应用灰色理论模型预测环境空气质量变化趋势——以靖江市环境空气质量预测为例
灰色预测模型在城市空气质量预警中的应用研究
灰色预测模型在城市空气质量预警中的应用研究随着城市化进程的不断加速，城市空气质量问题日益凸显。
为保障公众健康和环境质量的稳定与可持续，城市空气质量预测与预警已成为城市管理者的一项重要工作。
灰色预测模型依靠少数样本数据对未来进行预测，被广泛应用于多个领域中。
而在城市空气质量预警中，如何将其应用于实践中，需要我们进一步探讨和研究。
一、灰色预测模型的基本原理灰色预测模型是一种建立在少量、不完整、未确定信息上的数学模型，可以通过数据分析与处理，预测未来的发展趋势。
其主要通过对原始数据进行递归平均化与累加生成新数据序列，使得预处理的数据序列变得更加平稳，更容易被预测，从而为灰色预测提供了条件。
通过将原始序列分解成非独立变量和独立变量两个部分，再通过后验差异累加生成新序列，完成对未来发展趋势的预测。
二、灰色预测在城市空气质量预警中的应用城市空气质量的变化受到多方面因素的影响，如大气环境、能源生产与消耗、交通流量等。
为保证城市空气质量安全，需要在提前发现空气污染的迹象，及时采取措施进行预警和管控。
由于空气监测数据具有不确定性和时效性，单一的预测方法难以达到实际要求。
而灰色预测模型的多样性和简便性，可以克服数据缺失和少样本的问题，较好地解决了传统预测模型在城市空气质量预警中的不足。
在城市空气质量预警中，灰色预测模型的具体应用可以参考以下几个方面：1. 基于宏观数据分析法通过对一级或二级指标预处理，以综合污染指数为例，通过灰色预测模型预测空气污染指数发展趋势,从而做出预警决策。
灰色预测模型通过数据压缩和信息描述，较好地实现了对多指标间的关系的综合刻画。
2. 基于多源数据融合法基于多源数据的融合方法，通常有物联网和人工智能技术的相结合，将宏观指标和微观影响因素进行模型组合。
将监测数据与预测因素的数据进行线性组合和非线性拟合，从而将多源数据的复合到一起。
如通过获取环境因素（如温度、降水等）或流量因素(如车流量、行人数等)进行数据处理及分析，得出基于物联网和人工智能技术的城市空气质量预警模型。
基于灰色系统理论预测方法的研究及其应用的开题报告
基于灰色系统理论预测方法的研究及其应用的开题
报告
一、研究背景及意义
随着现代信息化技术的不断发展，数据量呈现爆炸式增长，如何从大量信息中抽取有价值的数据并进行预测分析，成为越来越受关注的问题。
灰色系统理论作为一种新兴的预测分析方法，已经在各个领域得到广泛的应用，特别是在经济、社会、环境等领域。
其独特的分析思想和方法，能够从少量不完整的信息中提取出有用的预测模型和规律，对于解决实际问题具有重要意义。
二、研究内容和方法
本研究将基于灰色系统理论，探讨其在预测分析中的应用。
具体研究内容包括：
1. 灰色系统理论的基本概念和原理；
2. 基于灰色系统理论的预测方法，如灰色模型、灰色关联分析等；
3. 灰色系统理论在实际问题中的应用案例分析；
4. 基于MATLAB等工具的实验验证。
三、研究预期结果
通过实验验证和实例分析，研究预期达到以下结果：
1. 深入掌握灰色系统理论的基本概念和原理；
2. 熟练掌握基于灰色系统理论的预测方法和工具的使用；
3. 掌握灰色系统理论在实际问题中的应用方法和技巧；
4. 能够运用灰色系统理论解决实际问题，并取得良好的效果。
四、研究应用前景
灰色系统理论能够在缺乏完整信息、数据量较小但有可预测规律的情况下，提供精准的预测模型和规律。
目前，灰色系统理论已经被广泛应用于宏观经济预测、环境保护、社会管理等众多领域，并取得了良好的应用效果。
