青島市生活垃圾量的關(guān)聯(lián)度與灰色模型預(yù)測

青島市生活垃圾量的關(guān)聯(lián)度分析與灰色模型預(yù)測摘要：首先運(yùn)用用關(guān)聯(lián)度分析析法，定量分分析了影響青青島市生活垃垃圾產(chǎn)生量的的主要因子。再再根據(jù)灰色系系統(tǒng)理論結(jié)合合關(guān)聯(lián)度分析析得到的主要要影響因子分分別建立了該該市垃圾產(chǎn)生生量的GM(1,,1)和GM(1,,3)預(yù)測模型，結(jié)結(jié)果均符合一一級精度，并并對預(yù)測結(jié)果果作了對比分分析。關(guān)鍵詞：生活垃垃圾關(guān)聯(lián)度分析灰色模型預(yù)預(yù)測FactorAnalyysisaandGrreyMoodeloofDommesticcRefuuseYiieldsinQiingdaooCityyAbstracct:Baasedoonstaatistiicalddataoondommesticcrefuuseyiieldsfrom1992to20001innQinggdaoccity,themmethoddofggreyrrelatiiveannalysiiswassuseddtosstudythevvitalfactoorswhhichaaffecttingrrefuseeyielldsquuantittativeely.BBothaasingglegrreymoodel((GM(1,,1))aandamultiiplyggraymmodel(GM(11,3))wereestabblisheedtoforeccasttthedoomestiicreffuse.Theppredicctionpreciisionofthhesemmodelsswereetesttedbyyresiidual--revissionmmethoddtobbefeaasibleeandvaliddasffollowwed,simillarly,,afuurtherranallysiswasggivenproviidedtthatmmoderaatediiffereenceeexisteedintherresulttsoffferedbyGMM(1,1))andGM(1,,3).Keyworrds:DDomestticreefuseGreyyrelaativeanalyysisGGreymmodel(1,33)preedictiion前言城市生活垃圾產(chǎn)產(chǎn)量的預(yù)測對對于科學(xué)的進(jìn)進(jìn)行城市生活活垃圾管理和和建設(shè)相應(yīng)的的處理工程的的具有重要意意義。然而生生活垃圾產(chǎn)量量的影響因素素很復(fù)雜，灰灰色理論[11]，作為一一種研究少數(shù)數(shù)據(jù)不確定性性的理論，在在進(jìn)行生活垃垃圾產(chǎn)量預(yù)測測方面得到了了越來越廣泛泛的應(yīng)用[22-4]。青島作為中國北北方開放較早早的沿海城市市，隨著經(jīng)濟(jì)濟(jì)的飛速發(fā)展展，居民生活活水平有了較較大的提高，同同時生活垃圾圾量也趨于同同步增長?；诖?，對于于該市的生活活垃圾的產(chǎn)生生量預(yù)測和分分析刻不容緩緩，我們利用用灰色系統(tǒng)理理論，對青島島市的生活垃垃圾產(chǎn)量和關(guān)關(guān)聯(lián)因子作了了灰色關(guān)聯(lián)度度分析，找出出了其中的主主要因子和次次要因素，并并通過兩種不不同的灰色模模型對2005--2010年的城市垃垃圾產(chǎn)量進(jìn)行行了預(yù)測，為為青島市城市市垃圾地分析析預(yù)測和規(guī)劃劃管理提供了了理論的支持持和定量的依依據(jù)。數(shù)據(jù)來源對于生活垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量的分析析和預(yù)測載廣廣義上可以分分為社會因素素和內(nèi)在因素素。社會因素素有相關(guān)的政政策法規(guī)、居居民的垃圾丟丟放習(xí)慣等等等?？紤]到社社會因素和內(nèi)內(nèi)在因素可能能存在矛盾與與沖突，所以以在建立灰色色模型時不予予以考慮，而而是在通過所所建模型對生生活垃圾盡心心分析預(yù)測后后再考慮社會會因素，即在在內(nèi)在因素分分析預(yù)測的基基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)調(diào)整[3,5]。