數(shù)據(jù)，對于2005-2007年某項指標記為矩陣，每年的各數(shù)據(jù)值記為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　對作一次累加，則</b></p><p><b>　　記：</b><

30、;/p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　取的加權均值，則：</b></p><p><b>　　為確定參數(shù)，記：</b></p><p><b>　　（3）</b></p><p>　　的白化微分方程方程

31、模型為：</p><p><b>　　（4）</b></p><p>　　其中是發(fā)展灰度，是內生控制灰度。</p><p><b>　　由于</b></p><p>　　取為灰導數(shù)，為背景值，則方程的灰微分方程為：</p><p><b>　　或</b>

32、</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　即矩陣形式為：</b></p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　用最小二乘法求得參數(shù)的估計值為：

33、</p><p><b>　　（6）</b></p><p>　　于是方程有相應的（特解）：</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　由（7式）可以得到2012年的平均值為，則預測2012

34、年的總值為。</p><p>　　根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，可以統(tǒng)計計算出2012年的指標占全年總值的比例，即：</p><p><b>　　（8）</b></p><p>　　則，于是得出2012年的指標值。</p><p>　　5.2.2 模型的求解</p><p>　　以北京為例，計算可吸入顆粒的200

35、8-2010的預測值：</p><p>　　2005-2007數(shù)據(jù)為，運用編程得到2008-2010年可吸入顆粒的預測值為0.109418，0.112212，0.115141，將預測值與實際值進行比較如下表所示：</p><p>　　表5 可吸入顆粒預測值與實際值</p><p>　　用相同的方法計算二氧化硫的2008-2010的預測值，2005-2007數(shù)據(jù)為：&

36、lt;/p><p>　　運用編程得到2008-2010年二氧化硫的預測值為：0.05472，0.056117，0.057583，將預測值與實際值進行比較如下表所示：</p><p>　　表6 二氧化硫預測值與實際值</p><p>　　同理可以得出二氧化氮預測值與實際值如下表：</p><p>　　表7 二氧化氮預測值與實際值</p>

37、<p>　　由第一題算出這三個主成分的權重分別為0.625007、0.230594、0.144399，將以上三表的預測數(shù)據(jù)進行加權平均，運用得到2005-2010年空氣質量水平數(shù)據(jù)如下表：</p><p>　　表8 2005-2010年空氣質量水平數(shù)據(jù)</p><p>　　將2007年之前的數(shù)據(jù)（未采取節(jié)能減排工作）與2008-2010年的數(shù)據(jù)組合畫圖，得到未采取節(jié)能減排工

38、作我國大氣環(huán)境發(fā)展趨勢圖</p><p>　　圖3 未采取節(jié)能減排工作我國大氣環(huán)境發(fā)展趨勢圖</p><p>　　由圖可知若不采取節(jié)能減排工作，我國大氣環(huán)境污染程度隨時間的增加而越來越嚴重，所以，我國大氣環(huán)境的發(fā)展趨勢不容樂觀。</p><p>　　5.3 問題三模型的建立與求解</p><p>　　基于問題二，討論節(jié)能減排對大氣環(huán)境質量改善

39、所起的作用，由第一題算出這三個主成分的權重分別為0.625007、0.230594、0.144399，將問題二中的表（5）到表（7）的實際值與預測值相同的方法進行加權平均，得到如下表：</p><p>　　表9 各年份的實際值與預測值的加權平均值</p><p>　　將各年份加權平均后的預測值與實際值利用編程畫圖，得到未采取節(jié)能減排工作我國大氣環(huán)境發(fā)展與采取節(jié)能減排后的對比趨勢圖，如下：

40、</p><p>　　圖表 4未采取節(jié)能減排工作的大氣環(huán)境發(fā)展與采取節(jié)能減排后對比趨勢圖</p><p>　　由圖（4）可知未采取節(jié)能減排工作使我國大氣環(huán)境發(fā)展污染程度越來越嚴重，而采取節(jié)能減排工作我國大氣環(huán)境發(fā)展污染程度越來越低，節(jié)能減排極大的改善了我國的大氣環(huán)境質量，也顯示出節(jié)能減排的重要性。</p><p>　　5.4問題四的模型的建立與求解</p>

