C建模垃圾減量分類論文

#日期：2013年5月1日垃圾減量分類的量化分析

摘要由于人類生產(chǎn)和生活的不斷發(fā)展，產(chǎn)生的垃圾對生態(tài)環(huán)境及人類生存帶來極大的威脅，這逐漸成為重要的社會問題。通過分析附件1臺灣垃圾分類管理情況簡介，附件4天景花園工作經(jīng)驗，分析出天景花園在減量分類過程中的具體做法及分析附件8深圳市有關數(shù)據(jù)中各相關因素對垃圾產(chǎn)量的影響程度的不同來研究減量分類過程中當相關系數(shù)改變是垃圾產(chǎn)量Y的整體變化趨勢，在此過程中研究個垃圾內(nèi)在的相關性以及與影響因素之間的關系。我們根據(jù)題意我們共設了七個不同的因素，并根據(jù)附件8排列出了七個因素影響程度的大小關系，利用“層次分析法”建立了矩陣A。并進一步來計算最大特征值的權重,結合小區(qū)的實際情況將環(huán)境評價系統(tǒng)根據(jù)需要分成若干個指標，建立了因子集，進一步得到垃圾產(chǎn)量與各因素之間的函數(shù)關系Yb*X(i)其中(i=l,2,3,4,5,6,7)。通過向量b我們得到家庭收入在影響因素中所占的比重比較大，其次是政府給予的財政補貼和激勵程度與市委市政府重視程度，由于小區(qū)居民的家庭收入是不可控因素。所以我們在這后兩個方面投入更多地成本與精力。天景花園與陽光家園在垃圾減量分類的具體做法有通過宣傳，政府鼓勵來激勵小區(qū)居民的積極性來最大程度達到減量分類的這一目的。這正體現(xiàn)了模型中所得到的結果。關鍵字：層次分析法權重層次分析法建立的矩陣層次分析法結果向量最大特征根目錄TOC\o"1-5"\h\z一、問題重述4二、問題分析6三、模型假設6四、符號說明7五、模型的建立與求解7六、模型的評價與改進12七、參考文獻..13八、附錄14一問題的重述為了減少該區(qū)垃圾占用大量土地、污染水體、污染大氣、破壞植被,嚴重影響地區(qū)的外容景觀和居民的生活環(huán)境。該地區(qū)垃圾已成為各國政府急需妥善解決的首要問題之一。根據(jù)該區(qū)的實際情況與環(huán)境影響則這一控制過程的研究需要進行改良和量化分析，提出了以下問題。問題一如果考慮各項教育、督導、激勵措施對居民家庭垃圾減量分類結果的影響，怎樣構建出量化模型來描述深圳天景花園、陽光家園垃圾減量分類過程，模型應能以量化參數(shù)描述社會因素以及個體因素，并在后續(xù)的進一步研究過程中通過調(diào)整相關參數(shù)來修正模型。問題二通過問題一構建的減量分類模型，試分析試點小區(qū)四類垃圾組分本身的數(shù)量存在什么樣的相關性？各項激勵措施與減量分類效果存在什么相關性？原因是什么？問題三通過構建減量分類模型的研究結果，分析在深圳現(xiàn)有垃圾減量分類督導過程中，目前統(tǒng)計的基礎數(shù)據(jù)分項及顆粒度是否足夠？應該在哪些數(shù)據(jù)的獲取中投放更多的成本和精力？在減量分類模式大面積推廣時，如何設置少量抽樣數(shù)據(jù)來檢測一定區(qū)域內(nèi)減量分類工作的效果？問題四通過構建的減量分類模型，判斷深圳未來5年推進減量分類工作關鍵措施，并預測措施實施的最好與最壞結果。二、問題分析對問題一；我們采用的是“層次分析法”來計算最大特征值的權重,結合小區(qū)的實際情況將環(huán)境評價系統(tǒng)根據(jù)需要分成若干個指標，建立了因子集、通過用層次分析法建立的矩陣，進一步得到垃圾產(chǎn)量與各因素之間的函數(shù)關系Y=b*X(i)其中(i=l,2,3,4,5,6,7)。首先我們要建立量化模型，其中量化模型中受到很多因素的影響，我們考慮到一個變量受到很多變量的影響時，我們應當建立“多元線性回歸模型”Y=a+b(i)X(i)。Y表示垃圾產(chǎn)量。利用matlab解出線“性回歸系數(shù)b(i)”，確定線性回歸方程，由于線性方程中變量XG)的變化來確定YG)的變化。為了進一步量化得到較高的經(jīng)濟效益，我們應當考慮“經(jīng)濟效益最優(yōu)化”由于附件資料所得四類垃圾在產(chǎn)量(Y)中占得比例的不同，即Z%不同，我們可得到Y(i)*Z%，根據(jù)四類垃圾處理時的花費W(i)和收益U(i)，X(i)等影響因素的不同，受到這些因素時，四類垃圾的產(chǎn)量會受到影響，及處理時費用也會受到影響”建立優(yōu)化模型“，得到Q=工(u(i)-W(i))最優(yōu)解。