基于改进灰色聚类关联分析法的城市大气环境质量评价

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1、第29卷第3期兰州交通大学学报Vol.29No.32010年6月JournalofLanzhouJiaotongUniversityJune2010文章编号:1001O4373(2010)03O0135O04基于改进灰色聚类关联分析法的城市大气环境质量评价*未碧贵,常青,闫彩云(兰州交通大学环境与市政工程学院,寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心,甘肃兰州730070)摘要:引入指数表达式,利用曲边代替/梯形0结构的直边,将灰色聚类关联分析法的白化函数进行改进,使其能够充分、合理地利用已知的信息,更客观、准

2、确地评价城市大气环境质量.用该方法对阜新市1996-2000年连续5年的大气质量监测结果进行评价,根据关联度判断出1996年的大气环境质量为第Ó级,1997-2000年为第Ò级,环境质量优劣次序为:1998>1999>2000>1997>1996,与实际的污染程度相吻合,说明该评价方法是合适的.与经典的灰色聚类关联分析法相比较,验证了此法结果的客观性和准确性,为评价大气环境质量提供了可靠的方法.关键词:灰色聚类关联法;大气环境质量评价;白化函数;隶属度中图分类号:X651文献标志码:A在环境空气质量评价中,1目

3、前国内外已提出1.1城市大气环境质量聚类样本的构成[1O11]了数十种评价方法,其中灰色关联分析法和灰设m个评价样本(监测点或监测时段),n个指[1O3]色聚类法得到了广泛应用,但这两种方法均存在标(污染物种类),每个指标有p个不同灰类(环境质一些不足.灰色聚类关联分析法是在灰色聚类法和量等级),灰类别计为k(k=1,2,,,p),第i个评价灰色关联分析法的基础上建立起来的,采用的超标样本(i=1,2,,,m)关于指标j(j=1,2,,,n)的加权法既突出了主要污染物的影响又考虑其他单个监测数值计为Aij.污染

4、物对环境的综合作用,其值的计算既与污染指1.2白化函数的建立及改进标的实测值有关,又与各级标准值的范围有关,计算参照国家GB3095O19965环境空气质量标准6结果精度更高;此外,灰色聚类关联分析法是一种加分级标准,绝大部分污染物在某一级别内的标准值权的宽域聚类法,信息利用率高,能区分城市各监测为一个范围,且前一级别标准值上限为后一级别标样本大气环境质量的优劣并对大气环境质量进行排准值的下限,因此,将传统的/三角形0结构改为了序,因此,它综合了前两种方法的优点又弥补了两者/梯形0结构,见图1所示.的不足.灰色

5、聚类关联分析法对水环境质量的评价[12]也得到了应用,但是分级内的浓度值为一个范围时,该方法存在一定的不足,因此,本文对灰色聚类关联分析法作了改进,使其具有更强的环境质量评价的实际意义.1灰色聚类关联分析法模型及改进图1白化函数基本图形Fig.1Basicwhitenizationfunction灰色聚类关联分析法对环境质量的评价原理由图1a可以看出传统的白化函数存在以下两是:把城市空气质量指标的监测值通过灰色聚类法点问题:1)只考虑了相邻级别监测值影响,当监测计算各评价样本对各级别的从属度,然后再分别计值在上

6、下两个级别之外时,白化函数值为0,因此覆算样本与清晰综合评判间的灰色加权关联度,根据盖的范围较窄,也会丢失很多有用的信息;2)由于关联度的大小确定各评价样本的大气环境质量的优同一污染物不同级别的区间相差很大,梯形直边的劣.斜率也相差较大,有失结果的公正性.故引入指数函*收稿日期:2009O11O24作者简介:未碧贵(1980O),男,四川万源人,讲师,博士生.136兰州交通大学学报第29卷(k)数,将白化函数改进为曲边梯形结构.白化函数构造如果对任意的j都有yij=1,即评价样本i的的原则为:1)能够覆盖所有范

7、围内的监测值;2)整每种污染物浓度都属于第k级,那么该监测点的质(k)个范围内函数曲线是平滑的;3)与区间距离相同的量被判为第k级,所以取y0=(1,1,,,1)为参考(k)监测值其白化函数值也相同.改进后的白化函数见序列,yi(i=1,2,,,m)为比较数列,它们之间的图1b和式(1)、(2)和(3).(k)关联度为Ci,计算公式见式(8):当k=1时的/采用降半曲边梯形0隶属函数n(k)(k)Ci=EXijNij(8)为:j=110[A[bj1其中fj1(A)=(A-b)2(1)(k)(k)-Aj1minm

8、in$ij+Emaxmax$ijeK2bj1

9、yij-1

10、,E为分辨系数,E越小,-Aj(k-1)eK2j0[A[bj(k-1)分辨率越大,通常情况下取E=0.5.fjk(A)=1bj(k-1)