影響響垃圾產(chǎn)量的的內(nèi)在因素主主要有人口,GDP，人均收入入，人均消費(fèi)費(fèi)，工業(yè)總產(chǎn)產(chǎn)值等。表1具體列出了1992--2001年青島市垃垃圾產(chǎn)生量和和影響因子的的統(tǒng)計(jì)資料，其其中數(shù)據(jù)來自自青島市統(tǒng)計(jì)計(jì)局1992--2001《青島市統(tǒng)統(tǒng)計(jì)年鑒》[[6]。年份生活垃圾產(chǎn)生量量（萬噸）GDP（萬元）人口（人）人均可支配收入入（元）人均消費(fèi)支出（元元）工業(yè)總產(chǎn)值（萬萬元）1992550,00002,501,66906,731,00722,1381,9564,826,88341993580,00003,793,99576,753,44972,6682,4455,929,22361994580,00005,207,55996,785,22913,8803,4798,456,99741995680,00006,420,33086,846,33465,3574,6069,412,66351996596,00007,101,99746,902,66775,6025,07911,173,,6721997637,50007,977,00256,954,33916,2225,52513,704,,7351998787,20008,883,99736,995,66666,5545,56515,794,,1061999804,80009,928,22857,029,77077,2825,98116,822,,4362000832,500011,500,,7037,066,44818,0166,67719,408,,3882001834,000013,160,,8467,104,88758,7316,84922,398,,464表119992-20001年青島市生生活垃圾產(chǎn)生生量及主要影影響因素統(tǒng)計(jì)計(jì)值Table11Domeesticrefusseyieeldsaandviitalffactorrsfroom19992to2001inQiingdaoocityy3.灰關(guān)聯(lián)度分分析1個灰色系統(tǒng)中中2個因素之間間關(guān)聯(lián)性的大大小稱為灰關(guān)關(guān)聯(lián)度，它所所包涵的是該該系統(tǒng)發(fā)展過過程中各因素素間的相對變變化情況。若若兩者在系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展過程中中相對變化一一致則關(guān)聯(lián)度度大；反之亦亦然。一般來來說，灰關(guān)聯(lián)聯(lián)度的計(jì)算按按以下步驟進(jìn)進(jìn)行。3.1關(guān)聯(lián)系數(shù)數(shù)和關(guān)聯(lián)度的的計(jì)算方法設(shè)X(t),Y(t)為自然數(shù)數(shù)數(shù)列函數(shù)，則則兩數(shù)列在各各時刻的關(guān)聯(lián)聯(lián)系數(shù)為：式中：：關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式式為：3.2灰關(guān)聯(lián)度度的計(jì)算結(jié)果果和分析利用表1的數(shù)據(jù)據(jù)，以生活垃垃圾量為母序序列[x(t))],其余五個因因子為子序列列，通過計(jì)算算，關(guān)聯(lián)系數(shù)數(shù)見表2，母序列與與各子序列之之間的關(guān)聯(lián)度度分別見表3。10.96243322780.900777330.92720020.94306640.922366361320.73597755940.829100360.72359950.699066660.714433910730.61976654890.649577470.7223880.701511460.556222564640.46025577940.417933780.48685570.453277010.434600622450.86811196460.979666620.85749950.828333320.914955313160.40164469440.40525590.37320060.352677790.425422848570.80781142620.890222760.82538820.924488360.954477207280.74133358960.958411410.89666630.844600740.76021180690.62810004750.760777370.73519980.910999740.6184771444表2各子序序列與母序列列的關(guān)聯(lián)系數(shù)數(shù)序列Table22GreeyrellativeeseriialsoofdommesticcrefuuseyiieldsGDP人口人均可支配收入入人均消費(fèi)支出工業(yè)總產(chǎn)值0．