大气环境质量预测

2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛

承诺书

我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.

我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。

我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。

我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反

竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。

我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A

我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：

所属学校（请填写完整的全名）：天津农学院

参赛队员(打印并签名) ：1.

2.

3.

指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：

日期： 2012 年 8 月 19 日

赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：

2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛

编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：

赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：

评

阅

人

评

分

备

注

全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：

全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：

大气环境质量预测

摘要

本文主要对大气环境质量做出了合理的综合评价，并对未来环境变化趋势进行预测。通过查阅《中国统计年鉴》[1]，整理需要数据，根据《HJ633-2012环境

空气质量指数)

(AQI技术规定（试行）》[2]，运用MATLAB软件编程建立对全

国各省会城市做出综合评价模型，同时运用回归模型对2012年的空气质量做预

测分析；通过计算各城市的空气质量指数)

GM模型

(AQI，并采用灰色系统)1,1(

做预测分析；整理2007~2010年采用节能减排及不采用节能减排的AQ I值，运用E xcel软件绘出柱状图形进行对比，并对图形做出合理分析。

问题一首先，通过查阅《中国统计年鉴》获取从2003~2010年这八年的全国31个省会城市的空气质量指标，并根据所给数据，运用MATLAB软件建立了这31个省会城市的空气质量指数)

(AQI综合评价模型，并给出各省会城市的AQ I排序，同时进行了合理分析。综合2003~2010年这八年的全国各主要城市的空气质量指标可以看出其中海口、拉萨、南宁的平均空气质量指数较低，平均空气质量指数分别为38.6、53.3、57.6，空气质量较好。而北京、兰州、太原的空气质量指数较高，分别为100.4、105.2、134.9，空气质量较差。在对2012年全国各省会城市和直辖市的空气污染状况进行预测分析的问题上，应用回归模型和Matlab软件实现了对其大气环境的预测与分析，并采用E xcel软件将其预测AQ I值绘出饼状图。

问题二、三通过计算各城市的空气质量指数)

(AQI，将整理的2003~2006

年全国各个省会城市和直辖市每年的空气质量指数的数据，采用灰色系统

GM模型，预测出在不实行节能减排的情况下2007~2010年全国各个省会城)1,1(

市和直辖市每年的空气质量指数，用Excel做出预测数据的折线图，可以发现根据2007年以前的数据来预测的话，大气环境质量处于逐年下降的趋势。如果不实行节能减排政策，未来我国大气环境的发展趋势不容乐观。

问题四整理2007~2010年AQ I的数据，用Excel做出2007~2010年实行减排和不实行减排的空气质量指数的对比图表，可以看出在节能减排的政策下大部分城市的空气质量指数都呈现逐年下降的趋势。与问题一的综合评价模型和问题二的预测值结合可知，节能减排对于我国大气环境质量的改善是很明显的，并就此结果对下一步节能减排提出了本小组的建议。

关键词A Q I灰色系统()

G M模型回归模型E x c e l

1,1

一、问题重述

1.1研究背景

环境保护已成为当今世界关注的首要问题，在这个人口日益增多，资源日益少的地球上，能源的争夺战争逐渐趋于白热化。随之产生的就是环境污染越来越严重，全球资源面临严重的匮乏。

节约是我们中华人民的传统美德，然而就资源短缺的当今社会而言，节约已然成为全球的热门话题。如今的人们生活水平提高了，因此对于自己周围的环境要求也逐渐提高，而在污染日益严重的今天，要找到一个完全无污染的环境可以说是无稽之谈。

1.2文献综述

节约能源资源，保护生态环境，已成为世界人民的广泛共识。在“十二五”节能环保产业发展规划中，根据《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32号）和《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》（国发〔2011〕26号）有关要求，为推动节能环保产业快速健康发展，加快提升我国节能环保技术装备和服务水平，必须紧紧抓住国内国际环境的新变化、新特点，顺应世界经济发展和产业转型升级的大趋势，着眼于满足我国节能减排、发展循环经济和建设资源节约型环境友好型社会的需要，加快培育发展节能环保产业，使之成为新一轮经济发展的增长点和新兴支柱产业。

据测算，到2015年，我国技术可行、经济合理的节能潜力超过4亿吨标准煤，可带动上万亿元投资；节能服务总产值可突破3000亿元；产业废物循环利用市场空间巨大；城镇污水垃圾、脱硫脱硝设施建设投资超过8000亿元，环境服务总产值将达5000亿元。

1.3研究意义及目的

本论文主要着眼与2003年~2010年全国主要城市的大气环境，对其进行分析比较，从而较为准确地预测出2012年全国各主要城市空气质量指标，对其进行分析。并针对2007年前没有实施节能减排和2007年以后实施节能减排的全国各主要城市的数据进行对照，为以后节能减排政策的完善提供数据上的参照。

二、问题分析

对于问题一，通过查找《中国统计年鉴》，并根据《HJ633-2012环境空气质量指数)

(AQI技术规定（试行）》计算出各省会城市的各个年份的空气质量指数，对全国各省会城市的大气环境质量做出定量的综合评价，并根据往年数据采用回归模型预测出2012年各地区空气质量指数。

对于问题二，通过问题一的计算出的2003-2010年的各城市空气质量指数，并根据国家规定的从2007年开始节能减排的要求，利用2003~2006的各城市空气质量指数，并采用灰色模型()

1,1

AQI进

G对2007到2010年的空气质量指数()

行预测，从而分析出我国大气环境的发展趋势。

对于问题三，通过查阅的数据，将一线、二线、三线城市的AQ I值采用E xcel