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1、摘要本题是研研究大气气污染预预报问题题，根据据科学方方法监测测出六个个城市的的SO22、NOO2、PPM100三种污污染物的的浓度值值以及一一组气象象参数值值，分析析得出大大气污染染物的特特点并对对大气质质量作出出预测，根根据其特特点得到到对于大大气治理理的建议议。问题一：利用EEXCEEL求出出各城市市的APPI（空空气污染染指数）月月平均值值并画出出折线图图，分析析图表得得到三种种污染物物的特点点。再利利用层次次分析法法得到六个个城市大大气质量量的排名名，建立立层次模模型时，根根据国家家标准对对空气质质量进行行了五个个档次的的划分作作为因素素层，要要排名的的城市作作为对象象层，计计算出因因
2、素层的的权重比比例，质质量越差差得到权权重越大大，接着着按因素素层的分分类分别别对对象象层进行行权值计计算，最最后得出出总排名名。问题二：由于污污染物浓浓度变化化波动比比较大，所所以采用用自适应应滤波法法进行预预测，得得到20010-9-115至220100-9-21各各城市SSO2、NNO2、PPM100的值，对对于各气象参数数的值，先先画出其其随时间间的变化化图，看看出其数数值大概概在某条条线左右右变化，所所以采用用移动平平均法对对其进行行了预测测。问题三：利用典典型相关关性分析析，得到到所给气气象参数数数据来来源于CC城市，采采用多元元线性回回归模型型并考虑虑到季节节对于大大气质量量的影
3、响响，分别得得到春季季、冬季季的SOO2、NNO2、PPM100与气象象参数之之间的关关系。问题四：在前几几问的基基础上，总总结得出出大气治治理的一一些方法法，给相相关部门门以建议议。关键词：层次分分析法 典型型相关性性 多元元线性回回归一、 问题重述述众所周知知，洁净净的空气气是人类类生存的的必要条条件之一一。世界界卫生组组织和联联合国环环境组织织发表的的一份报报告说：“空气污污染已成成为全世世界城市市居民生生活中一一个无法法逃避的的现实。”工业文明和城市发展，在为人类创造巨大财富的同时，也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中，人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此，对于大气污染
4、物的检测预报以及防治是我们目前的重要任务。目前对大气质量的监测主要是监测大气中、悬浮颗粒物（主要为PM10）等的浓度，在解决大气污染物的防治问题中，我们要考虑一下两点：（1）、三种污染物、的特点；（2）、空空气质量量与气象象参数以以及季节节之间的的关系。通过已经经观测得得到的数数据，我我们可以以预测之之后的大大气，并并且通过过一定的的分析，对对于我国国的大气气防治提提出一些些建议。二、模型型基本假假设本题中假假设如下下：1、题目目所给的的六个城城市的污污染物含含量及各各城市的的气象参参数等数数据都准准确可靠靠；2、APPI指标标真实可可靠，所所给数据据具有参参考统计计意义；3、APPI的月月平
5、均值值能较好好的代表表该月空空气质量量，具有有比较意意义。三、符号号说明空气污染染指数某污染物物的污染染指数该污染物物的浓度度在APII分区表表中最接接近C值值得两个个值在APII 分区区表中最最接近II值得两两个值CI层次模型型的一致致性指标标RI随即一致致性指标标CR一次性比比率p大气压力力t温度w湿度v风速四、问题题分析第一问是是找出AA至F城城市、之间的的特点，并并将几个个城市的的空气质质量进行行排序。在分析析三种污污染物之之间的特特点时，通通过查阅阅资料，找找到APPI（空空气质量量污染指指数标准准）,由由此计算算出每个个城市各各项指标标的APPI月平平均值，再再利用EEXCEEL进
6、行行统计分分析，得得出各个个城市三三种污染染物的特特点。在在进行几几个城市市空气质质量的排排序时，考考虑采用用层次分分析法进进行求解解。第二问是是预测未未来一周周即20010-9-115至220100-9-21各各城市、以及各各象参数数的值。考虑采用自适应滤波法进行预测。自适应滤波法与移动平均法、指数平滑法一样，也是以时间序列的历史观测值进行某种加权平均来预测的，但是移动平均和指数平滑法预测的数据列要求具有较为平稳的趋势变化，而利用excel对所给数据进行分析发现数据随着时间的变化呈现波动变化，虽然各年之间数据呈现随年份增加而下降的趋势，但是本文只要预测最后一年7天的数据，由于前几年的历史数据
7、对最后7天的预测没任何意义，因此也就不用考虑数据的趋势项，只需根据最后三个月数据的波动变化来建立模型即可。它要寻找一组“最佳”的权数，其办法是先用一组给定的权数来计算一个预测值，然后计算预测误差，再根据预测误差调整权数以减少误差。这样反复进行，直至找出一组“最佳”权数，使误差减少到最低限度。第三问是是分析空空气质量量与气象象参数之之间的关关系。由由于所给给气象参参数数据据只有一一组，所所以首先先应进行行典型相相关性分分析，得得出所给给数据来来源于哪哪个城市市。在研研究空气气质量与与气象参参数之间间的关系系时，由由于气象象参数有有四个，所所以考虑虑采用多多元回归归线性模型型找出各各个空气气质量与
