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武汉市PM2.5污染的演变预测及成因分析和仿真

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摘要

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 空气污染预报工作的发展历程

1.2.2 空气污染预报的技术方法

1.3 本文主要研究内容和方法

第2章 武汉市PM2.5污染的演变规律研究

2.1 PM2.5污染的时间序列变化

2.1.1 武汉市PM2.5污染的变化特征

2.1.2 PM2.5与前几日PM2.5的散点图

2.1.3 PM2.5与前几日PM2.5的相关性

2.2 马尔科夫链

2.3 基于马尔科夫链的PM2.5的演变及其预测

2.3.1 叠加马尔科夫链

2.3.2 基于马尔科夫链的武汉市PM2.5污染演变预测

第3章 武汉市PM2.5污染的成因分析

3.1 PM2.5污染的成因分析

3.2 PM2.5与空气质量指数指标间的相互关系

3.2.1 PM2.5与空气质量指数其余指标间的散点图

3.2.2 PM2.5与空气质量指数其余指标间的相关性

3.3 PM2.5污染的成因定量分析模型

3.3.1 逐步回归分析

3.3.2 PM2.5的逐步回归模型

3.3.3 广义差分修正后的PM2.5逐步回归模型

第4章 武汉市PM2.5污染的神经网络仿真

4.1 神经网络

4.1.1 神经元模型

4.1.2 神经网络结构

4.2 基于MATLAB的PM2.5神经网络

4.2.1 数据处理

4.2.2 网络训练

4.2.3 网络仿真

第5章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

“雾霾”,是2013年最严重的空气污染现象,其产生的重要因素为PM2.5.PM2.5微粒,其来源广泛,成因复杂,为了更好地反映污染变化趋势,加强污染控制和严重污染事件的预防,开展污染治理工作刻不容缓.
  首先,本文利用了马尔科夫链对武汉市的PM2.5污染的演变规律进行了描述刻画.从PM2.5污染的时间序列变化讨论其发展趋势,通过其自相关系数的计算和比较,确定其马尔科夫链的步长,经检验建立了叠加马尔科夫链模型对武汉市的PM2.5污染的演变规律进行了预测,结果显示,武汉市的PM2.5污染从长期来看,出现无污染的可能性最大,其概率为0.6.
  其次,我们在找到武汉市PM2.5污染的演变规律之后,对于PM2.5污染的成因进行分析.我们主要通过PM2.5污染指标与空气质量指数的其余指标之间的关系来对二次颗粒物,也就是PM2.5污染中最重要的成因来进行分析,再利用逐步回归法对此问题做出定量分析.经广义差分修正后的逐步回归模型为:y*=-11.144+2.280x*co+0.752x*pm10-0.182x*o3+0.397x*no2
  最后,论文借助MATLAB软件的simulink工具箱,经过数据的预处理后对武汉市的PM2.5空气污染问题构建神经网络net来进行学习、训练和仿真,构建的网络net的预测准确率达88%.
  论文通过对武汉市PM2.5污染的演变预测及成因分析和仿真,为当今信息社会的城市空气污染的防治和预报工作提供了一种新的思路和方法,同时还找到了一种有效而又简便的仿真软件MATLAB.

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