對問題二：用matlab作圖來分析四類垃圾組分本身的數(shù)量存在什么樣的相關性見（圖一），可以大體的的看到。各項激勵措施與減量分類效果存在什么相關性見（圖二）原因是受到這些激勵措施，人們受到利益。模型中可知這些措施于減量成正相關對問題三：根據(jù)模型一的數(shù)據(jù)分析出，那個歸一系數(shù)高，我們就應該在哪多花精力和成本。如何設置更好的抽樣數(shù)據(jù)來達到更好的減量效果我們采用多級模糊綜合評價的方法有兩種：即一步法（一次性綜合評價）和多步法（即逐層進行模糊評價）。本文采用多步法。將涉城市垃圾產(chǎn)量的有關評價指標設計成問卷，然后采用分層抽樣方法。來評價分類效果的等級效果。對問題四：在最近的幾年來有的值得推廣，使其更有合理性，更符合客觀實際并易于定量表示，從而提高模糊綜合評判結果的準確性。此外，模糊綜合評價中常取的取大取小算法，信息丟失很多，常常出現(xiàn)結果不易分辨（即模型失效）的情況。所以，本文提出了針對模糊綜合評價的改進模型。另外，本文在對模糊綜合評價結果進行分析時，對常用的最大隸屬度原則方法進行了改進，提出了加權平均原則方法。所以在最近五年來一定會達到比較好的效果。三、模型假設假設小區(qū)居民在傾倒垃圾時全部按照垃圾的標識進行分類假設小區(qū)居民在一些特殊的天氣會正常扔垃圾假設不會隨著節(jié)假日垃圾量增幅問題（春節(jié)、國慶、等節(jié)假日）假設有新的變化因素引進時，或者原有的因素減少時，單一準則下原有因素的排序全職的比例不變假設收垃圾的車不會因為故障而將收垃圾的時間延后四、符號說明序號符號說明⑴Y垃圾的生產(chǎn)量⑵x1市委市政府重視程度⑶x2政府給予的財政補貼和激勵程度⑷x3小區(qū)居民家庭年人均收入⑸x4小區(qū)居民家庭結構⑹x5小區(qū)居民戶籍類型⑺x6小區(qū)居民生活習慣⑻x7小區(qū)居民受教育的程度⑼最大特征根⑽A層次分析法建立的矩陣（⑴b層次分析法結果向量五、模型建立與求解模型一；1.指標權重求解的層次分析法步驟

1指標權重求解的步驟1.1確定評價對象集Y為垃圾的產(chǎn)量1.2構造評價因子集xx23xxxx23xx45｛市委市政府重視程度政府給予的財政補貼和激勵程度小區(qū)居民家庭年人均收入小區(qū)居民家庭結構小區(qū)居民戶籍類型小區(qū)居民生活習慣小區(qū)居民受教育的程度｝1.3一級指標權重的計算｛市委市政府重視程度政府給予的財政補貼和激勵程度小區(qū)居民家庭年人均收入小區(qū)居民家庭結構小區(qū)居民戶籍類型小區(qū)居民生活習慣小區(qū)居民受教育的程度｝1.3一級指標權重的計算7個指標因子權重，我們采用層次分析的方法求出指標權重。構造判斷矩陣A矩陣即：1000.831.16A1000.831.16A=(0.670.330.500.171.201.161.000.711.401.000.800.570.400.280.600.430.200.141.503.001.252.501.753.501.002.000.501.000.751.50.250.502.006.00、1.665.007.004.000.672.001.003.000.331.00利用［V,D］二eig(A)求解矩陣A的最大特征根九為7.0512。為進行判斷矩陣的一致性檢驗，需計算一致性指標：匕=7.0512—7=0.0085n-17-1平均隨機一致性指標隨機一致性比率：0.0085=0.0057<0.101.4879因此認為層次分析排序的結果有滿意的一致性，即權系數(shù)的分配是非常合理的。其對應的特征向量為：A={0.52600.41700.58380.33360.16680.25020.0834}0再作歸一化處理得：A={0.22280.17660.24730.14130.07070.10600.0353}!b=A*A={1.57111.24551.74360.99640.49820.74730.2491}!