41、;<p>　　針對于問題要求對節(jié)能減排實施前后各省會城市大氣環(huán)境質量改善情況進行科學分析，可通過運用分別對05年到10年的31個城市的可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮這3項指標和達到及好于二級的天數(shù)進行繪圖，基于所繪圖過多這一問題，可根據(jù)第一問中對各城市的排名選取出北京（圖5），拉薩（圖6）等具有代表性城市的污染物折線圖。</p><p>　　圖 5 05年至10年烏魯木齊4項指標的變化折線圖&l

42、t;/p><p>　　圖 6 05年至10年北京4項指標的變化折線圖</p><p>　　根據(jù)烏魯木齊、北京等空氣質量綜合水平較好城市的污染物變化折線圖可看出，節(jié)能減排實施前可吸入顆粒物成穩(wěn)步增長趨勢，而節(jié)能減排實施后可吸入顆粒物仍會上升一段時間，從08年開始才會逐步減少，說明節(jié)能減排對空氣質量綜合水平較好城市可吸入顆粒物的影響是漸進過程；而對二氧化硫來說，從烏魯木齊07年二氧化硫的含量顯著

43、下降可看出節(jié)能減排對空氣質量綜合水平較好城市二氧化硫的影響是立竿見影的；然而，從圖中二氧化氮平穩(wěn)的走勢可看出節(jié)能減排對空氣質量綜合水平較好城市二氧化氮含量的影響是并不顯著的；從達到及好于二級的天數(shù)的折線圖走勢可看出節(jié)能減排對此類城市環(huán)境的改善是顯著的。</p><p>　　圖 7 05年至10年南昌4項指標的變化折線圖</p><p>　　通過對南昌等空氣質量綜合水平一般城市的污染物變化

44、折線圖可看出，節(jié)能減排實施前可吸入顆粒物，二氧化硫基本保持穩(wěn)定，而節(jié)能減排實施后可吸入顆粒物仍沒有明顯變化，說明節(jié)能減排對空氣質量綜合一般城市可吸入顆粒物及二氧化硫的影響是不顯著的；而從二氧化氮的走勢來看，節(jié)能減排實施后二氧化氮的含量不但沒有減少反而增加了，說明節(jié)能減排對二氧化氮的含量并沒有起到減少的作用；從達到及好于二級的天數(shù)的折線圖走勢可看出節(jié)能減排對此類城市的環(huán)境影響并不是顯著的。</p><p>　　圖

45、8 05年至10年拉薩4項指標的變化折線圖</p><p>　　通過對拉薩等空氣質量綜合水平較差城市的污染物變化折線圖可看出，節(jié)能減排實施前可吸入顆粒物的含量是穩(wěn)步減少的，而節(jié)能減排實施后可吸入顆粒物顯著減少，說明節(jié)能減排降低了空氣質量綜合較差城市的可吸入顆粒物濃度；而從二氧化硫及二氧化氮的走勢來看，節(jié)能減排實施后二氧化硫及二氧化氮的含量基本沒有變化，說明節(jié)能減排對二氧化氮及二氧化氮的含量影響并不是顯著的；從達

46、到及好于二級的天數(shù)的折線圖走勢可看出節(jié)能減排整體改善了此類城市的環(huán)境。</p><p>　　最后運用綜合評價模型，將全國年均污染指標定量計算出全國各年的污染狀況并繪成折線圖（圖9），即可通過觀察折線圖的走向分析出節(jié)能減排實施前后全國總體大氣環(huán)境質量改善情況。</p><p>　　圖 9 05年至10年烏魯木齊4項指標的變化折線圖</p><p>　　通過對全國平均

