大气污染物浓度的投影寻踪自回归预测

环境污染预测是环境科学研究的重要课题之一。线性回归预测，时序预测和灰色ＧＭ预测是常用的大气污染预测方法，但始终未有摆脱“假定－模拟－预报”的模式束缚，难以适应非正态，非线性分布的客观内在规律，投影寻踪高新技术，对数据结构或特征不作任何假定，而是通过直接审视和分析数据，应用计算机软件程序设计，为时序分析开辟了一条“审视数据－模拟－预报”的数据分析新途径，该文采用投影寻踪自回归新技术，建立了大气污染物     

规范变换与误差修正结合的环境系统的前向网络和投影寻踪预测模型

为了建立适用于环境系统的结构简洁、形式统一、程序规范、应用普适的神经网络和投影寻踪回归预测模型,针对传统的神经网络和投影寻踪回归用于多因子、大样本预测建模,存在模型结构复杂、学习效率低的局限,提出设置环境系统预测量及其影响因子参照值和规范变换式的原则和方法,使规范变换后的影响因子皆"等效"于同一个规范影响因子,从而将多因子的的预测建模简化为等效规范因子的预测建模,使模型结构得到极大地简化,提高了学习效率;此外,为了提高预测模型的预测精度,还提出了对预测样本的模型输出值的误差修正公式.在对环境系统的预测量及其影响因子进行规范变换的基础上,将m个规范影响因子的每个建模样本组成m个"等效"训练样本,应用免疫进化算法优化模型参数,分别建立适用于环境系统的2个或3个规范影响因子的前向神经网络和投影寻踪回归两类预测模型;并依据误差理论,对误差修正公式修正后的模型预测精度的提高进行了严格的数学论证.将基于规范变换与相似样本误差修正相结合的两类预测模型,用于某市5个点位的SO_2浓度预测,并与6种传统预测模型和方法的预测结果进行了比较.结果表明:对同一个预测样本,同类模型的两种不同结构的的预测值及其相对误差都几乎完全相同或彼此相差甚小;此外,两种不同结构的两类预测模型用于5个样本预测,其相对误差绝对值的平均值分别为2.59%、2.67%;2.18%、2.62%,均远小于传统BP神经网络模型的25.72%、传统PPR模型的14.20%、传统SVR模型的22.13%、模糊识别模型的21.57%、组合算子模型的18.36%和多元回归模型的25.31%;而两类模型预测的最大的相对误差绝对值分别为4.11%和3.57%,更加远远小于传统的6种预测模型的37.18%、56.07%、27.40%、32.14%、38.38%和60.26%.实例分析结果证实了误差修正公式对提高模型预测精度具有切实可行性.基于规范变换与误差修正相结合的前向神经网络和投影寻踪回归两类预测模型不仅避免了"维数灾难",提高了学习效率和模型的预测精确度,而且具有简洁、普适、规范、统一和稳定的特点,对其他预测建模也有借鉴作用.     

环境约束下的中国工业效率地区差异评价

为了对中国各地区工业进行环境约束下的效率评价，采用超效率DEA方法，利用2005~2009年各地区工业的面板数据，对31个省市的工业进行了环境约束下的效率测算，揭示了中国工业效率的总体发展情况及各地区间的差异。在进行超效率DEA评价的过程中，利用工业环境影响的社会支付意愿代表环境投入，弥补了过去研究中在处理非期望产出问题上的不足，并通过比较不同模型的评价结果，反映了环境问题对各地区工业的效率影响程度上的差异。根据效率评价结果，利用投影寻踪方法加权评分，反映了各地区工业效率的综合状况，从区域情况来看呈现东部优于中部与西部，而中部优于西部的态势。最后，根据效率评价结果，对各区域中的特殊省份进行了简要的分析，并提出了各地区工业的效率改进建议     

气象灾害应急管理能力评价体系研究

针对现有应急管理评价体系研究的不足,以《中华人民共和国突发事件应对法》为依据,从监测与预警、预防与应急准备、应急处置与救援、事后恢复与重建4个方面构建气象灾害应急管理评价指标体系,并运用投影寻踪评价模型对2008年全国31个省(市、自治区)的气象灾害应急管理能力进行实证分析.结果表明,东、中、西部地区气象灾害应急管理能力存在明显差异,与各地区经济发展水平有较强的正相关性.     

基于投影寻踪模型的屋顶绿化对城市热岛效应影响的模拟方法

屋顶绿化是缓解城市热岛效应及相关问题的有效技术手段之一，但如何定量分析评价缓解效果却是难点，因此需要探究一种可以模拟城市任意区域屋顶绿化对城市热岛效应影响的定量分析方法，为城市规划和热岛治理提供帮助。利用绿色屋顶实验数据和地面观测气象数据代入投影寻踪建模，构建了一种可以全天候模拟原屋面与绿化屋面温差的模型，通过验证实验对模型进行了模拟精度测试，并以南宁市热岛中心区域为例开展了屋顶绿化对城市热岛效应影响模拟。结果表明：基于投影寻踪模型的屋顶绿化对城市热岛效应的影响模拟方法可有效模拟出任意区域在开展屋顶绿化后，热岛效应的缓解情况；通过屋顶绿化，可减少研究区域40.1%的热岛面积，可显著改善该区域的热岛情况。     

蚁群投影寻踪回归在湖泊水质富营养化评价中的应用

根据湖泊富营养化特性,选择总磷(TP)、总氮(TN)、耗氧量(CODMn)、透明度(SD)、生物量等5个评价指标作为评价因子,建立湖泊富营养化评价的投影寻踪分析模型,采用蚁群算法对评价模型进行优化,并将该模型应用于我国8个湖泊富营养化程度的评价。研究表明:投影寻踪回归分析法,避免了传统评价方法由于主观原因造成的误差,评价结果合理可信、方法简单,为湖泊水体营养化状态的评价提供了新途径。     

