【資源環(huán)境承載力評估預測方法分析3400字】

資源環(huán)境承載力評估預測方法分析綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u31798資源環(huán)境承載力評估預測方法分析 1140571.1數(shù)據(jù)的來源 1234041.2指標權(quán)重的確定 2192611.3預測模型的確定 446541.4灰色關聯(lián)投影值的等級劃分 81.1數(shù)據(jù)的來源本研究所選取的指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)均來自2010-2018年《河南統(tǒng)計年鑒》、各市統(tǒng)計年鑒、河南省水資源公報等。另由于各市2012及以前指標數(shù)據(jù)缺失，各市的指標數(shù)據(jù)范圍取2013-2017年。具體數(shù)據(jù)詳見下表。表3-3河南省及各市2009-2017年各項評估預測指標數(shù)據(jù)指標層計算方式人均耕地面積（平方米/人）當年耕地總面積人均建設用地面積（平方米/人）當年城鎮(zhèn)建成區(qū)總面積人均公園綠地面積（平方米/人）當年公園綠地面積人均水資源量（立方米/人）水資源總量人均用水量（立方米/人）用水總量水資源開發(fā)利用率（%）用水總量水資源總量萬元GDP水耗（立方米/萬元）用水總量單位能耗（噸標準煤/萬元）全社會消費能源量單位電耗（千瓦時/萬元）全社會消耗電力二氧化硫排放強度（千克/萬元）二氧化硫排放量煙（粉）塵排放強度（千克/萬元）煙氮氧化物排放強度（千克/萬元）氮氧化物排放量廢水中COD排放強度（千克/萬元）廢水中COD排放量廢水中氨氮排放強度（千克/萬元）廢水中氨氮排放量城市污水處理率（%）污水處理量工業(yè)固體廢物綜合利用率（%）工業(yè)固體廢物綜合利用量農(nóng)用化肥施用量（折純量）（噸/公頃）化肥使用折純量1.2指標權(quán)重的確定在評估和預測中所揭示的指標的加權(quán)值被稱為權(quán)重，不同的權(quán)重會導致不同的評估結(jié)果，目前有多種方法確定權(quán)重。由于原始數(shù)據(jù)的差異以及存在自動評估因素，測量方法可以分為兩類，一類是基于主觀的，這種方法根據(jù)指數(shù)的相對價值確定權(quán)重，以相應的方法確定權(quán)重，但存在主觀性強，成本低等問題。權(quán)重結(jié)果隨人們的所知而變化；第二是客觀加權(quán)法，比如主成分分析法，熵權(quán)法。這類方法根據(jù)指標的絕對差異性和對其他指標的影響程度來確定權(quán)重，比非指標權(quán)重法更有意義。對與主觀賦權(quán)法來說，熵權(quán)法是比較客觀的測量方法。雷勛平等（2016）就用的基于熵權(quán)法的TOPIS模型確定權(quán)重。綜上，本文采用熵權(quán)法這一客觀賦權(quán)法，相對客觀地確定河南省資源環(huán)境承載力評估預測指標權(quán)重，具體步驟如下：（1）數(shù)據(jù)標準化。本文采用標準化，對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。設xij為第i年第j若xij（1.1）若xij（1.2）式中：為第個指標在年內(nèi)的所有值，為第年第個指標的標準化值，其取值范圍為［0，1］，且值越小，說明該指標的警情越嚴重。（2）計算第ｊ項指標下第ｉ年份中占該指標的比重：（1.3）（3）計算第ｊ項指標的熵值：（3.4）（4）計算信息熵冗余度：（3.5）（5）計算各項指標的權(quán)重：（3.6）通過以上計算，11個各項指標的權(quán)重、各市各項指標的權(quán)重就被我們得到了。因為本文研究不僅包括時間序列，還包括空間分析，因此對指標的權(quán)重進行均值計算，選取平均值作為最終權(quán)重。結(jié)果如表3-4。表3-42009-2017年各項評估預測指標數(shù)據(jù)的權(quán)重評價層目標層準則層指標層權(quán)重資源環(huán)境承載力資源承載力（0.48）土地資源（0.17）人均耕地面積（平方米/人）0.0520人均建設用地面積（平方米/人）0.0500人均公園綠地面積（平方米/人）0.0674水資源（0.21）人均水資源量（立方米/人）0.0670人均用水量（立方米/人）0.0536水資源開發(fā)利用率（%）0.0504萬元GDP水耗（立方米/萬元）0.0422礦產(chǎn)資源（0.10）單位能耗（噸標準煤/萬元）0.0494單位電耗（千瓦時/萬元）0.0482環(huán)境承載力（0.52）大氣環(huán)境（0.19）二氧化硫排放強度（千克/萬元）0.0640煙（粉）塵排放強度（千克/萬元）0.0684氮氧化物排放強度（千克/萬元）0.0574水環(huán)境（0.20）廢水中COD排放強度（千克/萬元）0.0734廢水中氨氮排放強度（千克/萬元）0.0659城市污水處理率（%）0.0636土地環(huán)境（0.13）工業(yè)固體廢物綜合利用率（%）0.0623農(nóng)用化肥施用量（折純量）（噸/公頃）0.06481.3預測模型的確定灰色關聯(lián)投影法從矢量投影的角度探討多目標決策與評價，對于灰色系統(tǒng)問題的適應性強。