灰色系統(tǒng)理論與方法在城市環(huán)境噪聲污染分析中.ppt

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灰色系統(tǒng)理論與方法在城市環(huán)境噪聲污染分析中的應(yīng)用,,隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為世界各國(guó)巫待解決的問(wèn)題之一。以哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲為例，1991一1995年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，雖然區(qū)域環(huán)境噪聲污染有逐年下降的趨勢(shì)，但距離國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求尚有很大差距。灰色系統(tǒng)理論是80年代初由我國(guó)學(xué)者首先發(fā)展起來(lái)的一種理論，本文把哈爾濱市的區(qū)域環(huán)境噪聲作為一種灰色系統(tǒng)，應(yīng)用關(guān)聯(lián)分析方法確定了影響城市區(qū)域環(huán)境噪聲變化的優(yōu)勢(shì)因素，即找出了主要的噪聲污染源，建立了GM(1，1)模型，利用它對(duì)哈爾濱市未來(lái)的環(huán)境噪聲變化進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并且進(jìn)行了殘差分析。,,1區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),把哈爾濱市建成區(qū)劃分為長(zhǎng)寬各500米的410個(gè)網(wǎng)格，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置于每個(gè)網(wǎng)格中心，每年監(jiān)測(cè)一次。表1給出了歷年監(jiān)測(cè)的平均等效噪聲數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明，區(qū)域環(huán)境噪聲大體呈逐年下降趨勢(shì)。,,2影響環(huán)境噪聲變化的優(yōu)勢(shì)因素分析,噪聲源一般可分為五類，即交通源、工業(yè)源、施工源、生活源和其它。這些噪聲源對(duì)環(huán)境噪聲產(chǎn)生不同程度的影響，區(qū)域環(huán)境噪聲則是這些影響產(chǎn)生的綜合效果。把區(qū)域環(huán)境噪聲作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，應(yīng)用關(guān)聯(lián)分析找出影響這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)因素，即找出主要噪聲污染源。2.1關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算把區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)值選作參考數(shù)列(母數(shù)列)X0，每年的數(shù)據(jù)記為戈)(k)，其中k=1，2，…，5，分別表示1991一1995年的數(shù)據(jù)，故有X0=[X0(1)，X0(2)，…,X0(5)],把機(jī)動(dòng)車輛數(shù)、市區(qū)人口、工業(yè)總產(chǎn)值和基建投資這些影響因素作成比較數(shù)列(子數(shù)列)，分別記為X1X2X3和X4表2和表3分別給出了原始數(shù)列和初值化數(shù)列。,關(guān)聯(lián)系數(shù)定義為：,式中:i=1，2，3，4；k=1，2，…，5；常數(shù)住5為分辨系數(shù)；lX0(k)-X1(k)l表示對(duì)應(yīng)于同一k值的參考數(shù)列與第i個(gè)比較數(shù)列的元素之差的絕對(duì)值。把有關(guān)數(shù)據(jù)代人式(1)，得到以下關(guān)聯(lián)系數(shù)數(shù)列:,,2.2優(yōu)勢(shì)因素分析,因?yàn)殛P(guān)聯(lián)系數(shù)是由數(shù)列給出，數(shù)據(jù)很多，不直觀，不便于比較，所以可以利用關(guān)聯(lián)度解決。關(guān)聯(lián)度定義為式中n=5,得到四個(gè)比較數(shù)列式Xi與參數(shù)數(shù)列X0之間的關(guān)聯(lián)度,由上述計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，R2>R1>R3>R4，某個(gè)因素關(guān)聯(lián)度越大，表明這個(gè)因素影響越大，它就是系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)因素。結(jié)果表明，人口因素是影響哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲的優(yōu)勢(shì)因素；其次是機(jī)動(dòng)車輛因素，它是第二優(yōu)勢(shì)因素。也就是說(shuō)，哈爾濱市的區(qū)域環(huán)境噪聲主要來(lái)自生活源和交通源。,3環(huán)境噪聲預(yù)測(cè)把區(qū)域環(huán)境噪聲看作灰色系統(tǒng)，建立灰色模型GM(1,1),可以對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)。,3.1GM(1,1)模型對(duì)原始數(shù)列進(jìn)行一次累加生成（1-AGO）得,這是一階單變量的微分方程模型，記為GM(1,1),白化形式微分方程的解為,利用此式進(jìn)行預(yù)測(cè)，并用還原數(shù)列檢驗(yàn)方法對(duì)預(yù)測(cè)模式(11)進(jìn)行殘差分析得,此時(shí)殘差為,3.2建模預(yù)測(cè),把1991一1995年哈爾濱市環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，并用(4)進(jìn)行1一AGO生成，所得結(jié)果列于表4.,利用上述數(shù)據(jù)，由式(7)一(11)計(jì)算可得,利用上式及式(12)和(13)可計(jì)算生成數(shù)列和原始數(shù)列及殘差，結(jié)果由表5列出。,由表5可見(jiàn)，對(duì)于1991一1995年數(shù)據(jù)，模型計(jì)算值與實(shí)測(cè)值非常接近，其殘差小于士0.3%.這表明模型很好地反映了實(shí)際情況。利用上式還可對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)。表5也給出了1996年到2000年(分別對(duì)應(yīng)于k=5，6，7，8，9)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)k=5，即1996年的環(huán)境噪聲，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相差0.lldB，殘差僅為-0.19%.,4結(jié)論,l)通過(guò)關(guān)聯(lián)分析得到影響哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲的優(yōu)勢(shì)因素是人口的變化，即生活源為主要噪源，其次是機(jī)動(dòng)車輛的增加，即交通噪聲源。這個(gè)結(jié)果為控制和減少噪聲污染指出了有效的途徑;2)利用GM(1，1)模型可以預(yù)測(cè)城市環(huán)境噪聲的變化，短期預(yù)測(cè)精度很高，其殘差僅為-0.19%，也可以進(jìn)行中長(zhǎng)期預(yù)測(cè);3)以上結(jié)果表明，把灰色系統(tǒng)理論和方法引入環(huán)境噪聲的分析和預(yù)測(cè)是成功的。,Thankyou！,