聚类分析方法在我国空气污染.docx

聚类分析方法在我国空气污染区域划分中的应用安徽大学笆婷婷、邹委员、武锦摘要随着我国工业化进一步的发展，人们的生活也进一步的提高伴随着经济的发展，环 境也受到了一定的影响，国家也相应的提出了人与自然和谐相处的可持续发展战略本文 基于国家的政策，考虑工业化过程中城市空气的污染情况，提出相应的合理建议，从而使 工业化过程中我们的环境也能受到更好的保护！聚类分析是戸前最有前景的数据分析方法之一,它不仅能作为一个独立的工具來获得 数据分布的情况，观察每一个簇的特点，还能集中地对某些特定的簇作进一步的分析对 空气污染区域划分的聚类分析，不仅能合理的分析我国各地区空气污染的情况，还可以对 我们工业化发展的伟大蓝图提出我们瀚渺的建议，维护我们广大城市居民的切身利益！本文首先对几种聚类方法进行了介绍和比较，然后在对我国空气污染现状分析中，运 用了系统聚类分析方法首先，我们采用了组内连接聚类分析方法对我国的空气污染区域 按照污染程度的不同进行了划分；其次，我们又采用了中位数聚类分析法对我国的空气污 染区域按照不同地区的废气处理情况进行了划分;最后我们又采用了质心聚类分析法对各 污染区域按年度的不同进行划分。

我们用所选的三种数据进行聚类，产生的七个类是在整 体上是一致的这就表明，空气污染程度与废气处理的力度是成正相关的为了说明系统聚类分析方法在我国空气污染区域划分中的合理性，我们又采用了 k-means方法进行聚类，所得的聚类结果与运用系统聚类法的结果相似从而进一步说明 分类的合理性根据聚类结果，我们提出了一些相关的防治空气污染的建议相关部门应该按照污染 地区的分类有针对性的制定相关策略，因地制宜，对污染程度相近的地区采用合理的方式 进行治理关键词：聚类方法；系统聚类法；小位数聚类分析；组内连接聚类分析；质 心聚类分析The Application of Cluster Method in Air Pollution RegionalDivision of Our CountryAbstractWith the further development of the industry in our country, people have undergone general improvement. However, the environment is accord in gly suf『cring some attack from the progress of economy. The government has launched the strategy of sustainable development in order to bui Id harmonious relat i on ship between human and n ature. Based on the policy of our government, taking the pollution in urban area into consideration, our article gives some corresponding advices to protect our environment in the industrialization.Cluster method is one of the most promising methods in data analysis. Not only can it act as an independent tool to obtain the information of data distribution and observation of the characteristics of each cluster, but also do further analysis for some particular clusters. Using the cluster method in the analysis of division for polluted urban area, we can do reasonable analysis and get acquaintance of condi t ion of ai r pol lut ion in di fferent places. Our trivial recommendations wi 11 be come up for the blue sky of our industry development and safeguarding the vital interests of the ci ty dwel lers.At the beginning of this paper, more than one kind of cluster method wi 11 be introduced and compared in this paper. Furthermore, systematic cluster methods wi 11 be applied in the division of the current air pollution ci rcumstances. Firstly，we use team 1 inked cluster method to divide regions according to the pol lut ion degree・ Secondly, wc use median cluster method in accordance wi th the pol lutant disposal of di fferent areas. Lastly, we use centroid cluster method by judging the annual condition of air pollution. We cluster these three kinds of data, finding that seven categories we produce are accordant on the whole, which suggests that pollution degree is positively related to the strength we depose・To i 1 lust rate the rational i ty of sys temat ic cluster method appl icd in ai r pol lut ion regional division, we utilize k-mea ns to cluster. To our happiness, the resul t we obtain is qui te similar to that of systematic cluster method, which shows the rationality.According to the clustering results, we put forward some relevant suggestions for the prevention and control of air pollution・ Relevant departments should formulate relevant strategies based on the classi ficat ion of pollut ion areas, and take sui tabic measures for local condi tions. Also we should depose the pol lution in simi lar levels in a reasonable way.Keywords： : cluster system clustering method; median cluster analysis; connection cluster analysis within the group; a centroid cluster analysis一.研究背景我国经济的快速增长，工业化、城市化的发展使得GDP年增长率达到8%〜9%。