考慮到資源環(huán)境承載力系統(tǒng)涉及的要素多樣復雜，評估信息不確定，為典型的灰色系統(tǒng)，以及本文數(shù)據(jù)量較小的特點，首先采用灰色關聯(lián)投影法確定灰色關聯(lián)投影值，以此來評估河南省資源環(huán)境承載力水平，后采用灰色預測模型（GM(1,1)模型）對灰色關聯(lián)投影值進行預測。具體步驟如下。（1）灰色關聯(lián)投影法的步驟①求解灰色關聯(lián)系數(shù)由于，且其值越小承載力狀態(tài)越嚴重，則可定義比較樣本為。由此以為子序列、為母序列，可求得評估樣本系數(shù)，公式為：（3.7）式中：為灰色關聯(lián)系數(shù)；為分辨系數(shù)，通常取0.5。②單位化權(quán)重處理為使后面計算得到的比較樣本的灰色關聯(lián)投影值為1，需要滿足單位化約束條件，為此，要對權(quán)重進行單位化處理，其公式為：（3.8）（3.9）式中：為權(quán)重單位化處理后的值。③計算灰色關聯(lián)投影值將每個評估樣本看成一個行向量，則灰色關聯(lián)投影角為，可求得的余弦。公式如下：（1.10）式中：與的模相結(jié)合，求解灰色關聯(lián)投影值，則可準確反映d（1.11）T（1.12）式中：反則反之。(2)GM(1,1)模型的構(gòu)建與檢驗①原始序列設為待預測指標的原始數(shù)據(jù)，為保證GM(1,1)模型的可行性，則需計算序列的級比。若所有級比，認為可以做GM(1,1)建模。當然，這并不是說有的數(shù)據(jù)沒落入?yún)^(qū)間之內(nèi)就不可以建模，只是落在區(qū)間之內(nèi)建模效果比較好。②累加生成新序列在進行累加的過程中按照以下的規(guī)則進行累加處理：，（1.13）則對原始序列的1次累加生成的新數(shù)列為：（1.14）③微分方程的建立利用累加生成的新序列，可將GM（1，1）模型的微分方程表示為：（1.15）式中：以上方程中a代表的含義為發(fā)展系數(shù)，其主要的功能和作用在于實現(xiàn)對系統(tǒng)發(fā)展狀態(tài)大小的控制，也就是說能夠在一定程度上反映出預測的發(fā)展態(tài)勢。當a在不同的數(shù)值范圍內(nèi)時，模型可以用于不同的場景中，具體情況如表3?5所示。b為灰色作用量，其大小主要反映了數(shù)據(jù)的變化關系。表3-5a取值與GM(1,1)模型應用關系a所取數(shù)值范圍GM(1,1)模型應用情景-a<0.3可用于中長期預測0.3<-a<0.5可用于短期預測0.5<-a<1宜采用改進的GM(1,1)模型-a>1不宜采用GM(1,1)模型④模型的精度檢驗灰色模型在不同領域中均得到了廣泛的應用，在使用灰色模型對事物進行預測時，預測精度低于預測的需求具有十分重要的作用。因此在實踐中需要采用相應的方法對其精度進行檢測。本文采用殘差檢驗和后驗差檢驗兩種。a.殘差檢驗：根據(jù)原始序列，預測值序列，可求得殘差為：（1.16）其中，，；計算相對誤差,；（1.17）進而求得平均相對誤差：（1.18）最后，模型的精度為：（1.19）當時精度較好，時，則有很高的精度。b.后驗差檢驗：根據(jù)原始序列，可求其均值為：（1.20）其方差序列E的均值為：（1.21）原始序列的方差為：（1.22）殘差序列E的方差為：（1.23）則后驗差比為：（1.24）式中：指標C越小則代表S1大而S2越小，C小能夠表明即便是原始數(shù)據(jù)是離散型的數(shù)據(jù)，采用單模型的方式所獲得的預測值和實際值之前的差距并沒有表現(xiàn)出很高的離散特點。按照C值可以將精度劃分為如表3?6所示的不同級別。表3-6C取值與GM(1,1)模型精度關系C所取數(shù)值范圍GM(1,1)模型精度級C<=0.351級（好）0.35<C<=0.52級（合格）0.5<C<=0.653級（勉強）C>0.654級（不合格）1.4灰色關聯(lián)投影值的等級劃分本文對資源環(huán)境承載力評估預測灰色關聯(lián)投影值進行分級，將其分為不超載、輕度超載、中度超載、重度超載、嚴重超載五個等級。因本文所采用的方法所得的資源環(huán)境承載力投影值介于０?１之間，因此在指數(shù)等級劃分時采用自然分級法分為５個等級。在資源承載力投影值與環(huán)境承載力投影值定性分級中，與上述資源環(huán)境承載力一致分為不超載、輕度超載、中度超載、重度超載、嚴重超載五個等級。在定量分級中，依舊采用自然分級法，在權(quán)重賦值時，所有指標總權(quán)重為1，因此資源承載力權(quán)重為下屬各項指標權(quán)重之和0.48，也就是資源承載力指數(shù)值介于0劃分。表3-7區(qū)域資源環(huán)境承載能力等級分類資源環(huán)境承載力投影值資源承載力投影值環(huán)境承載力投影