47、空氣質量綜合水平較好城市的污染物變化折線圖可看出，節(jié)能減排實施前可吸入顆粒物，二氧化硫及二氧化氮的含量是基本穩(wěn)定的，而節(jié)能減排實施后三項指標的含量均有所減少，說明節(jié)能減排從總體上減少三項指標的含量，提高了空氣質量；而從達到及好于二級的天數(shù)的折線圖走勢也可看出節(jié)能減排整體改善了城市的環(huán)境。</p><p><b>　　六、模型評價</b></p><p><b&g

48、t;　　6.1模型的優(yōu)點：</b></p><p>　　利用擬合的方法預測得出2012年吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮的數(shù)據(jù)，并建立了基于主成分分析的綜合評價模型進行排序，使結果更準確。</p><p>　　建立灰色預測模型，預測數(shù)據(jù)，并用畫折線圖，將采取節(jié)能減排與未采取節(jié)能減排的空氣質量數(shù)據(jù)畫到同一折線圖當中，更直觀的比較兩者的差別。</p><p>

49、　　合理的選取幾個有代表意義的城市進行分析比較，結果更具有代表性，簡單明了。</p><p>　　6.2 模型的不足：</p><p>　　由于所查數(shù)據(jù)的限制，第一題中人為的將吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮作為影響空氣環(huán)境質量的主要因素，存在誤差。</p><p>　　只搜集04年到10年的各指標數(shù)據(jù)，預測結果存在誤差。</p><p>&l

50、t;b>　　6.3 模型改進：</b></p><p>　　將各城市各年份可吸入顆粒、二氧化硫以及二氧化氮的走勢與加權平均后的走勢進行分析，使結果更加精確。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　[1] 胡運權，運籌學基礎及運用（第四版）[]，高等教育出版社，2008。</p>&

51、lt;p>　　[2] 運用排隊論評價業(yè)務流程效率的方法及模型研究[J]，商業(yè)研究，2004，(17):90~94。</p><p>　　[3] 汪浩，嚴偉，典型AQM算法的性能評價模型[J]，計算機學報,2006,29（4）:552~560。</p><p>　　[4] 茆詩松，程依明，濮曉龍，概率論與數(shù)理統(tǒng)計教程[M], 高等教育出版社，2008。</p><p

52、>　　[5] 宗大華，宋濤，操作系統(tǒng)教程[J]，人民郵電出版社，2008。</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　2004年到2010年全國各省會城市大氣環(huán)境質量數(shù)據(jù)：</p><p>　　2004年 2005年 2006年 2007年 &l

53、t;/p><p>　　2008年 2009年 2010年</p><p>　　各省會城市空氣質量數(shù)據(jù)及排序：</p><p>　　2012年預測數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　程序一：（擬合）</b></p><p>

54、　　A=zeros(31,4);</p><p>　　for j=1:4;</p><p>　　for i=1:31;</p><p><b>　　y05(i,j);</b></p><p><b>　　y06(i,j);</b></p><p><b>　　y07

55、(i,j);</b></p><p><b>　　y08(i,j);</b></p><p><b>　　y09(i,j);</b></p><p><b>　　y10(i,j);</b></p><p>　　x0=[05 06 07 08 09 10];</

56、p><p>　　y0=[y05(i,j) y06(i,j) y07(i,j) y08(i,j) y09(i,j) y10(i,j)]; </p><p>　　a=polyfit(x0,y0,1);</p><p>　　y12=polyval(a,12)</p><p>　　A(i,j)=y12;</p><p><b

57、>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　A</b></p><p><b>　　程序二：(預測)</b></p><p><b>　　%預測</b></p><p&

58、gt;　　clc,clear </p><p>　　load han1.txt </p><p>　　m=size(han1,2); </p><p>　　x0=mean(han1,2); </p><p>　　x1=cumsum(x0) </p><p>　　alpha=0.4;n=length(x0);

