人口数量最优预测模型与应用

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2 灰色预测模型 GM( 1 , 1 )
灰色系统预测模型 GM( 1, 1) 的基本思路是, 把一个随时 间变化的数据列通过累加, 生成新的数据列, 根据灰微分方 程 的 白 化 微 分 方 程 的 解 , 还 原 后 即 得 灰 色 GM( 1, 1) 预 测 模 型。建立的基本过程为:
设非负原始数据序列 X(0)为: X(0)=(x(0)(1),x(0)(2),...,X(0)(n)),x(0)(k)>0, k=1,2,...,nO X(0)的 1- AGO 序列 X(1)为: X(1)(1)=(x(1)(1),x(1)(2),...,x(1)(n)), X(1)(k)=∑x(0)(i),k=1,2,...,nO X(1)的紧邻生成序列 Z(1)为: Z(1)=(z(1)(2),z(1)(3),...,z(1)(n)), Z(1)(k)=1 /2(x(1)(k)+x(1)(k- 1)), k=2,3,...,n 令 X(0)(k)+ax(1)(k)=u 为 GM( 1, 1) 模型的原始形式。 GM( 1, 1) 灰微分方程 X(0)(k)+ax(1)(k)=u 的内涵是 x(0)(k)为灰导数, 对应于 dX(t) /dt; x(1)(k)为背景值, 对应于 x(1)(t); a 为发展系数, u 为灰作用量, 是微分方程的参数。 这表明 GM( 1, 1) 灰微分方程对应于下述( 白) 微分方程
测误差求得比较符合未来实际情况的预测结果, 也可以对同
一预测对象的同一预测要求采用两种或两种以上不同的预
测技术方法, 进行不同的预测运算, 以便将运算结果进行综
合、对比、平衡, 取得最优值。以下采用了三种时间预测分析
模型对长沙市人口进行预测。
1.1 直线预测模型: Yt=178.45+5.34t(2001 年, t=0) 见表 1
残 差 0.00 1.39 - 0.69 - 1.57 0.18
残差平方 0.00 1.9321 0.4761 2.4649 0.0324
( 单位: 万人) 2003 2004 196.26 202.47 195.49 202.42 0.77 0.05 0.5929 0.0025
由上述灰色预测模型可得: 标准误差 sy3=1.0489
Y(t)=4800.0975e0.034818t- 4633.1875
表3
灰色预测模型结果分析
年 份 1998 1999 2000 2001 2002
实际值( yt) 166.91 171.46 175.41 180.77 188.98
预测值(yt) 166.91 170.07 176.10 182.34 188.80
根据( 2) 求得 A=( - 0.034818, 161.318322) T