66966684880．75386695410．72659974870．71837771680．7103338292表3各子序序列與母序列列的關(guān)聯(lián)度Table33Greeyrellativeecoeffficieentsoofdommesticcrefuuseyiields從結(jié)果看，影響響垃圾產(chǎn)生量量最關(guān)鍵的因因素是人口（0.72665974887），說明自92年來，青島島市人口增長長率過高，是是生活垃圾量量增加的主要要因素。為了了屏蔽人口因因素，考慮其其它影響因素素的作用，為為此又對青島島市的人均垃垃圾產(chǎn)生量作作了計(jì)算，結(jié)結(jié)果如圖1：圖1.人口、垃垃圾量、平均均垃圾量的變變化趨勢比較較Fig1.Compaarisonnofcchangiingtrrendyamonggpopuulatioon,waasteaandavverageewasttein1992--2001由圖1可知，青青島市的人均均垃圾產(chǎn)生量量雖然有所起起伏，但變化化趨勢仍與垃垃圾產(chǎn)生量一一致。通過關(guān)關(guān)聯(lián)度分析我我們發(fā)現(xiàn)，人人均可支配收收入也是影響響垃圾量的重重要因素（0.72665974887），這意味味著居民生活活水平的提高高直接作用于于生活垃圾的的產(chǎn)生，結(jié)合合青島市近十十年的政策面面因素我們發(fā)發(fā)現(xiàn)：（1）隨著19995年青島市經(jīng)經(jīng)濟(jì)總量和人人均收入大幅幅度提高導(dǎo)致致的人均垃圾圾量劇增現(xiàn)象象，青島市政政府出臺嚴(yán)格格的垃圾管理理控制政策，使使得人均垃圾圾產(chǎn)生量在隨隨后的1996、1997兩年內(nèi)回落落到較低水平平。（2）然而隨著著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一一步快速增長長，而廢品回回收的價格并并沒有隨之增增長，居民的的垃圾丟放習(xí)習(xí)慣也沒有統(tǒng)統(tǒng)一準(zhǔn)則。自自1998年來，人均均垃圾量受人人均可支配收收入等主流因因素影響越來來越明顯，總總體上又恢復(fù)復(fù)了線性增長長的趨勢，這這說明對于生生活垃圾的規(guī)規(guī)劃和管理需需要從環(huán)境教教育方面著手手而不僅僅是是施以政策影影響。4．生活垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量的GM(1，1)預(yù)測灰色系統(tǒng)理論建建立的模型，簡簡稱灰色模型型（GreyModell），可分為為高階的GM(n,,1)和多邊量的GM(1,,n)模型。由于階階數(shù)過高，計(jì)計(jì)算會十分復(fù)復(fù)雜同時所得得的精度也不不一定高，所所以一般采用用一階模型，即GM(1,n)模型。GM(1,1)模型是GM(1,n)模型的一維模型，它可以建立時間響應(yīng)函數(shù)從而適合于進(jìn)行未來趨勢的預(yù)測。我們在以垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量單變量量作GM(1,,1)模型進(jìn)行預(yù)預(yù)測，在此基基礎(chǔ)上，以關(guān)關(guān)聯(lián)度最大的的兩個因素，即即人口和人均均可支配收入入為變量作GM(1,,3)模型對生活活垃圾產(chǎn)生量量進(jìn)行預(yù)測，然然后對兩種模模型預(yù)測的結(jié)結(jié)果進(jìn)行對比比和分析。4.1建模步步驟：GM(1,1))的微分方程程為：設(shè)為一列原始數(shù)數(shù)據(jù)，即母序序列，對其作作一次累加生生成[1-AGGO]:可建立下述白化化形式的微分分方程：參數(shù)a,u按最最小二乘法求求解：其中：；。上述白化形式的的微分方程解解（即時間響響應(yīng)函數(shù)）為為由此式求得的預(yù)預(yù)測值，作一一階累減運(yùn)算算，即得到原原始數(shù)據(jù)的預(yù)預(yù)測值。