關(guān)于我國(guó)各地區(qū)工業(yè)廢氣排放情況的研究

劉菊紅　李青

摘 要：本文以中國(guó)2009年各地區(qū)工業(yè)廢氣排放的情況為研究對(duì)象，首先根據(jù)各地區(qū)工業(yè)廢氣排放的情況進(jìn)行分類(lèi)，將要研究的復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，接著運(yùn)用貝葉斯判別分析法將待判的幾個(gè)地區(qū)分到已知類(lèi)中，而后運(yùn)用降維的思想將影響各地區(qū)工業(yè)廢氣排放的多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，進(jìn)而分析我國(guó)工業(yè)廢氣排放的主要原因。

關(guān)鍵詞：廢氣排放 聚類(lèi)分析 判別分析 主成分分析 降維 本文主要研究2009年我國(guó)各地區(qū)工業(yè)廢氣排放的情況，采用多元統(tǒng)計(jì)中的聚類(lèi)分析法、貝葉斯判別分析法、主成分分析法將要研究的復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，進(jìn)而分析我國(guó)工業(yè)廢氣排放的主要原因。

一、使用系統(tǒng)聚類(lèi)法對(duì)各大中城市進(jìn)行分類(lèi)與結(jié)論

各地區(qū)工業(yè)廢氣排放量是反映一定時(shí)期內(nèi)工業(yè)廢氣排放量變動(dòng)趨勢(shì)和程度的相對(duì)數(shù)，包括工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)煙塵排放量、工業(yè)粉塵排放量、工業(yè)二氧化硫去除量、工業(yè)煙塵去除量、工業(yè)粉塵去除量。我們將要研究的是這六個(gè)指標(biāo)下15個(gè)地區(qū)（北京、天津、貴陽(yáng)、西寧、重慶、太原、南京、杭州、濟(jì)南、石家莊、呼和浩特、哈爾濱、鄭州、武漢、長(zhǎng)沙）廢氣排放情況的問(wèn)題，對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)，其中樣品間距離采用歐氏距離，類(lèi)間距離的度量分別采用離差平方和法和最長(zhǎng)距離法做聚類(lèi)圖。輸出結(jié)果。

數(shù)據(jù)來(lái)源：2010中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站：http：//www.stats.gov.cn

按離差平方和法，由圖我們可以將15個(gè)地區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)：

第一類(lèi)：北京、天津、太原、南京、杭州、濟(jì)南；第二類(lèi)：石家莊、呼和浩特、哈爾濱、鄭州、武漢、貴陽(yáng)、西寧；第三類(lèi)：重慶；第四類(lèi)：長(zhǎng)沙。

數(shù)據(jù)來(lái)源：2010中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站：http：//www.stats.gov.cn

按最長(zhǎng)距離法，由圖我們可以將15個(gè)大中城市進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)：

第一類(lèi)：北京、天津、太原、南京、杭州、濟(jì)南；第二類(lèi)：石家莊、呼和浩特、哈爾濱、鄭州、武漢、貴陽(yáng)、西寧；第三類(lèi)：重慶；第四類(lèi)：長(zhǎng)沙。

由聚類(lèi)圖不難看出兩種分類(lèi)方法分析結(jié)果是完全一致的。

從聚類(lèi)圖上我們可以把我國(guó)15個(gè)地區(qū)工業(yè)廢氣排放情況分成四類(lèi)：

第一種類(lèi)型，這些地區(qū)都是國(guó)家重點(diǎn)工業(yè)建設(shè)經(jīng)濟(jì)區(qū)域，工業(yè)技術(shù)先進(jìn)，也是最近幾年我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最快的地區(qū)，尤其北京是我國(guó)首都，發(fā)展尤為重要，而太原主要有煤炭事業(yè)；

第二種類(lèi)型，這些地區(qū)都是正處于發(fā)展建設(shè)中，工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于穩(wěn)步建設(shè)中，與北京等地相比顯然不屬于同一類(lèi)型；

第三種類(lèi)型，重慶屬于老工業(yè)基地，現(xiàn)在又走新型工業(yè)化建設(shè)道路，故與上面的兩種類(lèi)型都有所區(qū)別；

第四種類(lèi)型，長(zhǎng)沙屬于新型工業(yè)建設(shè)基地，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，與上面三種類(lèi)型顯然不能化為同一類(lèi)。

二、使用判別分析對(duì)未知分類(lèi)地區(qū)進(jìn)行分類(lèi)與結(jié)論

現(xiàn)從未分類(lèi)的地區(qū)中選出6個(gè)地區(qū)：沈陽(yáng)、合肥、廣州、成都、西安、烏魯木齊進(jìn)行判別分析，分析它們屬于哪一類(lèi)型。假設(shè)他們都屬于第一類(lèi)，現(xiàn)調(diào)用SAS9.1統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行貝葉斯判別分析，分析結(jié)果。