a= - 0.034818
b=161.318322
由( 4) 得预测方程
X(t)=4800.0975e0.034818t- 4633.1875
( 5)
3.2 模型的检验
3.2.1 残差检验
将 t=1,2,...,7 代入预测模型, 得 1998- 2004 年累加值。令
有了 a 和 u 的估计值之后, 我们就可以求解一阶线性微
分方程( 1) 了, ( 1) 式两边同时乘以 eat 得,
eatdX(t) /dt+aeatX(t)=eatu 则有,
d[ea源自文库X(t)] /dt=eatu
两边同时积分
eatX(t)= ’ueatdt+k(其中 k 为常数)
X(t)=e-at( ’ueatdt+k)
ε(avg)=1 /( n- 1) ∑—ε(k))
一 般 要 求 p0>80%, 最 好 是 p0>90%。 根 据 上 表 5 可 计 算
出 p0=1, 将 检 验 指 标 P 与灰色预测精度 检验等级标准( 见表 6) 对比可知, 预测模
表6
灰色预测精度检验等级标准
检验指标 好
合格 勉强 不合格
=e-at(u /aeat+k)
=ke-at+u /a
(3)
把 t=0 代入到( 3) 中, 可得
K=X(0)- u /a
于是由( 3) 得到时间函数 X(t)的估计值
X(t)=[X(0)- u /a]e-at+u /a
(4)
我们把上述( 4) 作为预测方程。
3 应用
3.1 将 上 述 方 法 应 用 与 长 沙 市 人 口 数 量 的 研 究 之 中 , 从 1998- 2004 年的统计资料 (见表 4), 得到如下原始数据序列 ( 单位: 万人)
统计观察
人口数量最优预测模型与应用
朱海玲
(湖南商学院 信息系,长沙 410205)
摘 要: 以长沙市人口为研究对象, 通过三种预测模型的比较, 选用灰色预测模型作为最优模型对 长沙市 2007- 2015 年人口总数进行了预测, 并针对长 沙 市 人 口 发 展 中 所 面 临 的 问 题 , 提 出 了 解 决 问 题 的办法。
相对误差(%) 0.00 0.81 0.39 0.87 0.01 0.39 0.02
由上表 5 可以看出, 模型( 5) 预测的相对误差很小, 平均
相对误差只有 0.35%, 最大相对误差也才有 0.87%, 说明模型
精度较高。
3.2.2 关联度检验 令 p0 为精度 p0= ( 1- ε(avg)) G100%
ε(k)为残差, 即
ε(k)=( 实际值- 预测值) /实际值 G100%
分别求出预测值、绝对误差和相对误差。结果见表 5。一
般要求 ε(k)<20%,最好是<10%。
表5
长沙市人口预测计算值与实际值的相对误差 ( 单位: 万人)
年份 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
表1
直线预测模型结果分析
年份 1998 1999 2000 2001
实际值 166.91 171.46 175.41 180.77
预测值 167.77 173.11 178.45 183.79
残差 - 0.86 - 1.65 - 3.04 - 3.02
残差平方 0.7396 2.7225 9.2416 9.1204

>0.95 >0.80 >0.70 ≤0.70

<0.35 <0.5 <0.65 ≥0.65
型较好。
3.3 预测结果
最 后 , 我 们 使 用 模 型 ( 5) 对 2007- 2015 年 长 沙 市 人 口 数
量进行预测, 预测的结果见表 7。
表7
长沙市人口预测值
( 单位: 万人)
年份 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
序号







