改進的灰色關聯度分析在環(huán)境質量評價中的運用

汪藝梅，張 娟

(重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 400000)

0 前 言

目前在針對我國環(huán)境質量進行評價的過程中，所獲得的信息是片面的，并且對于某些位置信息所使用的評價方法也具有一定的缺點，現階段常用的評價方法主要是灰色評價法，其中關聯評價法、貼近度分析法以及灰色聚類法等得到了廣泛的應用，并且因為這些方法的信息效率相對較高，而且分析的結果準確性較高，所以在針對水環(huán)境中水質進行模糊處理的過程中，取得了良好的效果。同時，灰色關聯度分析方法通過對測量數據和標準數據進行相似度的對比分析，進行相應的評價，能夠對后期的環(huán)境治理措施的采取給予一定的指導作用。

1 灰色關聯度評價方法分析

1.1 傳統(tǒng)灰色關聯度應用分析

以前常用的傳統(tǒng)灰色評價法的主要流程是，首先要選取相應的評價標準及評價指標，然后根據評價指標及標準建立矩陣，對矩陣中的相關數據進行綱量化處理，再進行關聯度的計算，最后明確其評價的標準。

目前地表水環(huán)境質量的監(jiān)測評價主要依據《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838—2002)進行，環(huán)境空氣質量監(jiān)測評價主要依據《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095—2012)進行。在選取了相應的評價指標和評價標準以后，再建立相應的矩陣進行計算。在進行矩陣建設的過程中，將所有評價的指標的實際測量值作為序列值，然后明確其中的測定指標以及測定的位置和地點，并且將環(huán)境空氣質量分為5類，并且明確其所有的影響因素。然后對測量指標進行分類，分別給其取值為1、2、3、4、5，第1類為清潔，第2類為輕度污染，第3類為中度污染，第4類為重度污染，第5類為嚴重污染，然后對測量的位置和地點進行測定，目前確定的監(jiān)測指標，分別為SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO。

在矩陣建設完成以后，對所有矩陣中的數據采取無量綱化處理的方式，首先要明確水質標準中的數量及指標在計算過程中的計量單位，因為可能會出現不一致的現象，所以必須按照國標進行選擇，因此，這就需要先將所有的指標進行對比和分析，在建立評價指標矩陣的過程中，必須嚴格按照國家制定的相關評價標準進行矩陣的建立，并且目前在矩陣建立時，首先要將所有的評價指標的實際測量值作為序列A，然后對其中的代表測定指標進行測定，并且將所有其他不同的測量位置與測定的指標進行對比和分析，在進行質量分級的過程中，可以將環(huán)境空氣質量分為5個不同的標準，同時可以將水資源的污染情況等分為5個不同的標準，然后建立起評價標準的矩陣，將后期評價指標以及實際測量值的矩陣進行同標準的建立和分析即可。當前國家對相關環(huán)境進行質量分級的標準確認，對水環(huán)境進行標準確認的過程中，主要將其分為5個不同的級別，其中主要的影響因素分別是總磷、鉛、氨氮以及COD和BOD等這些不同影響因子，對水質量的質量標準分級也會產生一定的影響,例如對于氨氮因素進行分析的過程中，如果其小于等于0.5評定為三級以下，而如果其在0.5～1則評定為四級，在1～1.5評定為五級。然后對COD因素進行分析，如果小于15則評定為一級和二級，如果在15～20則評定為三級，在20～30評定為四級，在30～40評定為五級。對BOD因素進行評定，小于3評定為一級和二級，在3～4評定為三級，在4～6評定為四級，在6～10評定為五級。對總磷因素進行評定，在0.02以下評定為一級，0.02～0.1評定為二級和三級，0.1～0.2評定為四級和五級。

然后利用無量綱的處理方式，目前常用的方法為均質化處理方法，標準化處理方法及均質化處理方法以及標準差化的處理方法，然后結合灰度關聯度分析的方式，將其平均值作為后期測量的標準值，來反映出標準值與實際測量值之間的對比情況。由于針對水質標準進行數量級建設的過程中，可能和空氣質量標準存在一定的差異，所以必須要針對不同的環(huán)境測量，采取不同的指標建立標準，通過對相關指標進行對比分析，可以明確在水質標準建立指標的過程中，因為其計量單位和數量極可能會存在一定的區(qū)別，因此，對整個測量結果會產生嚴重的影響，所以首先要對所有的測量數據進行無量綱化的處理，保證在經過無量綱化處理完成以后，能夠提高數據應用的準確性。當前針對數據進行無量綱處理的主要方法是均值化方法，均值化方法是將所有測量的數據進行平均值的求取，然后將其他數據與平均值進行對比和分析即可得出相應的結果，第二種方法為極值化方法，極值化方法是首先取其最大值和最小值，然后將所有的數據在模型建立的前提下，進行及時分析以及分布趨勢的分析，這樣能夠明確整個數據分布的趨勢及相關情況。第三種方法則是標準化處理，標準化處理首先要保證能夠將所有的數據按照標準值的方法進行標準值的求取，然后將所有數據與標準值進行方差的計算，然后將所有數據的實際分布情況進行描繪，這樣能夠明確數據的發(fā)展趨勢。總而言之，在使用傳統(tǒng)灰色關聯度進行無量綱處理的過程中，必須保證能夠對數據進行事先的處理和分析，這樣可以在后期對實際測量值進行對比的過程中，能夠與標準值之間具有更加明確的關系，進而可以更加準確地反映實際測量值與標準值之間的對應情況。

