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文档简介
12021年西南交通大学“新秀杯〞数学建模竞赛参赛论文论文题目:城市空气质量评估及预测趁傻衔参加睬20承11秒年建城模创楼新团牛队选鲜拔芽:园泪吨是精嘉启液〔崭“赔是运〞蓬或斤满“吩否库〞大〕添20禾10馆年乒11岭月荷城市腾空气刘质量拌评估者及预想测密摘要沫:本蚀文对抱我国筛的成道都,汗杭州先,北君京,叔上海轧,广娱州,饼拉萨抚,乌蒜鲁木夏齐,餐郑州巷,武助汉,虚西安吴等1丰0座拳城市贤的每芳日空需气质称量详月细列眉表进涌行科辨学分料析,粥利用斥层次迁分析色法和迫指数鼓平滑狱法等看数学桑建模配方法裂对其舍空气叮质量基进行别研究桑,综酬合考辛虑各带种因仇素建阳立如华下数暑学模碧型。坚1房、相十个丢城市尼空气要污染贤严重阴程度酒的科唇学排羡名。之本文声采用踩层次享分析喊法来状对1锹0个盛城市陵的环姨境污翅染情铺况进侵行比秋较。愈用e架xc却el冷统计霉出各苗个城绍市不织同级磨别的吐污染扩天数智。在叹采用脱层次括分析寄法,桥首先抚建立锅层次炸结构透模型妻然后址构造闯成对吃比拟片阵献,产用m肥at菊la肤b软宣件返计算旱权向愉量并塞做一讨致性森检验想,废计算固组合胸权向捎量并朵做组壶合一慧致性拔检验惠。错最后予根据足权重赠的大垄小就堤可以庸比拟象出1要0个苗城市玉空气傅污染猪严重赏程度书的科昼学排表名虚。帽2酱、趁成都即市1毒1月膀的空安气店质量霉状况做预测富。本轮文采肥用父指数丧平滑葡的方印法来睬建立叮数学改模型粒。根唉据前衫面的谋统计汤数据猪,考丸虑到毯污染帽级别淋不同目和首车要污俯染物士的种厅类两扣个因相素来悟预测踪成都碰11叹月的炮空气液质量瞎状况甜。光3浅、贿分析税影响产城市锡空气初污染雪程度眠的主颤要因削素。欣先通晒过e境xc肠el网统计喂出每姜个城瞧市的像各种牢首要电污染倘物所泊占总殖天数岩的比宅例,狂然后秧再综燃合考棒虑各验方面绝因素叼找出惠造成棉该污确染物师超标浑的以镇原因方,以据找出垫影响奇城市劲空气敏污染删程度合的主牙要因逗素。锤最后孩本文碍就1肠0个腥城市慰的尝空气合污染缝严重再程度妙的豆排名邻给出捏了相荐关的据分析瘦以及狡应对庄策略辨。就怖成都煤11那么月份漏的漫空气扯质量喘状况邀预测充给出纯出行赞和生誓活方命面的逼建议弄。并关结合贴当下鄙倡导蚀建设席环境画友好丸型和颠资源向节约夜型社帜会出欲发,漠就如鼻何兼嘉顾经磨济发婚展与器环境艇保护辽给出付指导章性建虏议。柱关键鸣词:晒空气平质量亡污染标等级孟层狱次分册析法横指猪数平谊滑法森首幻要空项气污拉染物痕一践问题滴的提才出钳1.虫1亮背景浆介绍享随着拴科技素的发够展,弹工业枝的进颈步和件全球求人口富急剧娘增多卵的因奔素的街影响独,人丑们赖性以生斧存的随环境守遭到彻了很指大的符破坏肚,很歉多地药区相良继出锈现了足酸雨集、物扔种灭苗绝、傻土地狡沙化民等环振境问温题,纠环境编问题稍已经随成为映当今俭世界蝶各国身普遍够关注发的问觉题之失一,已也是眠21石祥世纪拥人类曾面临叙的重亡大挑育战粥。许我国槽是一衣个人晒口大掩国,咱城市教众多捆,人克口密沉集。狼但由依于工录业的谋开展撕,我风们的犹很多晨城市形都受票到了蝴不同公程度叨的污档染,芹尤其浸是空秩气的舟污染宋,直巴接对期我们匙造成皆伤害六。空捞气中远的污斗染物盯主要翻是可紫吸入悦颗粒足、二这氧化博硫、棒二氧万化氮柜等物经质拐。肤1.暂2木问题怀的解冶决翁我们蹄通过压统计咱不同袋城市童的贴每天丙空气仪质量脑详细策列表身,运大用层潮次分沉析法桥可以稿对不没同城杏市的掉空气阴质量葛进行理统计御和比朱较汁。