既有方程Y=b*X(i)其中(i=l,2,3,4,5,6,7)所以建立的模型為y=b*X(i)Y=(15711*x+1.2455*x+1.7436*x+0.9964*x+0.4982*x+0.7473*x+0.2491*x)1234567利用B向量可知家庭收入對垃圾的產(chǎn)量影響最大，其次為市委市政府重視程度與政府給予的財政補貼和激勵程度有較大的關系問題二：用matlab作圖來分析四類垃圾組分本身的數(shù)量存在相關性：田景花園如圖一：（程序見附錄）160天景花園2013年1-3月垃圾分類收集統(tǒng)計圖斤公位單量產(chǎn)圾垃60020160天景花園2013年1-3月垃圾分類收集統(tǒng)計圖斤公位單量產(chǎn)圾垃600200369121518212427303336394245485154576063666972757881848790時間日期陽光花園如下圖；（程序見附錄）陽光花園2012陽光花園2012年10-11月垃圾收集統(tǒng)計圖斤公位單量產(chǎn)圾由圖可知道；可回收垃圾和廚余垃圾成反比；和其他類垃圾成正相關，由此可知當可回收垃圾增加時,廚余垃圾會減少，因為廚余垃圾一般不能回收。當受到各項激勵措施時，由模型一的歸一系數(shù)可以看到，居民會受到大的鼓舞，所得到的歸一向量中，其中x（i）會減少，回歸向量系數(shù)減少?？偖a(chǎn)量也會隨之減少。所以由模型一可以知道各項激勵措施與減量分類效果呈正相關。問題三：有模型一可知，線性回歸系數(shù)的比較，可知家庭收入最能影響減量分類效果，所以我們應該在家庭收入這里投放更多的精力和成本。在評價指標間的重要性程度有差別的情況下。模糊數(shù)學的評價方法很實用。多級模糊綜合評價的方法有兩種：即一步法（一次性綜合評價）和多步法（即逐層進行模糊評價）。本文采用多步法。本文以田景花園和陽光花園垃圾產(chǎn)量評價為例，將小區(qū)內(nèi)的居民，學生，工人為調(diào)查對象，采用自填式問卷法收集數(shù)據(jù)。將涉城市垃圾產(chǎn)量的有關評價指標設計成問卷，然后采用分層抽樣方法，將問卷隨機發(fā)放給被調(diào)查人中，讓其獨立完成調(diào)查問卷，并對每份問卷進行有效性審查。共發(fā)出問卷370份，回收370份，回收率100%，有效問卷365份，有效率為98.6%。被調(diào)查的人來自不同層次，不同年齡階段。表1評價垃圾產(chǎn)量分級標準評價值評語定級x>3.5i好E12.5<x<3.5i良好E21.5<x<2.5i一般E3x<1.5i差E4借助抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，說明基于層次分析法的模糊綜合評價在該方面的應用。確定評價對象的因素集即確定評價指標。達到更好的量化結果。問題四；基于層次分析法的模糊綜合評價在小區(qū)垃圾質(zhì)量綜合評價與排序研究中得以應用，效果較好。該模型建立符合實際情形，有利于促進各個市區(qū)對其垃圾的利用并對已有垃圾進行最優(yōu)整合，從而促進市區(qū)整體水平和規(guī)模的發(fā)展；模型求解簡便，所以在最近五年有較好的應用前景和推廣價值。模型的評價與改進在應用層次分析法對小區(qū)垃圾質(zhì)量進行綜合評價時，由于評價指標較多，常用的取大取小算法，常常出現(xiàn)結果不易分辨的情況。本文采用加權平均型進行評價，取得了較好的效果。在對綜合評價結果進行分析時，對常用的最大隸屬函數(shù)度原則方法存在有效性的問題。本文采用加權平均原則方法對結果進行分析，并可對多指標進行比較排序，結果令人滿意。對于權重的確定，目前大多由專家憑經(jīng)驗給出，人為干擾較為嚴重，導致評判結果的出入。本文在模糊綜合評價中采用層次分析法來確定權重。此方法具有較強的邏輯性、實用性和系統(tǒng)性。并能準確地得出各評價指標的權系數(shù)。七．參考文獻謝季堅，劉承平.模糊數(shù)學方法及其應用[M].武漢：華中理工大學出版社，2000：205-211葛軍，葛倫應.層次分析法確定水質(zhì)指標權重J].當代建筑，2003，3(1)：22-23楊綸標.模糊數(shù)學原理及應用[M].廣州：華南理工大學出版社，2000：67-80李士勇.工程模糊數(shù)學及應用［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社,2004：101-108寧［11］佟春生.系統(tǒng)工程的理論與方法概論［M］.北京：國防工業(yè)出版社,2000：185-186姜啟源.數(shù)學模型［M］.北京：高等教育出版社，