中小学校园拥挤踩踏事故风险评估指标研究

为研究诱发中小学校园拥挤踩踏事故风险因素,根据近年来21起典型事故统计结果,设计调查问卷,在问卷信度检验结果满足良好的相关水平和一致性的基础上得出中小学校园拥挤踩踏事故影响因素分为4个方面,9个因素。基于数据处理系统(DPS),引入非参数投影寻踪回归模型的理论方法,对多维拥挤踩踏事故影响因素数据进行投影降维分析,利用交叉核实,进行非参数拟合,得出每一因素的权重值及事故发生预测值。拟合结果表明:人群失控、人群密度、时间限制3个影响因素更为重要,在校园拥挤踩踏事故日常预防中应多予重视,同时初步探讨影响因素权重在中小学拥挤踩踏事故评估中的应用,为进一步有效防止校园拥挤踩踏事故发生提供技术支持。     

基于ME-PPC技术的生态城市建设评价

了解生态城市内涵,建立生态城市建设的评价指标体系及评价方法,对于推进城市生态建设具有重要意义。采用最大熵-投影寻踪模型,选取典型指标,基于Matlab采用遗传算法对模型求解,得到最佳投影方向,使用该方法对天津市滨海新区生态城市建设进行评价。结果表明,天津滨海新区生态城市建设综合指数2005年得分0.440,2010年得分1.082,2015年得分1.855。可见其总体发展趋势良好,但仍没有达到国际先进生态城市建设标准。由于该方法降低了评估体系的模糊性和不确定性,受主观因素影响较小,评估结果的精度和区分度较高。     

基于鲸鱼优化算法与投影寻踪耦合的云南省初始水权分配

论文基于公平性、效率性和可持续性原则,选取水资源开发用率等17个分水指标建立云南省初始水权分配指标体系,运用投影寻踪（Projection Pursuit, PP）技术确定云南省各州市初始水权分配水量。针对PP技术最佳投影方向难以确定的不足,利用一种新型群智能算法——鲸鱼优化算法（Whale Optimization Algorithm, WOA）寻优PP模型最佳投影方向,构建WOA-PP耦合的初始水权分配模型。通过6个典型测试函数对WOA进行仿真验证,仿真结果与文化算法（Cultural Algorithm, CA）、差分进化（Differential Evolution, DE）算法、混合蛙跳算法（Shuffled Frog Leaping Algorithm, SFLA）、布谷鸟搜索（Cuckoo Search, CS）算法、粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）算法和人工蜂群（Artificial Bee Colony, ABC）算法的寻优结果进行比较。结果表明：1）无论是单峰还是多峰函数,WOA能够探索不同的搜索空间,具有良好的开发和勘探能力,对Sphere等6个函数的寻优精度高于CA、DE、SFLA、CS、PSO和ABC算法,表现出较好的寻优精度、收敛速度、全局寻优能力与收敛稳定性。2）从WOA-PP模型初始水权分配结果及目前实行的综合法水量分配结果对比来看,2015年昭通、丽江、临沧、红河、文山、怒江两种方法的分配结果相差最小,在0.11亿~0.41亿m³之间;玉溪、普洱、大理、德宏和迪庆两种方法的分配结果相差最大,在2.06亿~4.38亿m³之间;其余州市两种方法的分配结果在1.12亿~1.61亿m³之间。2020年保山、昭通、丽江、临沧、红河、文山、怒江两种方法的分配结果相差最小,在0.02亿~0.41亿m³之间;昆明、玉溪和德宏两种方法的分配结果相差最大,分别为5.89亿、5.66亿和3.54亿m³;其余州市两种方法的分配结果在1.89亿~2.85亿m³之间。3）论文提出的初始水权分配模型及方法具有一定的可操作性和有效性,可为区域初始水权分配提供新的思路和方法。     

基于DCSM模型的成都市河流水环境承载力综合评价

根据水污染流动"源头-转化-汇入"过程,综合衡量工业、农业、生活源污染排放对成都市主要河流的环境影响,提出"驱动力D （人口、社会经济发展）-承载源C （工业、农业、生活源污染排放）-承载状态S （污染程度）-管理M （治理污染投资）"4个子系统的DCSM模型,构建包含3层结构26个指标的成都市河流水环境承载力综合评价指标体系.采用投影寻踪模型得到各指标的影响程度,进一步建立区域水环境承载力各评价指标权重,根据最佳投影方向确定成都市主要河流2014—2018年的水环境承载力综合评价特征值,并得到相应评价等级.研究结果表明：影响程度最大的3项指标依次为：工业源COD排放强度、国考断面地表水TP平均浓度、环保投资占GDP的比重;通过对各个指标的权重分析,表明承载状态子系统和承载源子系统对综合评价结果所起作用最为显著,其次是管理子系统,驱动力子系统作用最小;通过评价等级分析,结果表明：2014—2018年成都市河流水环境承载力综合评价指数逐渐增加,评价等级从Ⅲ级（一般,2014—2016年）转变为Ⅱ级（较强,2017—2018年）,说明5年来成都市河流水环境承载力逐步增加.研究表明了基于DCSM模型的成都市河流水环境承载力综合评价结果具有实用性和可行性,可以为城市河流水环境承载力综合评价提供新的研究思路,为水环境规划与管理的科学决策提供依据.