灶在预嚼测成贿都1驻1月紧的空清气质瘦量状悲况时撑采用鼠指数摔平滑闭的方沿法来难建立摇数学匠模型炊。备二慈根本斜假设雅1.寿根据特空气唤污染米指数摘〔A须PI住〕来辩划分村为5议个等荐级:珠AP率I值核小于续等于扶50御,三空气爪质量瑞为优浆,相些当于段国家惨空气塔质量负一级刺标准根;A满PI鸟值大捞于5岂0且执小于故等于摔10樱0,领说明承空气责质量眼良好维,相修当于坝到达丝国家诵质量卫二级复标准朵;A屑PI俯值大孔于1病00某且小牛于等旷于2寺00给,表苦明空缺气质芳量为抚轻度木污染虹,相挥当于芹国家魔空气真质量杨三级蛋标准驼;A尊PI置值大病于2香00像说明罪空气是质量尺差,电称之佩为中卷度污除染,秤为国的家空诱气质量量四帆级标眯准;职AP展I大肤于3盈00阻说明霉空气阶质量浙极差质,已探严重色污染胳。喇2.吩数据者取自普国家叫统计假局,镇具有古使用词价值慕。摧三槐问榆题的射分析移不同坡城市字的空奖气质唉量统青计和宵比拟淋(1念)蔽赠最大叉特征偿值竟λ烧(m谁ax劝)警的续Ma赌tl斥ab牺柴计算明方法东:置[V询,D生]=荷ei监g(谦A)齿,纠其中乖A贴为待海计算青特征诚值的逮矩阵能,钥D蒙为对鲜角矩淡阵,歉其对谢角元吐素为简A吃的特真征值作,最滋大的势即为酷λ碎(m柿ax辅)勇。融(2喂)保一致融性指公标时CI词盐计算饶方法区:岁耽CI趋=(彻λ牵-n以)/士(n窄-1鞭);溉〔其批中鲜λ货为矩犯阵烛A惭的最丈大特料征值昆,维n慕为矩授阵的趋阶数抽〕士(3硬)工随即顾一致脊性指退标发RI葛驱的计殿算方队法:琴RI府吼与荣n肠有如逗下关袍系,放如表副n缸1失2忠3敬4贴5岁6丽7沃8梨9枝10有RI材0继0脱0.岛58污0.舒90妙1.斜12叛1.似24拼1.印32亭1.捕41雾1.帖45惨1.色49短(5晒)码权重赠计算未方法排计算负矩阵排A晌的特砍征根糟及特踩征向结量,干将所血求的某特征劝向量桌单位匙化后登得到扭的就仅是权毙重值蜜。凝2.粥异成都虾11宗月份辨空气踏质量绩进行芒预测岂下会划菌指数旦平滑搭法〔睬Ex扭po君ne葬nt教ia消l辣Sm以oo昨th家in纱g,姜ES冷〕是昆布朗联(R岸ob翠er林t眠G.攻.B化ro张wn口)所衬提出克,布呆朗、洗认为酱时间载序列条的态震势具邀有稳跑定性列或规雕那么性芬,所洲以时状间序侧列可召被合去理地蹈顺势必推延气;他柳认为际最近阶的过递去态爪势,捐在某挠种程斥度上冤会持蜂续的慎未来瑞,所草以将滑较大斗的权孔数放塔在最土近的乏资料株。指聋数平趁滑法痛是在虾移动小平均御法旗根底乳上发姑展起含来的用一种慧时间朱序列查分析岗预测灿法,阿它是尿通过粮计算值指数蒜平滑消值,混配合爹一定笑的时鞠间序仓列预盼测模宴型对喘现象斧的未仿来进豪行预低测。便其原崭理是哥任一泉期的横指数慢平滑军值都君是本淘期实怕际观剑察值疮与前滋一期俭指数忍平滑笼值的蒸加权吸平均后。塘根本射模型茧如下名:F林t+长1=饶a肆﹒撒Yt锁+互(片1-厉a震)F矛t刑Ft荒+1结为第锡t+墨1时勉期的景时间穷序列调预测卵值般Yt昂期为第尽t时缝间的达时间饮序列参的实椅际值轨Ft号发为第谅t时翁间的谷时间荒序列招的预歼测值许a秋秆为平疏滑系无数,链其静取值听范围煮为[圾0,挺1]瓶;员四裳模型倡的建变立与豆求解朽4.诸1建闸立数艇学模烂型给乳出十然个城傅市空绑气污谣染严圆重程笨度的谈科学依排名种武处盯1.闭臭将缴研究爬目标感〔撒Z忍〕、辞因素喝〔洞P知〕、挑对象灾〔爬C妻〕按港相关遮关系寸分成驼目标概层法Z斩、准签那么层苹P钓、对衣象层及C爆。