4.2GMM(1,1))預(yù)測結(jié)果按照表1所給出出的青島市垃垃圾產(chǎn)生量作作為原始母序序列,按照上述的GM(1,,1)建模方法，進(jìn)進(jìn)行計(jì)算，最最終可得出青青島市垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量的GM(1,,1)預(yù)測結(jié)果，如如下所示：1-AGOO數(shù)列預(yù)測公公式：青島市垃圾產(chǎn)生生量預(yù)測公式式：4.3GMM(1,1))精度檢驗(yàn)和和預(yù)測結(jié)果分分析精度檢檢驗(yàn)采用殘差差分析和后驗(yàn)驗(yàn)差比分析，具具體檢驗(yàn)方法法可見參看文文獻(xiàn)[1]、[3]。模型預(yù)測測值和實(shí)際值值的比較和未未來10年垃圾產(chǎn)量量的預(yù)測值見見圖2:圖2.GM((1,1))預(yù)測值與真真實(shí)值的比較較Fig2.CompaarisonnbetwweenaannuallforeecasteedquaalityandaactuallquallityuusingGM(1,,1)GM(1,1))模型預(yù)測結(jié)結(jié)果精度檢驗(yàn)驗(yàn)為：后驗(yàn)差差比值C11=0..3393334≤0.455;小誤差頻率P11=1≥0.95，滿足一級級精度。所以以本模型符合合預(yù)測要求，利利用預(yù)測微分分方程對青島島市的垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量進(jìn)行預(yù)預(yù)測，結(jié)果如如表5所示；同時時按照圖二的的比較，我們們不難發(fā)現(xiàn)預(yù)預(yù)測值與原始始數(shù)據(jù)較為符符合，按照預(yù)預(yù)測，若不采采取任何措施施，青島市的的垃圾產(chǎn)生量量將在2010年達(dá)到148.00825萬噸，從而而對生活環(huán)境境形成嚴(yán)酷的的威脅。5．生活垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量的GM(1，3)預(yù)測1995~19997年的垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量受突發(fā)發(fā)性因素的影影響，并非線線性增長從而而引起了1995~~1997年垃圾產(chǎn)生生量和各參考考因子之間關(guān)關(guān)聯(lián)系數(shù)均小小于0.5的特殊情況況所以我們認(rèn)認(rèn)為，針對這這種情況，應(yīng)應(yīng)該將與母序序列（垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量）關(guān)聯(lián)聯(lián)系數(shù)小于0.6的字序列年年份數(shù)據(jù)進(jìn)行行合理刪節(jié)再再進(jìn)行預(yù)測，于于是在GM(1,,3)的模型建立立過程中我們們選取的是1996~~2001年間的垃圾圾產(chǎn)生量作為為母序列，1996~~2001年的人口和和人均可支配配收入作為參參考子序列。建建模過程和結(jié)結(jié)果如下所示示：5.1建模步步驟：GM(1,n))模型白化形形式微分方程程為：GM(1,3))模型的微分分方程則為：：識辨參數(shù)a,uu按最小二乘乘法求解：上述微分方程的的響應(yīng)函數(shù)為為：將所得結(jié)果進(jìn)行行一次累減運(yùn)運(yùn)算，得出最最終結(jié)果。5.2GM((1,3)預(yù)測結(jié)果按照表1所給出出的青島市垃垃圾產(chǎn)生量作作為原始母序序列,人均可支配配收入和人口口作為影像因因子，按照上上述的GM(1,,3)建模方法，進(jìn)進(jìn)行計(jì)算，最最終可得出青青島市垃圾產(chǎn)產(chǎn)生量的GM(1,,3)預(yù)測結(jié)果，如如下所示:青島市垃圾產(chǎn)生生量預(yù)測公式式：5.3GMM(1,3))精度檢驗(yàn)和和預(yù)測結(jié)果分分析GM(1,3))模型預(yù)測結(jié)結(jié)果精度檢驗(yàn)驗(yàn)為：后驗(yàn)差差比值C13=00.1904473≤0.455;小誤差頻率P13=11≥0.95，滿足一級精精度，說明本本模型附合預(yù)預(yù)測要求。同同時對比GM(1,,1)模型，C13≤C11，其精度度明顯更高。由由于考慮了影影響垃圾產(chǎn)生生量的主