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用,,隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴重,環(huán)境問題已經成為世界各國巫待解決的問題之一。以哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲為例,1991一1995年的監(jiān)測數據表明,雖然區(qū)域環(huán)境噪聲污染有逐年下降的趨勢,但距離國家標準的要求尚有很大差距?;疑到y(tǒng)理論是80年代初由我國學者首先發(fā)展起來的一種理論,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),應用關聯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,利用它對哈爾濱市未來的環(huán)境噪聲變化進行了預測,并且進行了殘差分析。,,1區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測數據,把哈爾濱市建成區(qū)劃分為長寬各500米的410個網格,監(jiān)測點設置于每個網格中心,每年監(jiān)測一次。表1給出了歷年監(jiān)測的平均等效噪聲數據,這些數據表明,區(qū)域環(huán)境噪聲大體呈逐年下降趨勢。,,2影響環(huán)境噪聲變化的優(yōu)勢因素分析,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。這些噪聲源對環(huán)境噪聲產生不同程度的影響,區(qū)域環(huán)境噪聲則是這些影響產生的綜合效果。把區(qū)域環(huán)境噪聲作為一個灰色系統(tǒng),應用關聯分析找出影響這個系統(tǒng)的優(yōu)勢因素,即找出主要噪聲污染源。2.1關聯系數計算把區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測值選作參考數列(母數列)X0,每年的數據記為戈)(k),其中k=1,2,…,5,分別表示1991一1995年的數據,故有X0=[X0(1),X0(2),…,X0(5)],把機動車輛數、市區(qū)人口、工業(yè)總產值和基建投資這些影響因素作成比較數列(子數列),分別記為X1X2X3和X4表2和表3分別給出了原始數列和初值化數列。,關聯系數定義為:,式中:i=1,2,3,4;k=1,2,…,5;常數住5為分辨系數;lX0(k)-X1(k)l表示對應于同一k值的參考數列與第i個比較數列的元素之差的絕對值。把有關數據代人式(1),得到以下關聯系數數列:,,2.2優(yōu)勢因素分析,因為關聯系數是由數列給出,數據很多,不直觀,不便于比較,所以可以利用關聯度解決。關聯度定義為式中n=5,得到四個比較數列式Xi與參數數列X0之間的關聯度,由上述計算結果可見,R2>R1>R3>R4,某個因素關聯度越大,表明這個因素影響越大,它就是系統(tǒng)的優(yōu)勢因素。結果表明,人口因素是影響哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲的優(yōu)勢因素;其次是機動車輛因素,它是第二優(yōu)勢因素。也就是說,哈爾濱市的區(qū)域環(huán)境噪聲主要來自生活源和交通源。,3環(huán)境噪聲預測把區(qū)域環(huán)境噪聲看作灰色系統(tǒng),建立灰色模型GM(1,1),可以對環(huán)境噪聲進行預測。,3.1GM(1,1)模型對原始數列進行一次累加生成(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,利用此式進行預測,并用還原數列檢驗方法對預測模式(11)進行殘差分析得,此時殘差為,3.2建模預測,把1991一1995年哈爾濱市環(huán)境噪聲監(jiān)測數據作為原始數據,并用(4)進行1一AGO生成,所得結果列于表4.,利用上述數據,由式(7)一(11)計算可得,利用上式及式(12)和(13)可計算生成數列和原始數列及殘差,結果由表5列出。,由表5可見,對于1991一1995年數據,模型計算值與實測值非常接近,其殘差小于士0.3%.這表明模型很好地反映了實際情況。利用上式還可對環(huán)境噪聲進行預測。表5也給出了1996年到2000年(分別對應于k=5,6,7,8,9)的預測數據。對k=5,即1996年的環(huán)境噪聲,預測值與實測值相差0.lldB,殘差僅為-0.19%.,4結論,l)通過關聯分析得到影響哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲的優(yōu)勢因素是人口的變化,即生活源為主要噪源,其次是機動車輛的增加,即交通噪聲源。這個結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)模型可以預測城市環(huán)境噪聲的變化,短期預測精度很高,其殘差僅為-0.19%,也可以進行中長期預測;3)以上結果表明,把灰色系統(tǒng)理論和方法引入環(huán)境噪聲的分析和預測是成功的。,Thankyou!,- 配套講稿:
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