8、与气象参参数之间间的关系系。近一一步考虑虑，空气气质量与与季节有有关，所所以分别别建立春春季和冬冬季的多多元线性性回归模模型。第四问是是就空气气质量的的控制对对相关部部门提出出建议。该问题是要在前三问的基础上，找出污染物的影响因素，针对其影响因素提出合理的建议。五、模型型建立及及求解5.1 问题题一的求求解5.1.1三种种污染物物、的特点点分析在解决AA至F城城市、间的特特点这部部分问题题是，通通过查阅阅资料，可可以找到到APII（空气气质量污污染指数数标准），由由此计算算每个城城市各项项指标的的APII月平均均值，对对各项数数值进行行比较，从从而可分分析得出出各个城城市三项项指标的的特点。表
9、1 空空气污染染指数对对应的污污染物浓浓度限值值污染指数数污染物浓浓度（毫毫克/立立方米）APISO2（日均值值）NO2（日均值值）PM100（日均值值）CO（小时均均值）O3（小时均均值）500.05500.08800.0550 50.12201000.15500.12200.1550100.20002000.80000.28800.3550600.40003001.60000.56650.4220900.80004002.10000.75500.50001201.00005002.62200.94400.60001501.2000设I为某某污染物物的污染染指数，CC为该污污染物的的浓度。则
10、则： （11）由表一及及（1）式式可计算算出各城城市各项项指标的的污染指指数，由由于数据据量过大大，我们们用各月月的APPI平均均值代表表该城市市该项指指标的污污染指数数，得到到图表如如下所示示：通过对上上图的分分析，可可以得到到以下结结果：A、B、C、D、E五个城市市、等污染染物浓度度均呈现现出波动性性并且有有缓慢下下降趋势势。A城市与与B城市市的、两种污污染物的的浓度变变化趋势势比较相相近。但但A城市市在03年年下半年年至044年上半半年的浓浓度值非非常大，说说明这段段时间由由于某些些因素使使得排放放较多，但但在之后后的几年年其排放放量明显显下降，说说明该城城市采取取了某些些积极措措施进行
11、行改进。B城市浓浓度呈现现一定的的波动性性，说明明该城市市有一些些周期性性的污染染源。C、D两两城市三三种污染染物浓度度的变化化趋势基基本一致致，说明明两城市市的地理理位置以以及发展展模式都都比较相相近。其其中，在在06年年时两城城市的你你浓度非非常大，说说明这段段时间的的发展模模式使得得浓度过过高，但但之后其其浓度有有迅速下下降，说说明该城城市的管管理者能能迅速采采取措施施来控制制的浓度度。E城市三三种污染染物的浓浓度变化化比较平平稳，说说明该城城市的环环境质量量比较好好。F城市由由于其数数据量过过于少，无无法看出出其变化化趋势，但但从所给给数据来来看，该该城市的的污染物物的浓度度变化比比较
12、平稳稳。考虑到季季节对于于大气污污染物的的浓度随随着季节节变化，所所以，利利用EXXCELL统计出出四个城城市在004年至至09年年取暖季季以及非非取暖季季三种污污染物浓浓度的平平均值的的比值，结结果如下下表所示示：A地B地SO2NO2PM100SO2NO2PM10004年1.78880.84411.26632.13341.12211.166106年1.66661.04480.76623.37701.36650.888107年0.97710.87781.97792.44421.00071.422208年1.60030.72281.58841.86621.42211.344709年1.51171
13、.05561.53352.77771.21171.6339C地D地SO2NO2PM100SO2NO2PM10004年1.75521.23361.03322.23341.08861.244006年1.13371.47790.56662.94481.63390.633407年2.02221.15581.33352.30061.69971.677508年1.94460.63391.41181.65501.15501.477209年3.55591.36681.55565.16601.66661.5991表中数据据反映出出的总体体结果是是四个城城市取暖暖季的各各项污染染指数均均大于非非取暖季季的，只只有
14、个别别年份取取暖季的的某个污污染指数数小于非非取暖季季的；BB,D两两地取暖暖季SOO2污染染明显增增强，说说明这两两地冬季季取暖主主要以煤煤炭等为为主且使使用量较较大，且且随着年年份增加加比例逐逐渐增大大，说明明B,DD两地属属于普通通居住人人口较多多的城市市；对于于A地两两季的污污染物浓浓度比相相对来说说较小，说说明A地地两季污污染物产产生情况况相差不不大，可可以反映映出A地地属于重重工业型型城市。5.1.2 A、BB、C、DD、E、FF空气质质量排序序由于表中中所给观观测数据据中E,F两城城市没有有交叉项项，所以以本文分分别对AA、B、CC、D、EE和A、BB、C、DD、F进进行排序序，对城市AA、B、CC、D、EE排序取取其观测测数据的的交叉项项20007-99-1号号的数据据到20010-9-114号，计计算出每每天的AAPI值值，由于于数据量量太大，考虑求出这个时间段内API的月平均值来反映对应城市的空气质量。对A、BB、C、DD、F排排序取其其数据
