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(duì)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(huì)問題。通過分析附件1臺(tái)灣垃圾分類管理情況簡(jiǎn)介，附件4天景花園工作經(jīng)驗(yàn)，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(guān)數(shù)據(jù)中各相關(guān)因素對(duì)垃圾產(chǎn)量的影響程度的不同來研究減量分類過程中當(dāng)相關(guān)系數(shù)改變是垃圾產(chǎn)量Y的整體變化趨勢(shì)，在此過程中研究個(gè)垃圾內(nèi)在的相關(guān)性以及與影響因素之間的關(guān)系。我們根據(jù)題意我們共設(shè)了七個(gè)不同的因素，并根據(jù)附件8排列出了七個(gè)因素影響程度的大小關(guān)系，利用“層次分析法”建立了矩陣A。并進(jìn)一步來計(jì)算最大特征值的權(quán)重,結(jié)合小區(qū)的實(shí)際情況將環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)需要分成若干個(gè)指標(biāo)，建立了因子集，進(jìn)一步得到垃圾產(chǎn)量與各因素之間的函數(shù)關(guān)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(cái)政補(bǔ)貼和激勵(lì)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?cè)谶@后兩個(gè)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(lì)來激勵(lì)小區(qū)居民的積極性來最大程度達(dá)到減量分類的這一目的。這正體現(xiàn)了模型中所得到的結(jié)果。關(guān)鍵字：層次分析法權(quán)重層次分析法建立的矩陣層次分析法結(jié)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(shè)6四、符號(hào)說明7五、模型的建立與求解7六、模型的評(píng)價(jià)與改進(jìn)12七、參考文獻(xiàn)..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(yán)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(guó)政府急需妥善解決的首要問題之一。根據(jù)該區(qū)的實(shí)際情況與環(huán)境影響則這一控制過程的研究需要進(jìn)行改良和量化分析，提出了以下問題。問題一如果考慮各項(xiàng)教育、督導(dǎo)、激勵(lì)措施對(duì)居民家庭垃圾減量分類結(jié)果的影響，怎樣構(gòu)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(yīng)能以量化參數(shù)描述社會(huì)因素以及個(gè)體因素，并在后續(xù)的進(jìn)一步研究過程中通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)來修正模型。問題二通過問題一構(gòu)建的減量分類模型，試分析試點(diǎn)小區(qū)四類垃圾組分本身的數(shù)量存在什么樣的相關(guān)性？各項(xiàng)激勵(lì)措施與減量分類效果存在什么相關(guān)性？原因是什么？問題三通過構(gòu)建減量分類模型的研究結(jié)果，分析在深圳現(xiàn)有垃圾減量分類督導(dǎo)過程中，目前統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分項(xiàng)及顆粒度是否足夠？應(yīng)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(shí)，如何設(shè)置少量抽樣數(shù)據(jù)來檢測(cè)一定區(qū)域內(nèi)減量分類工作的效果？問題四通過構(gòu)建的減量分類模型，判斷深圳未來5年推進(jìn)減量分類工作關(guān)鍵措施，并預(yù)測(cè)措施實(shí)施的最好與最壞結(jié)果。二、問題分析對(duì)問題一；我們采用的是“層次分析法”來計(jì)算最大特征值的權(quán)重,結(jié)合小區(qū)的實(shí)際情況將環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)需要分成若干個(gè)指標(biāo)，建立了因子集、通過用層次分析法建立的矩陣，進(jìn)一步得到垃圾產(chǎn)量與各因素之間的函數(shù)關(guān)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(gè)變量受到很多變量的影響時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)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(jìn)一步量化得到較高的經(jīng)濟(jì)效益，我們應(yīng)當(dāng)考慮“經(jīng)濟(jì)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(jié)(i)*Z%，根據(jù)四類垃圾處理時(shí)的花費(fèi)W(i)和收益U(i)，X(i)等影響因素的不同，受到這些因素時(shí)，四類垃圾的產(chǎn)量會(huì)受到影響，及處理時(shí)費(fèi)用也會(huì)受到影響”建立優(yōu)化模型“，得到Q=工(u(i)-W(i))最優(yōu)解。對(duì)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(guān)性見（圖一），可以大體的的看到。