基于不同评价模型的中国典型城市空气质量分析

 2022-01-17 11:01

论文总字数:15558字

目 录

1引言 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

2方法介绍 2

2.1方法选择 2

2.2模糊评价法 2

2.2.1方法简介 2

2.2.2主要步骤 2

2.3熵权法 3

2.3.1方法简介 3

2.3.2主要步骤 3

2.4单因子评价法 4

3实证分析 4

3.1数据选择 4

3.2基于模糊评价法的空气质量分析 5

3.2.1确定权重 5

3.2.2综合评判 6

3.2.3评价结果 7

3.2.4方法评价 7

3.3基于熵权法的空气质量分析 8

3.3.1熵权法适用性分析 8

3.3.2指标的归一化处理 8

3.3.3计算熵权 9

3.3.4方法评价 10

3.4基于单因子评价法的空气质量分析 10

3.4.1空气质量评价准则 10

3.4.2样本分类 10

3.4.3方法评价 11

3.5三种评价方法的比较 11

3.6综合评价模型 12

3.6.1计算步骤 12

3.6.2样本分析 12

3.6.3方法评价 13

4结论 13

参考文献 15

致谢 16

基于不同评价模型的中国典型城市空气质量分析

宣建飞

, China

Abstract: In this paper, six main pollutants in 12 typical cities of China are taken as the research object, and the air quality is evaluated and analyzed by fuzzy evaluation, entropy weight and single factor pessimistic evaluation. By comparison, the preliminary evaluation of the entropy method on air quality significantly, but it is difficult to classify. Fuzzy evaluation method can classify, but the weight is difficult to operate. The single factor evaluation method to ensure pessimistic classification results meet the ambient air quality standards and has an irreplaceable role. Therefore, combining the advantages of the three evaluation methods, this paper puts forward a fuzzy entropy weight pessimistic comprehensive evaluation model, and uses this model to classify and evaluate the air quality of 12 typical cities one day. The results showed that the air quality was the worst in two cities in Xi'an and Beijing

Keywords: Fuzzy evaluation method; Entropy weight method;Single factor pessimistic evaluation method; Comprehensive evaluation method.

1引言

1.1研究背景

在当今社会,空气质量问题正越来越受到人们的重视,在过去的很长一段时间内,为了追求经济的快速发展,很多地区选择了牺牲环境作为代价。时至今日,我国的经济已经有了大幅度的发展,在这种情况下,如何面对已经产生的环境问题是我们每一个人都必须思考的问题,空气污染作为环境问题的一个重要部分,解决已经到了刻不容缓的时候。

空气污染,又叫大气污染,一般指某些污染物由于各种各样的人为活动导致在它们在空气中的浓度达到了影响人们身体健康或者正常生活的地步。空气污染物的种类有很多,包括各种固态污染物,如等等,以及各种气态污染物,如等等。空气污染的来源是各种各样的,大到工业产生的有毒气体,交通运输产生的汽车尾气,小到生活中取暖产生的废气,各种人类活动都会造成空气污染。空气污染的影响是方方面面的,对于我们人体,轻微的空气污染会让我们感到不适,而严重的空气污染则会让我们产生各种各样的呼吸道疾病与生理机能障碍,包括慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等等,会对我们的健康产生很大的影响;对于植物,空气污染会严重影响它们的生产量和生存;对于气候,空气污染产生酸雨现象,会造成“热岛效应”会减少太阳辐射量,除此之外还有其他歌中影响。总而言之,空气污染是一种很严重的污染问题。

对于我国来说,空气污染是当下一个很严峻的问题。从直观角度讲,雾霾已经成为了生活中最常听到的词汇之一,虽然我国这两年的治理力度很大,但很多地方依然时常有雾霾现象发生。我国的污染呈煤烟型污染特征,各种悬浮颗粒物的超标,高浓度的二氧化硫污染,汽车尾气的增加,氮氧化物污染的加重以及几个不同的酸雨区,这些都是我国当下急需解决的问题。

不同的空气质量评价方法有很多,每一种都有各自的特点,每一种都能对空气质量某方面的评价起到很好的作用,因此很难对不同的空气质量评价方法做一个优劣的比较,更合适的做法是在不同的情况用不同的方法,或者结合不同评价方法的优点来对空气质量做一个综合评价,本文的研究主要也是出于这方面的考虑。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

国外对空气污染的研究很早就开始进行了,最早大概是从上世纪六十年代,由于工业化以及经济高速发展等各方面的原因,空气污染研究这个课题也变得越来越重要。国外对于空气污染各方面的研究有很多,比较熟知的包括:Bezuglaya[1]等人做出新的空气污染指数来计算各种有毒污染物的含量,这种污染指数可以让人们通过气溶胶装置清除一些对人体有很大危害的气体,类似于甲醛,苯酚等等,并以此净化空气;Kunwar P. Singha[2]等人运用一些统计方法来研究印度勒克瑙市的空气质量,包括主成分和决策树,发现了对空气质量造成影响的主要污染源,并结合决策树森林和向量机进行模型预测,并通过均方误差来让模型更加准确,最后提出了一个有效的模型;Neha khanna[3]通过综合考虑多种污染物,给出了一个新的污染指数体系,并通过与原有污染指数的对比,发现在某些时候新的污染指数体系能更好地反映气体对人体的影响;G.Grivasa[4]等人利用聚类分析对影响不同城市的空气质量进行了分析,发现了影响空气质量的主要几个因素以及污染物的主要来源。

1.2.2国内研究现状

相比较于国外而言,国内对于空气污染的研究起步较晚,但这两年个中空气污染问题的频繁发生,尤其是雾霾问题的严重,让越来越多的学者投入到这个问题的研究中来,因此国内关于这方面的研究还是有一定的数量基础的。国内对于空气质量的研究主要是集中在方面的:朱传凤[5]等人将空气污染指数应用到城市空气质量的评价方面,通过指数的额计算方法和限值给出了不同城市的空气质量;李文杰[6]等人则是通过对具体城市的空气污染指数,包括北京天津和石家庄,得出了空气质量的变化趋势,它的季节性规律以及它和风向的关系;张琪敏[7]结合空气污染指数的不同指标分析了10个城市的空气质量,得出了空气污染的南北差异,以及影响空气污染程度的各个因素;白鹤鸣[8]等人通过分析不同的污染因子,并结合神经网络的方法,对空气污染指数进行了有效的预测。

2方法介绍

2.1方法选择

空气质量的评价方法有很多,主要有灰色关联评价法,主成分评价法,熵权评价法,模糊评价法,单因子评价法等等,由于熵权评价法,模糊评价法和单因子评价法[9]的特点明显,而且彼此之间有一定的互补性,本文将对三种评价方法进行比较分析。

2.2模糊评价法[10]

2.2.1方法简介

模糊评价法是一种广泛使用的评价方法,它主要是基于模糊数学,主要的评价式子为:

这个式子主要由三个部分组成,是由各个因子经过归一化处理得到的阶权系数矩阵,是经过计算得到的隶属度矩阵,是最后得到的评价结果。

2.2.2主要步骤

权系数矩阵的计算主要有三步,主要是:

(1)

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