层个次结聚构图兽如图路所示店:舞牺蚂空气质量一级空气质量二级空气质量一级空气质量二级空气质量三级空气质量四级空气质量五级空气质量自成都后位轰蹈环击杭职州场奴违勉横湾灿北火京赢桌径备飘上海朱段您乳阿异……否…颤2.棋给出贱空气娃质量果一级猫,二妙级,等三级壁,四至级和匆五级此两两建成对抖比拟荡的判狭断矩刑阵堪P塑栽那么污染环级别乱一级蜻幅二级宏三级金四级雄五级意1膊2您3水4籍5栋根据水上图表得出锣如下旬例医两两峡成对制比拟判的判铸断矩因阵泄P稀权重牧五寒级断四饲级纵三级壶二扎级躁一食级逐五努级变1/危3低1雄资这5/圾4染5/允3羊5/刻2扶5跳四篮级妻4/懒15宋4/比5暑1权4/格3前2判4钱三级圾1/妈5垒3/倦5各3/岂4锈1笋3/舌2窄3煤二胳级三2/粘15链2/皱5赠1/项2泼2/砖3涨1乓4酬一定级绣1/拨15贡1/袄5停1/观4羞1/砌3日1/永2栗1趟由表鲁中数抄据,遵关计算商可知叨:却武λ值(m蛋ax含)梦=虏5约.0阔0狡,茎店CI锈底=迷0.毯00望当,逢趁RI光输=角1.污12赢取,心CR畜蝴=捕0.杆00允绳<掀0.民1六。因宾为滩CR仗绒=催0.亩00杰课<宿0.精1芬,所疾以此笔排序这有满合意的断一致默性昆。地3.蚕给出找对象苏层对向准那么海层的曾各个片因素莫的判鞠断矩阀阵并壮进行挥分析匹。拆由于眠各个狮城市慕只存烈在污住染程银度的份不同妨,所序以兼它们前两者杰之间见各因疗素之仙间的将关系隐。早20热10钢空气收污染晋指数薯统计夹优侵良得轻度璃污染咏中度原污染历严重顾污染武成都呀49贿22叼4比33涌0辫0曲杭州先50睡22末0蔬30斤0距2敢北京苏35翁20哄1础59飘2韵1阴上海硬12鞠7沸1野56际14复7第0击1立广州街95统19颂3立10倘0助0可拉萨柔21饶2批91逝3纲0荷1央乌鲁励木齐扁19液21练6选66珍5减1于郑州卡15台24爽9伶36诊1滔1俯武汉仰52始20培5禾48篇0勾2顶西安品14列24贼4蹈43卷0边1止成都抽杭州率像北京炉上海屋广州健拉萨末乌鲁碍木齐盈郑州报武汉脆西安刮权重奥成都眉1昂49鞠/5楼0伞7/趣5首49夜/1酱27倚49坑/9曲5未49绳/2汗12律49缺/1鲁9毅49倚/1中5苍49爬/5枪2深7/搞2处0.谎07库3机杭州烈50栏/4红9村1笋10喜/7仆50葡/1俯27病25坑/9杠5被25负/1技06幕50凯/1惑9来10喝/3顾25售/2撞6摄25惊/7弹0.峡07扯4鬼北京腾5/防7诉7/轨10净1云35骑/1嫩27某35鞭/9醉5厚35粪/2纤12抬35底/1帽9驰7/耳3爸35古/5绘2震5/诞2哈0.充05蓝2感上海架12所7/遍49冻12榆7/西50号12丧7/遍35事1群12杆7/等95虏12碗7/波21维2每12纠7/冈19阀12旺7/雅15异12库7/失52盼12傅7/驶14折0.型19州0栏广州埋95妄/4粮9卧19抹/1春0倍19娃/7穗95武/1厚27纽1劲95流/2蹄12薯5晌19眉/3报95末/5脾2蒜95钥/1灭4祥0.摄14背2属拉萨塑21碰2/五49搜10毙6/滩25慨21荷2/勺35统21梦2/冈12驶7长21坡2/准95洽1宣21阻2/揉19需21属2/扫15年53称/1株3营10循6/杨7耐0.毅31犁7蛇乌鲁陵木齐衬19致/4较9买19敏/5兄0厌19脚/3瓶5机19班/1动27栗1/信5拆19挪/2婆12菠1您19共/1说5驴19趟/5产2浑19挡/1沈4扫0.舅02宇8面郑州摆15井/4赶9猛3/仆10荐3/倦7意15主/1心27铲3/郊19罚15刃/2喝12布15瓶/1酒9旷1榨15条/5狗2怜15繁/1祝4晶0.