各項(xiàng)激勵(lì)措施與減量分類效果存在什么相關(guān)性見（圖二）原因是受到這些激勵(lì)措施，人們受到利益。模型中可知這些措施于減量成正相關(guān)對(duì)問題三：根據(jù)模型一的數(shù)據(jù)分析出，那個(gè)歸一系數(shù)高，我們就應(yīng)該在哪多花精力和成本。如何設(shè)置更好的抽樣數(shù)據(jù)來達(dá)到更好的減量效果我們采用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的方法有兩種：即一步法（一次性綜合評(píng)價(jià)）和多步法（即逐層進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)）。本文采用多步法。將涉城市垃圾產(chǎn)量的有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)成問卷，然后采用分層抽樣方法。來評(píng)價(jià)分類效果的等級(jí)效果。對(duì)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(shí)際并易于定量表示，從而提高模糊綜合評(píng)判結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，模糊綜合評(píng)價(jià)中常取的取大取小算法，信息丟失很多，常常出現(xiàn)結(jié)果不易分辨（即模型失效）的情況。所以，本文提出了針對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)的改進(jìn)模型。另外，本文在對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，對(duì)常用的最大隸屬度原則方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了加權(quán)平均原則方法。所以在最近五年來一定會(huì)達(dá)到比較好的效果。三、模型假設(shè)假設(shè)小區(qū)居民在傾倒垃圾時(shí)全部按照垃圾的標(biāo)識(shí)進(jìn)行分類假設(shè)小區(qū)居民在一些特殊的天氣會(huì)正常扔垃圾假設(shè)不會(huì)隨著節(jié)假日垃圾量增幅問題（春節(jié)、國(guó)慶、等節(jié)假日）假設(shè)有新的變化因素引進(jìn)時(shí)，或者原有的因素減少時(shí)，單一準(zhǔn)則下原有因素的排序全職的比例不變假設(shè)收垃圾的車不會(huì)因?yàn)楣收隙鴮⑹绽臅r(shí)間延后四、符號(hào)說明序號(hào)符號(hào)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(cái)政補(bǔ)貼和激勵(lì)程度⑷x3小區(qū)居民家庭年人均收入⑸x4小區(qū)居民家庭結(jié)構(gòu)⑹x5小區(qū)居民戶籍類型⑺x6小區(qū)居民生活習(xí)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(jié)果向量五、模型建立與求解模型一；1.指標(biāo)權(quán)重求解的層次分析法步驟

1指標(biāo)權(quán)重求解的步驟1.1確定評(píng)價(jià)對(duì)象集Y為垃圾的產(chǎn)量1.2構(gòu)造評(píng)價(jià)因子集xx23xxxx23xx45｛市委市政府重視程度政府給予的財(cái)政補(bǔ)貼和激勵(lì)程度小區(qū)居民家庭年人均收入小區(qū)居民家庭結(jié)構(gòu)小區(qū)居民戶籍類型小區(qū)居民生活習(xí)慣小區(qū)居民受教育的程度｝1.3一級(jí)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算｛市委市政府重視程度政府給予的財(cái)政補(bǔ)貼和激勵(lì)程度小區(qū)居民家庭年人均收入小區(qū)居民家庭結(jié)構(gòu)小區(qū)居民戶籍類型小區(qū)居民生活習(xí)慣小區(qū)居民受教育的程度｝1.3一級(jí)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算7個(gè)指標(biāo)因子權(quán)重，我們采用層次分析的方法求出指標(biāo)權(quán)重。構(gòu)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(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)，需計(jì)算一致性指標(biāo)：匕=7.0512—7=0.0085n-17-1平均隨機(jī)一致性指標(biāo)隨機(jī)一致性比率：0.0085=0.0057<0.101.4879因此認(rèn)為層次分析排序的結(jié)果有滿意的一致性，即權(quán)系數(shù)的分配是非常合理的。其對(duì)應(yīng)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(duì)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(cái)政補(bǔ)貼和激勵(lì)程度有較大的關(guān)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(guān)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(jì)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(jì)圖斤公位單量產(chǎn)圾垃600200369121518212427303336394245485154576063666972757881848790時(shí)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(jì)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(guān)，由此可知當(dāng)可回收垃圾增加時(shí),廚余垃圾會(huì)減少，因?yàn)閺N余垃圾一般不能回收。