◇程超

灰色預(yù)測(cè)模型在江西省城鎮(zhèn)人均年收入預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

◇程超

為了分析城鎮(zhèn)人均年收入以及制定相應(yīng)的宏觀經(jīng)濟(jì)政策，促進(jìn)城鎮(zhèn)居民人均年收入穩(wěn)定增長(zhǎng)，本文以2008-2014年江西省城鎮(zhèn)居民人均年收入為基礎(chǔ)，結(jié)合灰色系統(tǒng)理論，建立了灰色的城鎮(zhèn)居民人均可支配收入模型，并運(yùn)用灰色模型對(duì)江西省2015～2018年城鎮(zhèn)居民家庭人均年收入進(jìn)行預(yù)測(cè)。

人均年收入；灰色系統(tǒng)理論；預(yù)測(cè)

10.13999/j.cnki.scyj.2016.08.015

一、灰色系統(tǒng)理論概述

1．灰色系統(tǒng)理論的基本概念

灰色系統(tǒng)是包含部分未知信息和部分已知信息的系統(tǒng)，即信息不完全的系統(tǒng)。由我國(guó)著名學(xué)者鄧聚龍先生于20世紀(jì)80年代提出，該理論用于對(duì)小樣本，信息不完全的不確定性問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，在建模時(shí)只需要少量的數(shù)據(jù)就可以獲得較好的預(yù)測(cè)效果，達(dá)到較高的精度。其中，灰色GM（1，1）模型是灰色理論中最常用的研究灰系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型。灰色預(yù)測(cè)法是一種對(duì)含有不確定因素的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。灰色系統(tǒng)內(nèi)的一部分信息是已知的，另一部分信息是未知的，系統(tǒng)內(nèi)各因素間具有不確定的關(guān)系。所謂灰色預(yù)測(cè)是通過(guò)鑒別系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相異程度，并對(duì)原始數(shù)據(jù)的生成處理來(lái)尋找系統(tǒng)變動(dòng)的規(guī)律，從而建立預(yù)測(cè)模型來(lái)預(yù)測(cè)事物未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)?；疑A(yù)測(cè)以它所需數(shù)據(jù)少，操作簡(jiǎn)便，預(yù)測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分析及預(yù)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。

2．灰色GM（1，1）模型建模原理

灰色GM（1，1）模型是灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型的核心模型，也是最常用的一種灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型。其建模原理為：弱化原始時(shí)間序列的隨機(jī)性；將離散變量連續(xù)化；用生成數(shù)據(jù)序列代替原始數(shù)據(jù)序列；用微分方程代替差分方程，進(jìn)而建立微分方程形式的模型。

3．灰色GM（1，1）模型的合理性

長(zhǎng)期以來(lái)，城鎮(zhèn)人均年收入的預(yù)測(cè)多采用傳統(tǒng)回歸分析法和時(shí)間序列分析法。但是，江西省城鎮(zhèn)人均年收入數(shù)據(jù)具有序列較短、可靠性偏低等特點(diǎn)，利用這些傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法達(dá)不到更佳的預(yù)測(cè)效果。鄧聚龍?zhí)岢龅幕疑到y(tǒng)理論克服了時(shí)間序列預(yù)測(cè)存在的當(dāng)時(shí)間序列變化規(guī)律性差、建立精確模型困難、數(shù)據(jù)序列少、可靠性低等缺點(diǎn)。以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”為研究對(duì)象，通過(guò)鑒別系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相異程度，并對(duì)原始數(shù)據(jù)的生成處理來(lái)尋找系統(tǒng)變動(dòng)的規(guī)律，從而建立預(yù)測(cè)模型來(lái)預(yù)測(cè)事物未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。其中，灰色GM（1，1）模型是灰色預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，也是灰色理論應(yīng)用預(yù)測(cè)的最常用的方法，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域預(yù)測(cè)中已有許多成功應(yīng)用的實(shí)例。研究分析表明，城鎮(zhèn)人均年收入系統(tǒng)中包括已知因素和未知因素，可以作為灰色系統(tǒng)進(jìn)行處理。因此，建立灰色預(yù)測(cè)GM（1，1）模型對(duì)江西省城鎮(zhèn)人均年收入進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)具有很大的優(yōu)勢(shì)，其研究結(jié)果具有較高的參考價(jià)值和借鑒意義。

二、江西省城鎮(zhèn)人均年收入預(yù)測(cè)

1．?dāng)?shù)據(jù)的選取與處理

為了減弱原始數(shù)據(jù)的隨機(jī)性干擾，為建立灰色模型提供信息，在建立灰色預(yù)測(cè)模型之前，需要對(duì)原始時(shí)間序列進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的時(shí)間序列即為生成列。灰色系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)處理方式有累加和累減兩種生成法，這里采用累加法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，則時(shí)間序列X0一次累加生成的序列為X1，其中，稱為累加序列，其中

