基本信息
- 项目名称：
- 变权可拓论的空气质量评价模型的建立研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文旨在可拓理论的基础之上，通过将可拓模型机理的改良，实现将可拓工程方法与聚类分析相结合，依据空气质量等级标准和空气质量影响因子构造经典域物元和节域物元；实现关联函数逻辑域的扩展，使精典集合中“属于”和“不属于”集合的定性描述扩展到定量描述；并采用层次分析法确定特征加权，建立新模型；新模型不仅可以体现空气质量整体等级水平，而且通过质量与等级的关联度可以辨识影响空气质量的主次要污染因子。
- 详细介绍：
- 大气环境是一个复杂的系统，时空变化性很强，存在很多不确知因素。评价空气环境质量可以应用如模糊综合评价法、灰色理论、未知数学理论和上海大气质量指数法等方法。本文提出将改进式可拓论应用于空气质量的评价研究。因为可拓论里构成可拓物元集的元素内部结构是能够变动和分解的，元素在集合中的“地位”也能改变，所以可拓论能够比较合理的描述自然现象和社会现象中各种事物的内部结构和彼此间的关系以及事物变化。因此，应用可拓论评价空气环境对环境评价理论的丰富与延伸具有重要的理论价值和现实意义。 本文将可拓工程方法与聚类分析相结合，依据空气质量等级标准和空气质量影响因子构造经典域物元和节域物元；实现关联函数逻辑域由（0，1）到（-∞，+∞）的扩展，使精典集合中“属于”和“不属于”集合的定性描述扩展到定量描述；并采用层次分析法确定特征权重，实现对原有物元模型的改进，建立改进式可拓论的空气质量评价模型；以阜新市2009年空气环境质量为评价对象，应用改进式可拓论模型进行评价。将新建模型应用评价结果与上海大气质量指数法、模糊综合评判法的结果比较，给出新模型在空气质量评价应用中的适用性。 根据空气质量三个等级，建立各等级的经典域物元与待评物元；利用层次分析法计算各特征的权重：W=（0.238,0.109,0.068,0.054,0.531）。建立关联函数，确定各质量等级的关联度及综合关联度： Kp1=W•K1=（-0.508 -0.455 -0.240）。根据计算结果：阜新市2009年的空气质量为三级；降尘在全市的众多污染因子中所占比重最大，为首要污染物，PM10排在第二，SO2紧随其后，NO2第四，CO比重最小。 采用模糊综合评价模型、上海大气质量指数法对比分析可知，改进式可拓论评价模型更能反映一些细微的质量差别，信息利用率更高。阜新市是以煤炭电力工业为主的城市，地属北温带大陆型季风气候区，风沙较大，气候干燥，多风引起的扬尘对空气污染的贡献很大，冬季采暖是PM10、降尘污染严重的重要原因。物元分析法、模糊综合评价法和上海指数法三种评价方法的评价结果吻合良好，评价结果均为Ⅲ级，结果比较客观，符合阜新实际空气质量状况。 基于改进式可拓论的空气质量评价模型能够处理在实际大气环境质量评价中出现的多指标决策的不相容问题，具有较好的分辨能力。新模型的特点是在计算关联度前要计算监测点到评价标准的距离（基于点到区间距离），在计算关联度时，监测值在评价级别区间外距值为正，关联度值为负;监测值在评价级别区间内距值为负，关联度值为正。这种处理方法考虑了级别区间内外的变化特征，结合以层次分析法确定的权重，在物理意义上可以达到更精确的刻画，得到较为客观的评价结果。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 论文研究目的拟结合聚类分析与层次分析法分别实现关联函数逻辑域的值域拓展与特征权重的确立，完成可拓论模型的改进。基本思路是将可拓论精典集合中“属于”和“不属于”的定性描述扩展到精准定量描述；实现关联函数逻辑域由（0，1）到（-∞，+∞）的扩展；并采用层次分析法（AHP）确定特征加权，建立变权可拓论的空气质量评价新模型。
科学性、先进性及独特之处