因此，本研究的结果将具有重要的理论和实践意义，并具有较广阔的应用前景。
灰色系统理论在环境评估中的应用分析
灰色系统理论在环境评估中的应用分析引言：随着环境污染和资源浪费的日益严重，环境评估成为我们认识、改善和保护环境的重要手段之一。
在环境评估过程中，我们需要对各种因素进行全面、准确的分析与评价。
灰色系统理论作为一种新颖的分析方法，具有适用于不确定和不完全信息的特点，逐渐引起环境评估领域的关注与应用。
本文将通过分析灰色系统理论在环境评估中的应用，探讨其优势和局限性，并展望未来的发展。
一、灰色系统理论概述灰色系统理论是由我国科学家陈纳言教授于1982年提出的，是一种处理灰色信息的系统方法。
灰色信息是指知识、数据或信息不完全、不确定的情况下所获得的信息。
灰色系统理论通过数学和统计方法，将灰色信息转化为可分析的模型，从而实现对信息的预测、决策和优化。
灰色系统理论具有简单、快速、灵活、经济等特点，被广泛应用于工程、经济、环境、社会等领域。
二、灰色系统理论在环境评估中的应用1. 环境质量评估环境质量评估是对某一特定环境区域内的污染状况进行全面评估的过程。
灰色系统理论可以有效地处理环境质量评估中存在的不完全信息和不确定性。
通过对已知的环境因素进行建模和分析，可以预测环境变量的发展趋势，评估环境质量的变化情况，并提出预警措施。
例如，在城市环境质量评估中，可以利用灰色系统理论预测空气质量、水质指标等，并为城市管理部门提供决策依据。
2. 环境风险评估环境风险评估是对自然环境或人类活动可能引发的危害和风险进行定量评估的过程。
灰色系统理论可以有效地处理环境风险评估中的不确定性和复杂性。
通过对已知的环境影响因素进行建模和分析，可以预测环境风险的发展趋势，并进行等级评估。
例如，在土壤污染风险评估中，可以利用灰色系统理论分析土壤样本中的有害物质含量、地下水流动速度等因素，评估土壤污染的程度和风险，并制定相应的修复和监控对策。
3. 环境绩效评估环境绩效评估是对某一特定组织、企业或行业在环境保护和可持续发展方面的表现进行评估的过程。
伊宁市环境空气质量预测与对策研究
伊宁市环境空气质量预测与对策研究
沙那提别克·巴拉提别;马涛
【期刊名称】《资源节约与环保》
【年(卷),期】2016(000)009
【摘要】最近几年，全国各地雾霾问题显著，环境空气质量的改善问题引起了广大人民群众的关注。
本文通过对伊宁市的环境空气质量现状从二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒三方面进行分析，并用科学的手段与方法对环境空气质量进行预测，以便提出更有效的治理对策，改善环境问题，减小飞速发展的经济对环境造成的巨大压力。
【总页数】1页(P218-218)
【作者】沙那提别克·巴拉提别;马涛
【作者单位】新疆尼勒克县环保局新疆尼勒克 835700;新疆尼勒克县环保局新疆尼勒克 835700
【正文语种】中文
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湘潭市环境空气质量变化趋势分析及对策
湘潭市环境空气质量变化趋势分析及对策
周作明;荆国华;徐欣
【期刊名称】《四川环境》
【年(卷),期】2005(024)005
【摘要】本文以湘潭市1996～2003年大气监测资料数据为依据,确定了湘潭市空气中的主要污染物,并利用Spearman相关系数法对湘潭市空气质量变化趋势进行了分析,结果表明:湘潭市大气污染属于煤烟型,主要污染物为PM10、SO2,其次为NO2,三种污染物浓度均呈现上升趋势,PM10和NO2上升趋势更为明显.文章并进一步提出了改善空气质量的防治对策.