當(dāng)受到各項(xiàng)激勵(lì)措施時(shí)，由模型一的歸一系數(shù)可以看到，居民會(huì)受到大的鼓舞，所得到的歸一向量中，其中x（i）會(huì)減少，回歸向量系數(shù)減少?？偖a(chǎn)量也會(huì)隨之減少。所以由模型一可以知道各項(xiàng)激勵(lì)措施與減量分類效果呈正相關(guān)。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(yīng)該在家庭收入這里投放更多的精力和成本。在評(píng)價(jià)指標(biāo)間的重要性程度有差別的情況下。模糊數(shù)學(xué)的評(píng)價(jià)方法很實(shí)用。多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的方法有兩種：即一步法（一次性綜合評(píng)價(jià)）和多步法（即逐層進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)）。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(píng)價(jià)為例，將小區(qū)內(nèi)的居民，學(xué)生，工人為調(diào)查對(duì)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(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)成問卷，然后采用分層抽樣方法，將問卷隨機(jī)發(fā)放給被調(diào)查人中，讓其獨(dú)立完成調(diào)查問卷，并對(duì)每份問卷進(jìn)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(píng)價(jià)垃圾產(chǎn)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)值評(píng)語定級(jí)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(píng)價(jià)在該方面的應(yīng)用。確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集即確定評(píng)價(jià)指標(biāo)。達(dá)到更好的量化結(jié)果。問題四；基于層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)在小區(qū)垃圾質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)與排序研究中得以應(yīng)用，效果較好。該模型建立符合實(shí)際情形，有利于促進(jìn)各個(gè)市區(qū)對(duì)其垃圾的利用并對(duì)已有垃圾進(jìn)行最優(yōu)整合，從而促進(jìn)市區(qū)整體水平和規(guī)模的發(fā)展；模型求解簡(jiǎn)便，所以在最近五年有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。模型的評(píng)價(jià)與改進(jìn)在應(yīng)用層次分析法對(duì)小區(qū)垃圾質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，由于評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，常用的取大取小算法，常常出現(xiàn)結(jié)果不易分辨的情況。本文采用加權(quán)平均型進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得了較好的效果。在對(duì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，對(duì)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(quán)平均原則方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，并可對(duì)多指標(biāo)進(jìn)行比較排序，結(jié)果令人滿意。對(duì)于權(quán)重的確定，目前大多由專家憑經(jīng)驗(yàn)給出，人為干擾較為嚴(yán)重，導(dǎo)致評(píng)判結(jié)果的出入。本文在模糊綜合評(píng)價(jià)中采用層次分析法來確定權(quán)重。此方法具有較強(qiáng)的邏輯性、實(shí)用性和系統(tǒng)性。并能準(zhǔn)確地得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)系數(shù)。七．參考文獻(xiàn)謝季堅(jiān)，劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000：205-211葛軍，葛倫應(yīng).層次分析法確定水質(zhì)指標(biāo)權(quán)重J].當(dāng)代建筑，2003，3(1)：22-23楊綸標(biāo).模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2000：67-80李士勇.工程模糊數(shù)學(xué)及應(yīng)用［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)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(guó)防工業(yè)出版社,2000：185-186姜啟源.數(shù)學(xué)模型［M］.北京：高等教育出版社，