穴02烟2迎武汉寒52栋/4袍9爆26浮/2山5诱52粉/3礼5睡52蛮/1子27杠52拼/9准5虫13皆/5拆3暂52赌/1证9凉52孕/1腹5减1消26军/7拿0.碍07映7申西安涂2/将7经7/植25怠2/挂5天14曲/1眼27犯14上/9欣5疯7/衫10心6责14省/1脊9律14趟/1袜5蹦7/程26哪1阴0.枣02斯1爸根据烂表中妨数据颗,类怀比〔毕2扁〕中寸方法绑,计语算出寒各种练不同旋污染帮等级脸对不疏同城副市的贤权重珠空气尖质量榜一级按对1拢0个免城市咏的不雹同权全重表危由灾表中稍数据放,径电计算椒可知晚:拖答λ匀(m扇ax闹)纲=和10秆.0翅0匙,兆顶CI照穿=坛0.遗00牲枕,稳撒RI演肠=僚1.藏49盯缝,筒CR框岭=迅0.贼00毫狸<绑0.紧1闻左同理氧,可斜以计虏算出季其余遭空气辫质量他等级嘱对1谢0个份城市材的不蕉同权奶重。辣计算挽方法盆类似利,用裁ma误tl蒜ab秩软件兰的计气算过蹲程详徒见本肌文附猛表。梯空气旁质量拐二级缘对1焦0个趣城市争的不绿同权塘重表饭城市砌成都矿杭州逢北京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世入颗桃粒物婆Ⅱ垒良肾20典10乒-1组1-瞒4店68傅可吸载入颗春粒物选Ⅱ独良呆20随10认-1图1-优3圆60刷可吸众入颗臣粒物妨Ⅱ的良挺20蜜10绝-1妙1-培2龙84由可吸扣入颗州粒物挺Ⅱ睛良妖20饱10添-1扁1-翅1临76剑可吸宋入颗伟粒物铲Ⅱ夺良流4.原3仔茂建立计模型熊分析蜂影响酿城市熟空气袜污染识程度疮的主袖要因肯素是瓣什么连境1.障通过飘对1跪0个其城市厚的空疤气污盲染情颗况遥分析侦,用滩ex碎ce欧l统候计出汪污染培物种慢类与趣污染棚的天建数,性结果土如下珠表所战示:孩污染唱种类狼可吸恐入颗消粒物凝二氧停化硫滴成都拘25念3别0恐杭州肆24混7喷0沸北京呢25橡9念3梅上海扔16泡7泛2欺广州尸19狡8瑞3尿拉萨宵93亡0蛙乌鲁厌木齐昼24朗2毙44凡郑州碍26沉2赴24面武汉当25师4丑0说西安糊28枪8籍0顽统计距结果俘显示印,污积染物破分为拌可吸朴入颗捎粒和敲二氧存化硫方两类律。而己且对冬比每抽个城难市的极数据辩,结泥果显勿示可南吸入虹颗粒李物为字首要辞污染栽物的挤天数步占绝谅大多脚数,纪远远佩大于拘二氧扮化硫银。盛2.看林影响该城市穴空气槽污染绑程度品的主耗要因臭素苏偿数酷首怜要污打染物需的来掘源灵枝脖拨蒙可吸牲入颗深粒物量的来抵源有征以下抗五个睬方面碧:
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尿警填斑注呈c帽.贩来自瓜道路嫁、施酬工、痰裸露检地面泪的扬犁尘;
剑及挣肾之域验d.走采暖欲小煤陪炉及俭采暖粥锅炉限的民催用燃插煤排麻放;
丛龟赞寺出犯暑e.可餐饮拆、干奥洗等羽其他秘排放逐。根致伶糕棵二氧犹化硫魔的来谣源乒主要炸是煤咐炭的缎燃烧用远算嚼通过巴调查烟分析风,我赢们认料为在晒一定侍时期脸内,甜每天镰的工碎业污帜染和弱餐饮肥干洗帖等其和他霉排放吨,即辈来源徐a乘和貌e努可以苗看作舱是不验变的疤。我识们只零需要逆根据澡每天欣污染谊源数身值的嗽变化存量,护即民亿用采阳暖、怠汽乓车尾逢气、匠扬尘妨这三皆项指帜标进流行空眨气质机量的的预报窗监测占。篮各个醋因素港的具胆体分奉析活民用搜采暖摄,分订为采槽暖季塔和非测采暖王季两寿类,露得到灰如下旋表:
级每日丑平均
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喜(2触)汽危车尾醋气
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