文档介绍：基于模糊中和评价的空气质量评价方法
A题:空气质量评价
摘要
本文主要研究空气质量评价问题。引入模糊数学的概念,根据《环境空气质量标准》()中规定的9个指标,对其空气质量等级进行定量评价。
首先,按照国家现有空气质量指数计算方法建立模型,先计算9个空气质量分指数再取最大值得AQI。通过对比11个城市在过去7个时刻的国标AQI与附件一给出的空气质量指数(图2、3、4、5)可看出:按国家标准计算出的AQI与附件一给的空气质量指数在时刻5、6、7几乎完全吻合,但在时刻2、3的个别城市相差较大。在这里忽略个别异常点,近似将附件一中的模型视为国标空气质量模型。
其次,运用模糊综合指数法()建立新评价模型。依据《环境空气质量标准》()建立9个指标组成的因素集=,,,,,,,,和5个等级的评价集优,良,轻度污染,中度污染,重度污染,构造污染因素对空气质量等级的隶属函数,组成、之间的模糊关系矩阵和污染因子的权重矩阵,则多指标模糊综合评价矩阵可以表示为。构造空气质量标准类别向量50,100,150,200,300,有模糊综合指数。将此模型计算出的11个城市在过去7个时刻的空气质量指数FCI与国标计算值AQI相比(图6、7、8、9),可以看出新模型整体变化趋势与国标变化趋势几乎完全一样,但因为国标值为9个污染因素分指数中的最大值,而模糊综合指数法建立的模型中每个污染因素都占一定权重,所以模型计算出的空气质量指数值比现有模型总体偏低。
最后用新模型计算出附件二中的数据,并与国家标准计算出的AQI对比,与附件一中比较结果一致,即新模型能够客观有效的评价空气质量,表现空气质量的变化的总体趋势而不是极端的最大值,也因此总体结果比现有模型偏小。
【关键词】空气质量指数模糊综合指数法 AQI FCI
1问题重述
2013年1月9日以来,全国中东部地区陷入严重的雾霾天气,北京甚至发布了北京气象史上首个霾橙色预警,空气污染指数(API)接近1000。北方各地区都出现了大范围的重度和严重污染。大范围的雾霾天气导致交通事故数量剧增;突发呼吸道感染、心血管疾病等人数达77万。
空气质量的好坏直接关系到每个人的身体健康。我国正准备实施新的空气质量标准,这是国家发展历程中的巨大进步。如何合理客观地对空气质量进行定量评价变的也成为人们关注的焦点。
空气质量指数(Air Quality Index,简称AQI),是一个用来定量描述空气质量水平的无量纲数值。其取值范围位于0 —500 之间,级别分为6个等级,采用不同的颜色标识,从好到差依次为优、良、轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染。
空气质量指数实时报是发布每一整点时刻的空气质量指数。实时报的9个指标分别是:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧1小时平均值、臭氧8小时平均值、可吸入颗粒物、细颗粒物的1小时平均值和24小时平均值。
本文将研究下列问题:
(1)建立一种新的空气质量指数计算模型,并比较与现有计算模型的区别。
(2)利用新的计算模型计算出附件2中各个观测点的空气质量指数。
2基本假设
所有统计数据真实可信,个别异常点为测量或记录错误,不应计入。
所有数据单位均为。
各污染物对空气质量指数的影响相互独立。
现有模型为依据《环境空气质量标准》()计算的空气质量指数。
(5)一小时的浓度限值与二十四小时的浓度限值标准相同;一小时的浓度限值与二十四小时的浓度限值相同。
3符号说明
:第个污染因素的浓度数值;
:第个污染因素的第级空气等级评价标准;
:第个污染因素对第级空气等级的隶属度函数;
:污染因素与评价等级的模糊关系矩阵;
:污染因素的权重矩阵;
:多指标模糊综合评价矩阵;
:空气质量标准类别向量;
:模糊综合指数;
4问题分析
本题给出了11个城市不同时刻的各类大气污染物的浓度,以及现有空气质量指数模型下的空气质量指数,要求我们建立一种新的空气质量评价的模型,定量得出各个城市不同时刻的空气质量指数,并把计算结果与现有模型下的空气质量指数进行比较,分析新建模型与现有模型的区别。
在建立一种新的空气质量指数计算模型时,涉及到了多指标的综合评价问题,在这方面有多种成型算法,如:层次分析法、模糊数学方法、主成分分析法、聚类分析法等。在解决本问题时,首先要对空气质量进行评价分级,不同的评价级别对应不同的分数值,且评价级别越高分数值越高,并对不同的评价级别对应的各类大气污染物的平均浓度值进行划分。其次,对于给定的时刻,一个城市的空气质量实时报中各污染物的观测值一般不属于同一评价级别,同时各指标所取的值也都是一段时间内的均值,因此,对于各指标属于哪一个评价级别、空气质量属于哪一个级别进行明确的归类是很难实现的,即问题是模糊的,这里采用模糊综合指数模型,综合考虑各个