數(shù)據(jù)來(lái)源：2010中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站：http：//www.stats.gov.cn

從分類(lèi)看出，只有廣州屬于第一類(lèi)，其余地區(qū)劃分為第二類(lèi)。

廣州是全國(guó)重要的工業(yè)基地，華南地區(qū)的綜合性工業(yè)制造中心，屬于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，因此，應(yīng)歸為第一類(lèi)。沈陽(yáng)、合肥、廣州、成都、西安這些地方，工業(yè)經(jīng)濟(jì)處于穩(wěn)步建設(shè)中，與第二類(lèi)的各個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展相似，所以應(yīng)歸為第二類(lèi)。而烏魯木齊重點(diǎn)發(fā)展油氣加工及化學(xué)工業(yè)，廢氣排放的狀況和第二類(lèi)的各地區(qū)也應(yīng)屬于同一類(lèi)別。

三、使用主成分分析各地區(qū)工業(yè)廢氣排放情況與結(jié)論

對(duì)我國(guó)各地區(qū)廢氣排放情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選出六個(gè)影響指標(biāo)中較重要的作為主成分。

工業(yè)二氧化硫排放量； 工業(yè)煙塵排放量； 工業(yè)粉塵排放量；

工業(yè)二氧化硫去除量； 工業(yè)煙塵去除量； 工業(yè)粉塵去除量。

這些指標(biāo)基本可以反映我國(guó)各地區(qū)廢氣排放情況，再用SAS軟件中的主成分分析對(duì)X1 — X6進(jìn)行主成分分析。分析的結(jié)果。

在上述第一表達(dá)式中， X1的系數(shù)最大，表明第一主成分值大時(shí)工業(yè)二氧化硫排放量較大，因此可以把第一主成分稱(chēng)為二氧化硫排放因子；在第二表達(dá)式中， X3，X5的系數(shù)最大，說(shuō)明第二個(gè)主成分值越大時(shí)，工業(yè)粉塵排放量、工業(yè)煙塵去除量越大，因此可以把第二主成分稱(chēng)為工業(yè)粉塵排放因子；在第三表達(dá)式中， X6的系數(shù)最大，說(shuō)明第三個(gè)主成分值越大時(shí)工業(yè)粉塵去除量越大，因此可以把第三主成分稱(chēng)為工業(yè)粉塵去除因子；在第四表達(dá)式中， X2，X4的系數(shù)最大，說(shuō)明第四個(gè)主成分值越大時(shí)工業(yè)煙塵排放量、工業(yè)二氧化硫去除量越大，因此可以把第四主成分稱(chēng)為工業(yè)煙塵排放因子。由以上討論可知，4個(gè)變量可分為4類(lèi)：{X1}，{X3，X5}，{ X6}，{X2，X4 }。

數(shù)據(jù)來(lái)源：2010中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站：http：//www.stats.gov.cn

由前兩個(gè)主成分的散點(diǎn)圖可知，我國(guó)各地區(qū)廢氣排放情況是居中的占大部分，偏高或偏低的占小部分。

在影響各地區(qū)廢氣排放情況的六個(gè)指數(shù)中，最重要的指數(shù)是工業(yè)二氧化硫排放量，它是造成廢氣排放最主要的因素，像北京等一線(xiàn)地區(qū)，工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展，在發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)燃燒掉大量的燃料，釋放出各種污染大氣的氣體，二氧化硫就是主要的污染物之一。而到目前為止北方地區(qū)獲取能源的主要供給為煤炭，大量的煤炭在燃燒的過(guò)程中就會(huì)釋放出過(guò)量的污染氣體、固體顆粒，致使二氧化硫的含量在廢氣排放中所占的比例越來(lái)越重。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盛來(lái)運(yùn).中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒[M].中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2010.

[2] 裴喜春.SAS及應(yīng)用（第二版）[J].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007（7）.

[3] 任雪松， 于秀林.多元統(tǒng)計(jì)分析[J].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2007（7）.

[4] 王靜龍，梁小筠.參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析[J].北京：高等教育出版社，200（4）.

[5] 楊啟帆，康徐升，趙雅圖.數(shù)學(xué)建模[J].北京：高等教育出版社，2008（5）.

[6] Dallase Johnson，Applied Multivariate Methods for Data Analysis[J].Beijing：Higher Education Press， 2005（5）.

（責(zé)任編輯：康偉）