改 革开放以来，我国的城市化进程加快，城市人口比例从1978年的18%增加到2000年的 34%,这一吋期的增长速度是世界平均增长速度的3倍20世纪末，经济的剧增使得我 国成为世界上第二大能源消费国，能源的消耗已成为我国空气污染的主要来源我国的总 能源消耗已经从1978年的571万吨标准煤增加到2002年的15亿吨标准煤，其中作为主 要能源的燃煤占总能源消耗的60%以上燃煤是空气污染物产生的重要原因此外，随 着汽车消费量的快速增加，燃油消耗年平均增长达6%,使得空气的污染物浓度不断上升 我国的空气污染状况不容乐观)导致空气污染的原因造成我国空气污染的原因是非常多的，但纵观所有的污染成因，以下原因应该是最具 有普遍性的城市人口爆炸性增长城市强大的经济活力，丰富的物质文化条件和就业机会，对农 村人口有具大的吸引力，进入20世纪以来，人口城市化加速发展，城市人口急剧增长 我国城市化虽然起步较晚，但城市人口增加速度却十分惊人，例如1980年我国城市人口 有1.3亿，占全国总人数的13.6%； 1990年增加到近3亿，占全国总人口的26.2% 城市个数由1983年的289个，到1993年增到570个，几乎增加了一倍，而城市人口大于 100万的大型城市就有42个之多。

我国大城市人口密度平均每平方公里1万人以丄，是 郊区人口平均密度的22-96倍城市中人口数量巨大的工矿企业，单位面积丄具有高投 资、高能耗的特点由于城市处于高密度、超负荷运转状态，因此城市空气、水、土地及 一切基础工程设施都承受着超载的负担，引起了一系列环境问题城市空气污染、缺电、 缺水，城市环境脏、舌L、差不同地区能源消耗类型又决定了不同地区污染的差异空气污染可以按照能源消耗的 不同分为煤烟型、石油型、扬尘型和复合型等煤烟型污染的特征是空气污染物中总悬浮 颗粒物和二氧化硫所占的比例较大；石油型污染主要是来自石油燃烧、石油化工和汽车尾 气产生的二次污染，发达国家多属此类污染，污染严重吋可形成光化学烟雾，并在5-9 月浓度较高，我国甘肃省兰州市就是属于这种类型；扬尘型污染是以二次扬尘、建筑垃圾 扬尘、机动车污染以及沙尘天气所造成的总悬浮颗粒物污染为主的非燃煤粉尘污染；以石 油型污染、二次扬尘、建筑扬尘及机动车排放污染为代表的污染称为复合型污染，此类污 染是以煤烟型污染为主导的，主要形成于煤烟型污染向石油型污染转化的工业发达城市, 有煤烟型污染与石油型污染的共同特征气象条件对空气污染产生的影响。

空气污染主要取决于两方面：一是与污染源排入空 气中污染物的多少有关;二是取决于各地区丄空边界层大气对污染物的稀释扩散能力——夬气环境容量就某一有限吋段而言，地区各污染源的排放总量可能没有多人变化，但污 染浓度的日际变化或月际变化很明显，主要是由天气过程和天气系统影响各地区大气边界 层对污染物的稀释扩散能力所致)空气污染情况值得关注图1.2. 1 2001-2009全国二氧化硫排放量折线图二氧化硫!!••放W(丄图是2001年至2009年全国二氧化硫排放量的折线图(所用数据见附录A中的表3) 由图可以看岀，自2006年开始，我国二氧化硫排放量有明显的下降趋势，但是直至2009 年，二氧化硫排放量仍处于较高水平这就表明，近年来我国空气中的二氧化硫治理水平 有所提。