59、 </p><p>　　z1=alpha*x1(2:n)+(1-alpha)*x1(1:n-1) </p><p>　　Y=x0(2:n);B=[-z1,ones(n-1,1)]; </p><p>　　ab=B\Y </p><p>　　x_hat=(x0(1)-ab(2)/ab(1))*(exp(-ab(1)*n)-exp(-ab

60、(1)*(n-1)))</p><p>　　z=m*x_hat </p><p>　　u=sum(han1)/sum(sum(han1)) </p><p><b>　　v=z*u </b></p><p>　　程序三：（基于主成分分析綜合評價模型的城市排序）</p><p>　　clc,c

61、lear </p><p>　　load gj.txt %把原始數(shù)據(jù)保存在純文本文件gj.txt中 </p><p>　　gj=zscore(gj); %數(shù)據(jù)標準化 </p><p>　　r=corrcoef(gj); %計算相關系數(shù)矩陣 %下面利用相關系數(shù)矩陣進行主成分分析，x的列為r的特征向量，即主成分的系數(shù) </p><p>　　

62、[x,y,z]=pcacov(r) %y為r的特征值，z為各個主成分的貢獻率 </p><p>　　f=repmat(sign(sum(x)),size(x,1),1); %構造與x同維數(shù)的元素為±1的矩陣 </p><p>　　x=x.*f; %修改特征向量的正負號，每個特征向量乘以所有分量和的符號函數(shù)值 </p><p>　　num=3; %num為

63、選取的主成分的個數(shù) </p><p>　　df=gj*x(:,1:num); %計算各個主成分的得分 </p><p>　　tf=df*z(1:num)/100; %計算綜合得分 </p><p>　　[stf,ind]=sort(tf,'descend'); %把得分按照從高到低的次序排列 </p><p>　　stf=

64、stf', ind=ind'</p><p><b>　　此程序運行結果：</b></p><p><b>　　x =</b></p><p>　　-0.6265 0.0565 0.7773</p><p>　　-0.5614 0.6591 -0.5004<

65、;/p><p>　　-0.5406 -0.7500 -0.3812</p><p><b>　　y =</b></p><p><b>　　1.8750</b></p><p><b>　　0.6918</b></p><p><b>　　

66、0.4332</b></p><p><b>　　z =</b></p><p><b>　　62.5007</b></p><p><b>　　23.0594</b></p><p><b>　　14.4399</b></p>

67、<p><b>　　stf =</b></p><p>　　Columns 1 through 12</p><p>　　2.6001 1.2494 0.8841 0.8644 0.7060 0.5387 0.5297 0.4007 0.3073 0.2783 0.2155 0.1852<

68、;/p><p>　　Columns 13 through 24</p><p>　　0.1832 0.1400 0.1186 0.0502 -0.0251 -0.0548 -0.0801 -0.1436 -0.1907 -0.2818 -0.3678 -0.3898</p><p>　　Columns 25 throug

69、h 31</p><p>　　-0.3965 -0.4960 -0.5374 -0.9629 -1.2492 -1.9240 -2.1518</p><p><b>　　ind =</b></p><p>　　Columns 1 through 21</p><p>　　31 28 1

70、7 27 16 1 8 11 14 23 6 2 10 7 25 29 3 19 18 9 22</p><p>　　Columns 22 through 31</p><p>　　24 15 5 12 4 30 13 20

71、 26 21</p><p><b>　　程序四：（作圖）</b></p><p>　　x=[2005 2006 2007 2008 2009 2010];</p><p>　　y1=[0.0836 0.0859 0.0814 0.0774 0.0754 0.0749];</p><

72、p>　　y2=[ 0.0836 0.0859 0.0814 0.0872 0.0895 0.0918];</p><p>　　plot(x,y1,'r');</p><p><b>　　hold on;</b></p><p>　　plot(x,y2);</p><p>

73、;<b>　　grid on</b></p><p>　　legend ('藍色線為預測','紅色線為真實',1);</p><p><b>　　目錄 </b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　