实际值 166.91 171.46 175.41 180.77 188.98 196.26 202.47
预测值 166.91 170.07 176.10 182.34 188.80 195.49 202.42
绝对误差 0.00 - 1.39 0.69 1.57 - 0.18 - 0.78 - 0.05
2002 188.98 189.30 - 0.32 0.1024
( 单位: 万人) 2003 2004 196.26 202.47 195.72 202.68 0.54 - 0.21 0.2916 0.0441
由上述 Logistic 预测模型可得: 标准误差 Sy2=1.7839 1.3 灰色预测模型
注意到方程右端:
1 /2[X(t)+X(t+1)]=X(t+1 /2)=X(t+1)- X(t) /(t+1)- t=ΔX(t)
我们可以用差分 ΔX(t)=X(t+1)- X(t)近似替代上述微分方
程的右端, 得
a5- 1 /2[X(t)+X(t+1)]6+u=ΔX(t)
记 A=[a,u]T, 用最小乘法估计出系数矩阵 A, 有
预测值 224.70 232.66 240.91 249.44 258.28 267.43 276.91 286.72 296.88
以上预测结果表明, 今后几年内, 长沙市人口将继续保 持 增 长 的 态 势 , 预 计 到 2015 年 将 达 到 296.88 万 人 , 照 此 趋 势发展, 长沙市总人口的绝对数有可能出现短时期高速增长 的可能, 这主要是由于社会经济的发展而导致的人口迁移及 城市进一步扩容等因素影响。 3.4 长沙市人口发展面临的问题 3.4.1 人口总量继续增长, 城市人口增长与城市化发展不相 适应。根据长沙市人口发展趋势, 未来长沙人口仍将以每年 1%的 速 度 增 长 , 人 口 的 不 断 增 长 , 将 给 就 业 、教 育 、住 房 、交 通 、医 疗 保 险 、社 会 福 利 等 方 面 造 成 很 大 的 影 响 。随 着 长 沙 市 城市化发展水平的加快, 城市各项服务功能和设施越来越显 现其不足, 城市人口增长与城市化发展不相适应。
2002 188.98 189.13 - 0.15 0.0225
( 单位: 万人) 2003 2004 196.26 202.47 194.47 199.81 1.79 2.66 3.2041 7.0756
由上述直线预测模型可得: 标准误差 Sy1=2.5348 1.2 Logistic 预测模型
Yt=105 /1840.9077- 1213.3214C(1.0132)t (1998 年, t=0)
关键词: 人口预测; 灰色预测模型; 检验; 应用 中图分类号: F224.7 文献标识码: A 文章编号: 1002- 6487( 2007) 08- 0101- 02
1 人口预测模型的对比研究
预测的方法有很多, 选用预测的技术方法固然与预测对
象的特点和目的要求有关, 但多数情况下, 为了尽量降低预
102 统计与决策 2007 年 8 月( 理论版)
财经论坛
中国商业银行信用风险的评估
姜 琳 1, 赵 苹 2
( 1.中国国土资源经济研究所, 北京 101149; 2.中国人民大学 商学院, 北京 100872)
摘 要 : 本 文 利 用 DEA 方 法 评 估 我 国 商 业 银 行 信 用 风 险 管 理 的 相 对 有 效 性 。 通 过 CCR 模 型 和 Bilateral 模型评价和比较我国国有商业银行和股份制商业银行的信用风险程度。
X(0)=( 166.91, 171.46, 175.41, 180.77, 188.98, 196.26, 202.47)
表4 年份 人口数
长沙市人口数 1998 1999 2002 2001 166.91 171.46 175.41 180.77
来源: 中国城市统计年鉴
2002 188.98
(单位: 万人) 2003 2004 196.26 202.47
表2
Logistic 预测模型结果分析
年份 1998 1999 2000 2001
实际值( yt) 166.91 171.46 175.41 180.77
预测值( yt) 167.97 172.74 177.86 183.36
残 差 - 1.06 - 1.28 - 2.45 - 2.59
残差平方 1.1236 1.6384 6.0025 6.7081
A=( BTB) -1.(BTC)
( 2)
!- 1 /2[X(0)+X(1)]
1$
"- 1 /2[X(1)+X(2)]
1%
B="- 1 /2[X(2)+X(3)]
1%
""…… ……
%%
#- 1 /2[X( N- 1) +X( N) ] 1 &
C=(ΔX(0), ΔX(1),......, ΔX(N- 1))T
1.4 三种预测模型的综合比较 1.4.1 从计算所得的标准误差来看 : sy3<sy2<sy1, 说明经灰色模 型结果的标准误差最小。 1.4.2 从适用范围来看: 直线模型法预测适应与人口数量平 衡 的 城 市 , Logistic 曲 线 预 测 适 用 范 围 一 般 要 考 虑 人 口 增 长 的有限性, 人口增长率开始下降的城市, 而灰色模型预测的 特点是将无序变有序, 适合任何城市, 从适用范围来看, 用灰 色模型预测更合适。 1.4.3 综上可得结论, 长沙市人口最优预测模型为灰色预测 模型。
统计与决策 2007 年 8 月( 理论版) 101
统计观察
dX(t) /dt+aX(t)=u
(1)
在模型( 1) 中包含两个参数: a 和 u, 首先我们估计出这
两个参数。
我们把( 1) 改写为
a[- X(t)]+u=dX /dt
把 t 换成(t+1)并与原式作算术平均, 得
a5- 1 /2[X(t)+X(t+1)]6+u=1 /2[X(t)+X(t+1)]
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