□文/方天舒(陜西師范大學(xué) 陜西·西安)
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陜西霧霾天氣預(yù)測(cè)
□文/方天舒
(陜西師范大學(xué)陜西·西安)
[提要]本文應(yīng)用Mat l ab建立三次指數(shù)平滑模型,對(duì)陜西霧霾天氣進(jìn)行分析預(yù)測(cè),并提出相關(guān)建議。
關(guān)鍵詞:指數(shù)平滑模型;霧霾;預(yù)測(cè)
原標(biāo)題:陜西霧霾天氣預(yù)測(cè)——基于三次指數(shù)平滑模型
收錄日期:2016年3月16日
2015年2月28日,人民網(wǎng)發(fā)布了《柴靜調(diào)查:穹頂之下》的專題,由此引爆了大家對(duì)該紀(jì)錄片的關(guān)注和對(duì)霧霾的討論。陜西是霧霾的多發(fā)區(qū),為有效地控制霧霾的形成,有必要對(duì)該地區(qū)霧霾進(jìn)行分析。根據(jù)陜西2014環(huán)境報(bào)告,陜西省按照新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量,優(yōu)良天數(shù)比例平均為68.8%,超標(biāo)天數(shù)比例為31.2%,其中,輕度污染為21.1%,中度污染為4.9%,重度及以上污染為5.2%。2014年西安市的優(yōu)良天數(shù)為251天,重度及以上污染19天。由此可見,陜西省治污減霾、保衛(wèi)藍(lán)天依然任重道遠(yuǎn)。
霧霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物組成,前兩者為氣態(tài)污染物,最后一項(xiàng)顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍?zhǔn)?。顆粒物的英文縮寫為PM,我們通常所說的PM,就是指大氣中直徑≤2.5um的顆粒物。因此,本文選取氣象部門用以監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量的兩項(xiàng)主要指標(biāo):陜西二氧化硫的排放量和煙塵的排放量,以及2002~2012年陜西環(huán)境污染治理投資總額3項(xiàng)指標(biāo)來共同預(yù)測(cè)陜西省未來霧霾天氣的狀況。
(一)模型選定。利用Matlab,畫出散點(diǎn)圖。(圖1、圖2)三組時(shí)間序列數(shù)據(jù)均呈非線性趨勢(shì)。因此,建立三次指數(shù)平滑模型進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。
(二)初始值的選擇。當(dāng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)較多時(shí)(N≥15項(xiàng))可以選用第一期的觀察值作為初始值。如果原數(shù)列的項(xiàng)數(shù)較少時(shí)(N≤15項(xiàng)),可以選取最初幾期(一般為前三期)的平均數(shù)作為初始值。
(三)平滑系數(shù)α的選擇。指數(shù)平滑法的計(jì)算中,關(guān)鍵是α的取值大小,但α的取值又容易受主觀影響,因此合理確定α的取值方法十分重要。一般來說,如果數(shù)據(jù)波動(dòng)較大,α值應(yīng)取得大一些,可以增加近期數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響。如果數(shù)據(jù)波動(dòng)平穩(wěn),α值應(yīng)取得小一些。本文采用試算法確定值。由圖1可知,2002~2012年陜西省二氧化硫的排放量和煙塵的排放量數(shù)據(jù)較為平穩(wěn)。下面對(duì)不同值的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,平滑系數(shù)分別取0.05、0.1、0.15和0.2。利用Matlab得出結(jié)果,如表1所示。(表1)
根據(jù)選取均方誤差最小的原則,α=0.1;同理,陜西煙塵排放量的三次平滑值β=0.05,陜西環(huán)境污染治理投資總額的三次平滑值δ=0.3。
將α值代入,運(yùn)行Matlab,得出SO2排放量的預(yù)測(cè)模型為:
環(huán)境污染治理投資總額的預(yù)測(cè)模型為:
圖1 2002~2012年陜西S02排放量、煙塵排放量
圖2 2002~2012年陜西環(huán)境污染治理投資總額
表1 陜西省SO2排放量3次平滑值
通過模型預(yù)測(cè)可以看出,陜西省在治理環(huán)境污染投資的數(shù)額在不斷增長(zhǎng),而且增長(zhǎng)速度非??欤A(yù)測(cè)2016年治理環(huán)境污染的投資額達(dá)到305.35億元,然而S02的排放量并沒有減少,在2016年反而達(dá)到91.802萬噸,煙塵排放量在2016年減少到33.5452萬噸,但減少量并不多。
(一)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。首先,大力發(fā)展、扶持高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),對(duì)技術(shù)進(jìn)行改造升級(jí),科學(xué)地減少污染排放,對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須存在的高污染項(xiàng)目,可以由市區(qū)遷移到郊區(qū)的下風(fēng)處;其次,提高天然氣等清潔能源使用比例,特別是大力推進(jìn)機(jī)動(dòng)車輛“油改氣”,減少二氧化硫的排放量和煙塵的排放量。
(二)優(yōu)化社會(huì)公共資源。陜西省政府可以繼續(xù)優(yōu)化公共交通線路;適當(dāng)放大車站與車站之間的距離;鼓勵(lì)低碳綠色出行;盡可能減少公交在主干道開火車的行為,節(jié)約大家出行的時(shí)間。同時(shí),擴(kuò)大實(shí)施公共自行車服務(wù)建設(shè),加大服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的覆蓋范圍,方便更多人的出行。
(三)公眾參與環(huán)境保護(hù)。我們參與環(huán)境保護(hù)的行為不再僅僅是向環(huán)保管理部門舉報(bào)企業(yè)污染,以及“從我做起”等等,我們開始監(jiān)督政府在環(huán)保上的作為、不作為甚至亂作為,懂得利用輿論的力量,而微博平臺(tái)成為我們獲取環(huán)境信息以及發(fā)布信息的渠道。我們可以借助微博平臺(tái),與媒體交流溝通,使政府環(huán)境決策更加民主化和科學(xué)化。
主要參考文獻(xiàn):
[1]侯瓊煌,楊航.基于三次指數(shù)平滑模型的霧霾天氣分析與預(yù)測(cè)[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2014. 12.
[2]王坤龍.天津地區(qū)霧霾的成因及預(yù)測(cè)模型建立的研究[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào),2014.8.
[3]吳小華.Excel在指數(shù)平滑法參數(shù)優(yōu)選中的應(yīng)用[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)社會(huì)科學(xué)版,2007.
[4]徐建新,嚴(yán)勇,嚴(yán)富海.指數(shù)平滑法在典型城市GDP預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2008.7.
[5]王軍,許項(xiàng)發(fā).西安霧霾成因分析及對(duì)策建議[J].新西部,2014.
[6]王樹翠.淺析霧霾的成因及政府治理霧霾的對(duì)策[J].經(jīng)營(yíng)管理者,2014.
[7]董微.霧霾報(bào)道研究[D].吉林大學(xué),2014. 5.
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