74、一、問題重述2</b></p><p><b>　　二、問題分析2</b></p><p>　　2.1 背景分析2</p><p>　　2.2 問題分析2</p><p>　　2.2.1 對問題一的分析2</p><p>　　2.2.2 對問題二的分析3</p>

75、<p>　　2.2.3 對問題三的分析3</p><p>　　2.2.4 對問題四的分析3</p><p><b>　　三、模型假設3</b></p><p>　　四、符號說明及名詞解釋4</p><p><b>　　符號說明：4</b></p><p&g

76、t;<b>　　名詞解釋：4</b></p><p>　　五、模型的建立與求解4</p><p>　　5.1 問題一的建立與求解4</p><p>　　5.1.1建立模型對全國各省會城市的大氣環(huán)境質量做出定量的綜合評價4</p><p>　　5.1.2 對2012年各地區(qū)大氣污染狀況進行分析比較5</p&

77、gt;<p>　　5.2 問題二的模型建立與求解7</p><p>　　5.2.1模型的建立7</p><p>　　5.2.2 模型的求解8</p><p>　　5.3 問題三模型的建立與求解9</p><p>　　5.4問題四的模型的建立與求解10</p><p><b>　　六、模

78、型評價12</b></p><p>　　6.1模型的優(yōu)點：12</p><p>　　6.2 模型的不足：12</p><p>　　6.3 模型改進：12</p><p><b>　　七、參考文獻13</b></p><p>　　羇膁蚃襖肀莇蕿袃膂膀蒅袂袂蒞莁羈羄膈蝕羈肆莄薆羀

79、艿膆薂罿羈蒂蒈薅肁芅莄薄膃蒀螞薄袃芃薈薃羅蒈蒄螞肇芁莀蟻腿肄蠆蝕衿芀蚅蠆肁肂薁蚈膄莈蕆蚈袃膁莃蚇羆莆螞蚆肈腿薈螅膀莄蒄螄袀膇莀螃羂莃莆螂膅芅蚄螂襖蒁薀螁羇芄蒆螀聿葿莂蝿膁節(jié)蟻袈袁肅薇袇羃芀蒃袇肅肅葿袆裊荿蒞裊羇膁蚃襖肀莇蕿袃膂膀蒅袂袂蒞莁羈羄膈蝕羈肆莄薆羀艿膆薂罿羈蒂蒈薅肁芅莄薄膃蒀螞薄袃芃薈薃羅蒈蒄螞肇芁莀蟻腿肄蠆蝕衿芀蚅蠆肁肂薁蚈膄莈蕆蚈袃膁莃蚇羆莆螞蚆肈腿薈螅膀莄蒄螄袀膇莀螃羂莃莆螂膅芅蚄螂襖蒁薀螁羇芄蒆螀聿葿莂蝿膁節(jié)蟻袈袁肅薇袇

80、羃芀蒃袇肅肅葿袆裊荿蒞裊羇膁蚃襖肀莇蕿袃膂膀蒅袂袂蒞莁羈羄膈蝕羈肆莄薆羀艿膆薂罿羈蒂蒈薅肁芅莄薄膃蒀螞薄袃芃薈薃羅蒈蒄螞肇芁莀蟻腿肄蠆蝕衿芀蚅蠆肁肂薁蚈膄莈蕆蚈袃膁莃蚇羆莆螞蚆肈腿薈螅膀莄蒄螄袀膇莀螃羂莃莆螂膅芅蚄螂襖蒁薀螁羇芄蒆螀聿葿莂蝿膁節(jié)蟻袈袁肅薇袇羃芀蒃袇肅肅葿袆裊荿蒞裊羇膁蚃襖肀莇蕿袃膂膀蒅袂袂蒞莁羈羄膈蝕羈肆莄薆羀艿膆薂罿羈蒂蒈薅肁芅莄薄膃蒀螞薄袃芃薈薃羅蒈蒄螞肇芁莀蟻腿肄蠆蝕衿芀蚅蠆肁肂薁蚈膄莈蕆蚈袃膁莃蚇羆莆螞蚆肈腿薈螅