【总页数】3页(P27-29)
【作者】周作明;荆国华;徐欣
【作者单位】华侨大学环境科学与工程系,福建,泉州362021;华侨大学环境科学与工程系,福建,泉州362021;湘潭市环境监测站,湖南,湘潭411101
【正文语种】中文
【中图分类】X831
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灰色预测GM(1,1)模型在环境空气质量变化趋势预测中的应用
123智能环保NO.10 2020智能城市 INTELLIGENT CITY 灰色预测GM（1，1） 模型在环境空气质量变化趋势预测中的应用许发明1 李优良2 （1.中央民族大学，北京 100081；2.湖南泸溪县环境监测站，湖南 泸溪 416100）摘 要：利用灰色系统理论，以泸溪县环境空气自动监测数据为样本，构建GM（1，1）预测模型，分析预测该县“十四五”期间的环境空气质量变化趋势。
预测结果显示，该县未来5年环境空气质量将持续好转。
关键词：灰色模型；环境空气质量；趋势预测空气清新评估指标作为美丽中国建设评估指标体系的五类指标之一，包含细颗粒物（PM2.5）浓度、可吸入颗粒物（PM10）浓度、城市空气质量优良天数比例 3 个指标。
因此聚焦美丽中国建设评估指标，开展细颗粒物浓度、可吸入颗粒物浓度变化趋势预测，对于科学确定泸溪县“十四五”期间这两项控制目标值具有很好的参考意义。
泸溪县环境空气自动监测站2013年建站，2016年具备六参数全自动24 h监测能力，从当前有限数据，要开展该县“十四五”大气环境质量趋势预测，必须选择适当的预测方法，通过构建数理统计模型开展预测。
灰色系统理论是研究解决灰色系统分析、建模、预测、决策和控制的理论[1]。
灰色预测是对灰色系统所做的预测，灰色预测模型所需建模信息少，运算方便，建模精度高，在各种领域都有着广泛的应用，是处理小样本预测问题的有效工具[2]。
因此，尝试采用灰色系统理论来开展环境质量趋势预测工作[3]。
1 影响空气质量优良天数比例的因子识别为筛分出影响泸溪县环境空气质量的主要污染因子，我们对2016~2019年空气质量监测中的首要污染物，最大单项污染物和最大单项指数污染因子进行了分析与判别。
（1） 环境空气中首要污染物占比统计分析。
通过数据统计，发现各年中细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）和臭氧（O3）3个因子为我县的首要污染物，它们所引起的污染天数共149 d，其中细颗粒物作为首要污染物的天数最多，为112 d，占总天数的75.17%；臭氧作为首要污染物的天数居第2位，为23 d，占总天数的15.44%；可吸入颗粒物作为首要污染物的天数为14 d，占总天数的9.39%。
灰色系统理论在环境空气质量预测中的应用
灰色系统理论在环境空气质量预测中的应用作者：王文华郑昭佩梁兴军周慧来源：《绿色科技》2013年第03期摘要：指出了灰色系统理论是由邓聚龙教授于1982年创立的，并在经济、气象、水利、交通运输、环境保护等众多领域得到了广泛应用。
该理论体系中灰色预测GM（1，1）模型具有要求数据较少，原理简单有效，结果精度高等特点，适合对空气质量变化的预测。
利用山东省济南市2001～2010年环境空气质量监测数据，分析了主要污染物（SO2、NO2和PM10）浓度的年际变化及其原因，并通过对其数据处理，建立了相应的GM（1，1）模型，对济南市未来五年空气质量做出预测。
结果表明：在未来5年内，济南市SO2年平均浓度将呈现稳中有降的趋势，NO2和PM10则将呈现略微上升趋势。
其中PM10仍是济南市最主要的污染物，是防治的重点。
关键词：环境空气质量；GM（1，1）模型；济南市1 引言随着经济的快速发展，人们的生活水平日益提高。