- 新模型评价结论表达方式体现大气质量整体等级水平，通过质量与等级的关联度可以辨识影响区域大气环境质量的主、次要污染因子。以层次分析法（AHP）作为确定评价因子权重的方法，最大程度避免人为主观定权所产生的误差，使评价结果准确客观；实现可拓论关联函数逻辑域由（0，1）到（-∞，+∞）的扩展，构造大气环境质量评价经典域物元和节域物元，实现新模型在区域大气环境质量评价中的应用。
应用价值和现实意义
- 本文提出结合聚类分析与层次分析法分别实现关联函数逻辑域的值域拓展与特征权重的确立，完成可拓论模型的改进，实际大气质量评价应用结果表明：应用评价结果与上海大气质量指数法、模糊综合评判法的结果吻合，新模型在空气质量评价应用中具备良好的适用性。因此，论文对环境评价理论的丰富与延伸具有重要的理论价值和现实意义。
学术论文摘要
- 为实现可拓论精典集合中“属于”和“不属于”集合的定性描述扩展到精准定量描述，论文将可拓工程方法与聚类分析相结合，依据空气质量等级标准和空气质量影响因子构造经典域物元和节域物元；实现关联函数逻辑域由（0，1）到（-∞，+∞）的扩展；并采用层次分析法（AHP）确定特征加权，建立变权可拓论的空气质量评价模型；新模型不仅可以体现空气质量整体等级水平，而且通过质量与等级的关联度可以辨识影响空气质量的主次要污染因子。以阜新市2009年空气环境质量为应用评价对象，将应用评价结果与上海大气质量指数法、模糊综合评判法的结果比较，给出新模型在空气质量评价应用中的适用性。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1.丁晶,彭荔红.环境质量评价原理与方法[M].北京：化学工业出版社,2004：21-25. 2.梁虹,荀志远.可拓学理论在水质量综合评价中的应用研究[J].环境污染治理技术与设备, 2004(7):25-29. 3.王锦国,张乾飞,袁永生.城市空气质量综合评价的可拓方法[J].中国环境监测,2001,17(6)：47-49
同类课题研究水平概述
- 环境质量评价方法是环境质量评价的核心问题，是做好评价工作的关键。对于大气质量方面的研究，国外约始于60年代，这方面的大量研究基本上是在70年代，在研究的基础上提出了大量评价指数计算和评价方法。70年代末以来，我国开始重视大气污染的评价，进行了不少大气环境质量的监测和评价实践。同时提出了一系列的评价方法。 由于环境质量评价是对客观环境状况作评述和研究，它的表达方式要有统一的评价方法和表达形式，以便对不同地区的环境状况进行对比，进而统筹安排改善环境质量状况的对策和措施。进行大气环境质量评价，可以从多方面入手。多年来，很多学术机构从不同方面提出了很多的大气环境评价方法。但迄今为止，还没有形成统一的单因子和综合评价方法。指数评价法在近些年有了新的发展。武丽敏（1995）为了强调各污染物的综合作用和相互影响，提出了将分指数写成多项式形式的新的大气质量综合指数评价法。李悦（1996）提出了大气环境质量综合指数计算方法，实质上是一种加权平均方法，其单项指数计算简捷，权重计算合理，具有较强的适用性。李柞泳（1997）则通过引入余分指数和补综合指数新概念，给出了各级综合指数的计算公式，提出了用余分指数合成（RIC）计算大气环境质量综合指数的新方法。该方法不仅强调级数较高的分指数的作用，也适当突出了最大分指数的贡献，它还具有计算简便实用的特点。李柞泳（1998，2000）还提出用标度分指数描述大气环境质量的新思想，依据大气污染物浓度等比赋值、其危害程度等差分级原则，导出了标度分指数和综合指数的计算公式，并通过对标度分指数的广义对比运算的因子赋权，得到大气环境质量的标度计算公式。 根据评价因子的个数，大气环境质量评价可以分为单因子评价和综合评价两种。由于影响大气环境质量的污染物种类很多，故而人们十分重视对大气环境质量进行综合评价。大气环境质量综合评价，就是将监测点的监测数据与大气质量标准相比较，进行综合评价，为环保及相关职能部门提供科学管理与污染防治决策依据，并为社会公众认识大气环境质量提供一种尺度。描述和反映大气环境质量现状，既可以从化学的角度，也可以从生物学、物理学和卫生学的角度，这些模型都从某一个方面或角度刻画了大气环境质量的水平。