1.2 灰色關聯度分析方法的改進

首先評價指標在選取的過程中，必須要根據研究的目的以及當地的地理環(huán)境等進行區(qū)別性的選擇，尤其是在針對水質進行評價的過程中，首先要明確水資源的具體使用用途，然后制定出需要常年監(jiān)測的指標，目前常用的觀測指標為高錳酸鹽的含量指數，石油類污染物等相關物質的指標因子等，目前針對不同的物質及環(huán)境，質量分級標準也有所差異，針對水環(huán)境進行質量分級標準主要針對總磷的含量、氨氮分子的含量以及高錳酸鹽等指數的含量等進行等級的分類，而針對大氣環(huán)境進行質量監(jiān)測和分級的過程中，主要針對顆粒物和臭氧的濃度等進行分析。

目前在改進灰色關聯度的過程中，首先針對數據無量綱處理的方法進行相應的改進，要保證在無量綱處理的過程中，能夠實行中心化的處理方式，在傳統(tǒng)處理的過程中，主要針對評價標準中的臨界值進行分析，而改進完成以后不僅需要明確其臨界值，而且需要明確在評價標準值的一個相對區(qū)間，利用區(qū)間的方式進行對比，能夠更加符合實際的測量情況，因而也使整個測量結果更加具有準確性及代表性，其實際的測量方法是首先要明確在評價指標中所有評價數據的平均數值，然后將平均數值和相應的評價因子進行差值的計算和分析，最后讓所計算差值除以樣本中計算出的均方差，這樣處理完成以后能夠更加體現出所探究因子之間的特征和差別。

在傳統(tǒng)的灰色關聯分析方法中，在計算絕對差值的過程中，主要計算測量點與測量點之間的差距，但是因為評價的標準并非一個具體的數值，所以在改進的過程中還應該對質量標準的區(qū)間進行改進，將其擴大為一個范圍，例如空氣質量指數在劃分的過程中可以將其劃分為0～50、50～100等區(qū)間，并且分別對應不同的等級，利用改進后的灰色關聯方法，進行絕對差值的計算，則會明確測量點和距離之間的計算關系，進而使整個測量的結果更加具有可參考性。在針對水環(huán)境進行探測的過程中，進行關聯系數改進，必須要明確所有關聯系數之間的影響關系，因為關聯系數在設定的過程中影響的面相對較廣，所以要保證能夠針對不同的影響因子進行相應的分析，確保關聯系數的制定可以更加合理，同時在系統(tǒng)運行的過程中，如果某一影響因子的影響，相對較為強烈，可能會在一定程度上嚴重影響后期的分析結果，進而使結果的可信度下降，所以必須要對關聯系數中的分辨系數進行合理的計算，并且應該盡量降低分辨系數的數值，這樣能夠使影響因子的影響程度下降，而如果在整個系統(tǒng)中沒有出現異常的影響因子，則應該保證盡量提高分辨系數的數值，這樣能夠有效地體現出關聯系數的作用。在改進了標準期間的前提下，在后期計算的過程中應該注意計算的方式和技巧，而關聯系數和權重職責對其產生了嚴重的影響，所以不僅要在改進關聯度計算方法的過程中對其質量標準曲線進行改進，而且應該對其關聯系數和權重值等相關具體的計算數據進行改進，這樣能夠在整體上提高整個數據結果的可信度和實用性。

在針對大氣環(huán)境進行探測的過程中，仍然需要對關聯的系數進行相應的改進，在針對關聯系數進行改進的過程中，首先要明確其計算時的影響因素，因為關聯系數和分辨系數具有一定的關系，所以傳統(tǒng)的灰色關聯度分析方法主要對分辨系數進行定制，然后當整個系統(tǒng)受到因子的強烈影響時，則會產生相應的分析數據和結果，但是這種方法可在一定程度上降低了整個結果的可信度，因此，還應該對分辨系數進行合理的分析和確定，進而降低某種因子的影響效果。

最后是需要對權重值進行相應的改進，目前在傳統(tǒng)的灰色關聯度測量和分析的過程中，因為權重的平衡出現了問題，所以導致關聯度存在較大的缺陷，既不能體現出相關影響因素對整個環(huán)境指標測評的影響，又不能夠提高測量結果的實際應用性和準確性，所以必須要在權重分析的過程中能夠設立相應的權重系數，并且按照不同的環(huán)境影響程度對相關影響因子進行權重系數的評定和分析，在已經完成權重系數設定以后，必須保證所有實際測量的數據能夠在水質測量標準的前提下與權重系數進行統(tǒng)一的計算，進而保證實際測量的相關指標參數，能夠和水質的標準值之間進行更加明確的對比。