在享受丰富物质生活的同时，人们对生活质量的关注程度也日益增加。
环境空气质量的状况直接影响人们的生活环境，进而影响人们的身心健康，因此，及时了解环境空气质量，并作出分析预测尤为重要。
然而空气污染仍然是当前我国面临的较为严重的环境问题之一。
据世界银行估计，中国有6亿人生活在二氧化硫超过世界卫生组织标准的环境中，有10亿人生活在总悬浮颗粒物超标的环境中[1]。
环境空气质量作为衡量城市综合实力的重要内容之一[2]，受到了城市居民和研究者的普遍关注。
如何科学定量地预测环境空气质量变化，为以后的规划和管理提供科学依据，成为一个亟需解决的重要课题。
空气污染是自然和人为因素相互作用的结果，在特定时间、空间的污染物浓度受到诸多因素影响[3]。
城市环境空气系统复杂，很难对该系统的结构及各成分之间的关系、作用机理做出精确的解译。
根据灰色系统理论，一般的信息充足、完全明确的系统称为白色系统，信息一无所知、完全不明确的系统称之为黑色系统。
灰色GM(1,1)模型预测全国废气中主要污染物排放量趋势(精)
灰色GM（1，1）模型预测全国废气中主要污染物排放量趋势一．实验目的1.掌握GM（1，1）模型的建立方法2.了解灰色系统理论及其在环境预测中的应用3.提升自己查阅资料的能力二．灰色系统理论灰色系统理论是20世纪80年代，由华中理工大学邓聚龙教授首先提出并创立的一门新兴学科。
它是基于数学理论的系统工程学科。
灰色系统法理论就是某一个系统内部各个因素之间的关系不是非常的明确。
例如：在农业生产中，生产作物的生长情况与农药、土壤以及气候等条件之间的关系。
我们对于这一系统内这些因素之间的关系不是非常的了解，所以这就叫作一个灰色系统。
灰色系统理论提出了一种新的分析方法—关联度分析方法，即根据因素之间发展态势的相似或相异程度来衡量因素间关联的程度，它揭示了事物动态关联的特征与程度。
由于以发展态势为立足点，因此对样本量的多少没有过分的要求，也不需要典型的分布规律，计算量少到甚至可用手算，且不致出现关联度的量化结果与定性分析不一致的情况。
用灰色系统理论建立的微分方程模型称为灰色模型，即GM模型。
用于预测的模型主要是GM(1，1)模型，它是一阶单个变量的预测模型，其建模过程中仅利用预测对象本身数据的一个时间数列，而不考虑影响预测对象的其他各种因素。
三．建立GM（1，1）模型设有变量X(0)＝{X(0)(i)，i=1,2，...，n}为某一预测对象的非负单调原始数据列，为建立灰色预测模型：首先对X(0)进行一次累加，生成一次累加序列： X(1)＝{X(1)(k)，k＝1，2，…，n}其中X(k)＝(1)∑i=1kX(0)(i)＝X(1)(k－1)+ X(0)(k) (1) 对X(1)可建立下述白化形式的微分方程：dX(1)(1) 十aX＝u (2) dt式（2）即为GM(1,1)模型。
上述白化微分方程的解为(离散响应)：X (1)(k+1)＝(X(0)(1)－u-aku)e＋ (3) aa或X (1)(k)＝(X(0)(1)－u-a(k-1)u)e＋ (4) aa式中：k为时间序列，取年。
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２ ０ １ ０ 年 ８ 月
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应 用 灰 色理 论 模 型 预 测 环 境 空气 质 量 变 化 趋 势
贫 信 息 不 确 定 性 系 统 为 研 究 对 象 ， 过 对 部 分 已 知 通
信息 的生成 、 开发 ， 提取 有价 值信息 ， 现对 系统运 实
