基于降维方法与回归拟合的杭州市空气质量评价体系及其影响因素研究
摘 要：环境空气质量是近几年来社会关注的热点话题，更是研究学者们想要攻克的难点之一。为了从抽象的影响因子中快速建立与空气质量评价体系的映射关系，使其与现有空气质量评价方法，法律法规接轨。本文从影响空气质量的相关因素中选取六个，分别是绿地覆盖面积，能源消耗，居民生活用电，城市污水排放，二氧化硫排放量，烟粉排放量。将利用这六个因子做降维主成分分析出两个主要因子，然后又利用绿地面积和能源消耗作为主要研究对象，对绿地面积这个影响因素采用定性分析，在上述定性分析的基础上，分析了绿地对空气质量的影响因素。研究结果表明，适当扩大城市绿地，建立城市生态廊道和大型集中绿地是改善空气质量的重要途径。对能源消耗这个影响因素采用定量分析，阐述了能源消费结构与空气质量评价体系的具体关系并验证其主要指数实测值变化趋势。最后，建立这二者和空气质量评价体系的回归数学模型，并对模型与实际数据又高相似度进行检验，根据规律分析和主要因子计算便于今后更加有针对性地对环境空气质量及进行管理，并提出有利于改善空气质量的相关建议和政策。
关键词：绿化面积； 能源消耗； 主成分分分析； 回归分析
环境问题是21世纪人民，政府，社会，国家都高度关注的问题之一，而其中空气质量便是最能代表环境污染指数的象征，虽然杭州市的空气质量近几年有所改善，但是通过问卷调查询问当地居民，还是大多数人认为空气质量不太好，呼吸不顺畅，出行不方便，又是下雨又是雾霾。
（一）国内研究现状
随着经济的高速发展以及空气污染的日趋严重，从上世纪60年代起，为了更好的防治城市的空气污染，预防污染事件发生，人们迫切的研究出空气质量预测方法以及污染警报装置。国内正在对传统的大气污染检测方式提出挑战，我国现有空气质量监测站6000多个，追踪环境污染，预警实时动态，结合信息化大数据的应用实现较为完全的一套空气质量评价体系。近些年，我国学者对空气质量评价方法的研究集中在神经网络，灰色系统方面，而评价空气质量的方法不计其数，评价方法也更加的多元和综合，以下是国内学者已经研究出的成果。
孙鸿良、祁国伟，1999年对杭州的空气质量指数在周报中应用进行了分析[2]，2001年刘艳菊阐述了大气污染和绿地植物相关反应[4]，将植物对空气的影响纳入考虑，为后来研究打下基础，李林、郝吉明、胡京南对北京市能源利用分析和预测，能源消费结构在一定理论支撑上影响了空气质量，2004年张立宏，杜涛等对城市能源消耗和环境负荷现状发表了对策分析[6]，徐昕在2009年基于线性回归分析方法下研究了杭州市的空气质量指数，近几年来，2017年戴志翔、胡诗玮、罗坤等人建立了响将应曲面模型应用到杭州空气质量评价体系中[8]，成为了中国科学院一大突出成就。我国80年代以SO2预测为主，从90年代末展开了空气质量周报、日报，浓度的升高是沙尘入侵和当地污染物共同作用的结果。鲁然英整理了城市环境空气质量和评价的基本原理、方法，并使用概率统计法、空气污染指数法、模糊数学综合评判、距离判别法和物元分析法等方法评价了兰州市2003年的空气质量状况，对各评价方法的结果作了对比研究，总结了不同评价方法的优缺点[9]。王鑫对2008年北京奥运期间的空气质量情况进行分析，发现由于奥运期间北京良好的交通管制以及污染排放限制措施的执行，使空气污染物的迁移发生变化，不仅改善了空气环境，也保护了公众健康。刘彩霞将天津市典型篙架点源和城市众多高架源污染进行综合分析，论述了高架点源污染分布特征对天津空气质量的影响。
（二）国外研究现状
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