2 改進后的灰色關聯應用

改進后的灰色關聯方法主要應用在了水環(huán)境及大氣環(huán)境中，在針對水環(huán)境進行探測時，首先要明確不同流域中地表水的環(huán)境質量，然后利用無量綱處理方式，使用區(qū)間的對比方法，將所有影響因子進行評價，并且對所有指標進行分析，看其是否超出了制定的標準值。在大氣環(huán)境中應用時，首先要明確所有的污染因子，然后利用加權關聯的方法對所有影響因子進行有效評價，進而探究環(huán)境空氣質量，是否出現了不符合標準的現象并且可以明確其后期的變化趨勢。因為在環(huán)境探測的過程中對環(huán)境造成影響的因素相對較多，所以在針對水環(huán)境和大氣環(huán)境進行質量評價時，不僅要針對單因素進行評價，而且應該針對綜合性影響因素進行全面的評價和分析，目前所使用的常見的層次分析法，模糊評價法，以及物元分析法等，在實際應用過程中都存在一定的缺陷，而因為灰色評價法的應用能夠有效地提高數據的準確性，所以對灰色關聯度評價方法進行改善，并且明確其后期在水環(huán)境監(jiān)測和空氣質量監(jiān)測過程中的實際應用流程具有非常必要的作用。但是灰色關聯方法在應用的過程中也存在一定的局限性，例如對于一些既包含已知探測的信息(例如樣品在采集和記錄的過程中具有相關信息)，又包含位置信息的過程中，利用灰色關聯度評價法，可以取得良好的測量效果，并且也能夠解決環(huán)境的測量問題。

在水環(huán)境中的主要應用流程是,因為傳統(tǒng)的灰色關聯度分析的方法需要對其進行中心化處理，在使用改進方法以后，因為其質量標準的區(qū)間進行了改善，所以在使用灰色評價方法的時候，可以利用模糊數學評價結果進行分析，可以明確其分析的結果，大致相同。然后結合各地市中湖泊的主要特點，對相關評價方法進行改善，可以保證與其實際的監(jiān)測結果具有更高的符合程度。在使用了改進灰色關聯分析方法以后，與傳統(tǒng)分析方法相比及相關水質的評價結果相同，但是某些氨氮類物質以及石油類物質的監(jiān)測指標超出了預期結果，其主要的原因是沒有對其權重值進行相應的改善，導致水體中各個不同的影響因素權重相同，進而無法區(qū)分出對水體造成影響的主要污染物質，尤其是在對水質進行評價的過程中，因為不同污染物對水質的影響程度也會有所差異，所以還應該按照不同的年份，月份以及環(huán)境的質量差別等對實際情況進行分析和對比，尤其是針對不同影響因素要進行權重的設置，這樣能夠提高分析結果的準確程度和使用效果。

在大氣環(huán)境中進行應用的過程中，例如對哈爾濱的環(huán)境空氣質量進行評價和分析時，利用傳統(tǒng)的灰色關聯度方法，在改善的過程中，對其關聯系數進行了相應的改進，并且對其加權值也進行了改進。與傳統(tǒng)分析方法相比，可以發(fā)現在針對環(huán)境空氣質量進行監(jiān)測時，監(jiān)測結果出現了較大的差別，其主要原因是在傳統(tǒng)方法進行監(jiān)測時，各個不同的污染分子對于空氣質量的影響出現了均等化的問題，而利用灰色加權關聯的方法進行評價，能夠有效地對空氣質量的相關因素進行有效評價。同時改進后的方法，還充分考慮到了影響空氣質量的各個不同污染物中的權重值，并且對其權重值進行確定，可以更加準確地辨別出現階段大氣環(huán)境所屬于的質量等級，并且對其大氣環(huán)境的后期變化趨勢等進行了充分的分析和判斷，能夠為大氣質量監(jiān)測和改善工作，提供大量的理論基礎數據。在針對室內空氣質量進行監(jiān)測的過程中，同樣具有較高的準確性，因此，改善后的灰色關聯度分析方法可以應用于水環(huán)境監(jiān)測以及大氣環(huán)境的監(jiān)測中。

3 結束語

現階段，在針對傳統(tǒng)灰色關聯度進行應用的過程中存在較多缺點，所以必須對灰色關聯度的分析方法進行相應的改進，確保能夠在針對水環(huán)境和大氣環(huán)境進行監(jiān)測時，具有更可靠的數據。通過對灰色關聯度評價方法進行相應的改進，在針對水環(huán)境和大氣環(huán)境進行評價和監(jiān)測的過程中不僅提供了更加可靠的數據，而且能夠使整個測評行業(yè)具有更好的發(fā)展前景，所以提高灰色關聯度評價方法的使用效率，能夠有效地改善我國環(huán)境質量評價的工作質量，進而為我國環(huán)境質量保護工作奠定良好的基礎，使國民享受更多可利用的資源。

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