GM（1，1）模型對(duì)于中短期時(shí)間序列的擬合效果較好，而對(duì)于較長(zhǎng)期時(shí)間序列的擬合精度較低，故從江西省統(tǒng)計(jì)年鑒中選取2008年至2014年城鎮(zhèn)人均年收入的數(shù)據(jù)（表1）作為原始數(shù)據(jù)。從表1看出，江西城鎮(zhèn)人均年收入呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，而城鎮(zhèn)人均年收入主要受時(shí)間這一變量的影響，所以可以利用GM（1，1）模型進(jìn)行擬合分析并可預(yù)測(cè)2015年至2018年的江西省城鎮(zhèn)人均年收入。

表1　2008～2014年江西省城鎮(zhèn)人均年收入

記2008年至2014年江西省城鎮(zhèn)人均年收入數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)序列X0，

做一次累加可得累加生成列，

2．模型建立

根據(jù)以上資料構(gòu)造矩陣B和數(shù)據(jù)向量YN，從而建立GM （1，1）預(yù)測(cè)模型進(jìn)行擬合過(guò)程。其中，

三、模型檢驗(yàn)

1．殘差檢驗(yàn)

表2　模型誤差檢驗(yàn)表

從表2可知，平均相對(duì)差為1.243%為模型檢驗(yàn)一級(jí)精度，因此該模型通過(guò)后驗(yàn)差檢驗(yàn)可作為江西省城鎮(zhèn)人均年收入預(yù)測(cè)模型。

2．后驗(yàn)差檢驗(yàn)

表3　預(yù)測(cè)精度判斷標(biāo)準(zhǔn)表

因此可以判斷該模型預(yù)測(cè)精度屬于“好”等級(jí)，說(shuō)明預(yù)測(cè)模型是合理可信的，可以用于外推預(yù)測(cè)。

3．模型預(yù)測(cè)

由上述檢驗(yàn)結(jié)果可知，運(yùn)用灰色GM（1，1）模型對(duì)江西省城鎮(zhèn)人均年收入的預(yù)測(cè)效果較好。因此，上述模型可以用來(lái)作為江西城鎮(zhèn)人均年收入預(yù)測(cè)模型。利用建立的灰色預(yù)測(cè)GM （1，1）模型，結(jié)合Matlab軟件對(duì)江西省未來(lái)幾年城鎮(zhèn)人均年收入進(jìn)行預(yù)測(cè)，如表4。

表4　江西省2015～2018年城鎮(zhèn)人均年收入預(yù)測(cè)值表

基于江西省2008～2014年城鎮(zhèn)人均年收入數(shù)據(jù)，建立灰色理論GM（1，1）模型對(duì)未來(lái)四年（2015～2018）城鎮(zhèn)居民人均年收入進(jìn)行預(yù)測(cè)。從模型擬合結(jié)果來(lái)看，擬合值與實(shí)際值相差較小，表3中的預(yù)測(cè)結(jié)果具有客觀性，與江西省城市經(jīng)濟(jì)狀況相吻合，這表明模型的建立與應(yīng)用是客觀可行的。

該結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明，伴隨經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，城鎮(zhèn)居民的人均年收入逐年穩(wěn)步上升。根據(jù)模型預(yù)測(cè)結(jié)果可知，在未來(lái)幾年內(nèi)江西省經(jīng)濟(jì)將有更進(jìn)一步的發(fā)展，江西省城鎮(zhèn)人均年收入也會(huì)進(jìn)一步提高，到2015年江西省城鎮(zhèn)居民人均年收入將達(dá)到26874.77元，到2017年將突破30000元，到2018年城鎮(zhèn)人均年收入將高達(dá)33558.88元。

四、結(jié)論

模型結(jié)果表明：灰色預(yù)測(cè)是一種預(yù)測(cè)精度很高的時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，把城鎮(zhèn)居民人均年收入動(dòng)態(tài)變化系統(tǒng)視為灰色系統(tǒng)是合理可行的，利用所建立的模型可較好地預(yù)測(cè)江西省城鎮(zhèn)居民人均年收入的短期變化趨勢(shì)，灰色系統(tǒng)理論尤其是灰色GM（1，1）預(yù)測(cè)在城鎮(zhèn)人均年收入研究中具有深刻的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［1］鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程［M］.武漢：華中理工大學(xué)出版社，1990.

［2］袁嘉祖.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，1991.

［3］劉思峰，郭天榜，黨耀國(guó).灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2001.

［4］張翠蓮，張欽禮，何春江.灰色系統(tǒng)理論在河北省城鎮(zhèn)居民人均年收入中的應(yīng)用［J］.數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2005（08）.

［5］毛廣雄，譚峰.灰色系統(tǒng)分析應(yīng)用［J］.數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2005（02）.

［6］張璐，陶淼冰，李亞杰.我國(guó)城鎮(zhèn)居民家庭人均可支配收入統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)測(cè)［J］.當(dāng)代經(jīng)濟(jì)，2012（09）.

［7］李鵬.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和灰色模型的稅務(wù)收入預(yù)測(cè)研究［D］.西安：西安電子科技大學(xué)，2011.

［8］盧懿.灰色預(yù)測(cè)模型的研究及其應(yīng)用［D］.杭州：浙江理工大學(xué)，2014.

（作者單位：江西財(cái)經(jīng)大學(xué)）