行 行为 、 演化 规律 的正确 描述 和有效 监 控 。 对 于环境 空气 污染 物分 析和预 测 ， 只需要 研究 个变量 ， Ｇ １ １ 模 型 ， 表 示 含 有 一 个 变 即 Ｍ（ ， ） 它 量 、 阶方程 的预 测 模 型 ， 一 是较 常用 的一 种 灰 色模
前 言
化 氮 （ Ｏ ） 项 指 标 ， 取 数 据 的 时ຫໍສະໝຸດ 为 ２ ０ — Ｎ 三 选 ０５
近年来 ， 随着 人们 物质 生 活水 平 的提 高 ， 家 大
日益关 心居住 地 的环境空 气质 量 ， 境管 理部 门也 环
２０ ０ ９年 ， 分别 取各个 指标 值 ， 用 灰 色 系统模 型预 应
以靖 江 市 环 境 空 气 质 量 预 测 为 例
苏
（． 江市环境监 测站 ，江 苏 靖 江 １靖
静 吴 海 平 。
２４０ １ ５ ０）
２４０ ２ 靖 江 市环境保 护局 ，江苏 靖 江 １ ５ ０； ．
摘
要 ： 过 灰色 系统 Ｇ １ １ 残 差 修 正 模 型 ， 靖 江 市 未 来 ５年 的 环 境 空 气 质 量 进 行 了 预 测 分 析 。预 测 结 果 显 示 ， 通 Ｍ（ ， ） 对
ＳＵ Ｊｎ ． Ｗ Ｕ ｉｐ ｎ 。 ｉｇ Ｈａ ． ｉ ｇ
（ ． ｉ ｉｎ ｎ ｉ ｎ ｎａ ｎｔｒ ｇ Ｓａｉｎ，Ｊｗｉｎ １ Ｊｎ ａ ｇ Ｅ ｖｒ ｍｅｔｌＭｏ ｉ ｉ ｔｔ ｊ ｏ ｏｎ ｏ ｉ ａ ｇ，Ｊａ ｇ ｕ２ ５ ０，Ｃ ｉａ； ｉｎ ｓ ０ １ ４ ｈｎ ２ Ｊｎ ａ ｇ Ｅ ｖｒｎ ｎａ ｒｔｃｉｎ Ｂ ｒａ ，Ｊ￣ｉｎ ． ｉｆ ｎ ｎ ｉ ｍｅ ｔｌＰ ｏｅｔ ｕｅ ｕ ｉ ａ ｇ，Ｊａ ｇ ｕ２ ４ ０ ｉ ｏ ｏ ｉｎ ｓ １ ５ ０，Ｃ ｉａ） ｈｎ
测 环境空 气质量 的变化趋 势 。
１ 建 立 灰 色 模 型 １ １ ＧＭ（ ， ） 型 原 理 简 述 ． １１ 模
需 要通 过环境 空气质 量 ， 判定 区域 环境 污染 的状 来
况， 以此 为依 据 开展 环 境 规 划 和管 理 工 作 。因此 ， 如 何准确 预测 环境空 气质 量变化 趋势 ， 已成 为环保 工作 者亟 需解决 的一 个重要 课题 。 环境 空气质 量预 测 ， 通过 获取多 组监测 数据 是 进行 的 ， 测数 据获取 ， 监 因受 有 限时空 的限制 ， 总是 含有 不甚 明确 的信 息 。一 般 信 息 完全 明确 的 系统 称 为 白色 系统 ， 息完 全不 明确 的系统 称为黑 色 系 信 统， 实际人 们遇 到的多 是介 于 白色 和黑 色之 间的灰 色 系统 。环境空 气质 量 预 测就 是 属 于 典 型 的灰
ｔａ ｔｉ ｅｆｃｉｅｔ ａ ｊｓ ｉｄ ｓ ｉｌ ｔｕ ｔｒ ｎ ａ ７ ｏ ｔａｓｒｔｇ ｆｃｅ ｎ ｅ ｅｇ ． ｈ ｔｉ ｓ ｆ ｔ ｏ ｄｕ ｔｎ ｕ ｔ ａ ｓｒｃｕｅａ ｄ ｃｎ ｕ ｔ ｅｙｏ ｌａ ｎ ｒｙ ｅ ｖ ｒ ａ
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一
灰 色 系统理 论是 中 国学 者邓 聚龙 教授创 立 的 ，
是一种 研 究 少 数 据 、 信 息 不 确 定 性 问题 的新 方 贫 法 。它 以部 分信 息 已知而部 分信 息未 知 的小 样本 、
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靖 江市 未 来 ５年 环 境 空 气 质 量 将 持 续好 转 ， 表 明 ， 江市 近 年 来 采 取 的产 业 结 构 调 整 和 清 洁 能 源 战 略 实 施 卓 有 成 效 。 这 靖
关 键 词 ： 色 系统 ； 型 Ｇ １ １ ；预 测 灰 模 Ｍ（ ， ）
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