毕业论文范文——大气污染模型.doc

1、J IANG SU UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文大气污染模型Air pollution model学院名称： 计算机科学与通信工程学院 专业班级： 计算机科学与技术 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 年 月毕业论文 第 1 页 共 53页1目录中文摘要 3英文摘要 4第一章、模 糊 概 念 51、 1 模 糊 集 合 论 的 基 本 原 理 51、 1、 1 模 糊 的 产 生 51、1、2 模糊集合论的基本原理 61、 2 系 统 的 模 糊 性 71、 2、 1 环 境 质 量 的 好 坏 和 环 境 质 量 的 价 值 71、 2、 2 环 境 系 统 的 复 杂

2、 性 意 味 着 模 糊 性 81、 3 模 糊 理 论 在 环 境 科 学 和 地 理 信 息 系 统 中 的 研 究 现 状 91、 3、 1 模 糊 理 论 在 地 理 信 息 系 统 中 的 研 究 现 状 91、 3、 2 糊 理 论 在 环 境 科 学 研 究 现 状 及 存 在 的 主 要 问 题 11第二章、MATLAB 简介 132、1 MATLA 语言简介 13 2、2 MATLAB 语言编程基础 132、2、1 函数调用语句 142、2、2 矩阵的 MATLAB 表示 142、2、3 MATLAB 语言的程序流程语句 192、2、4 MATLAB 中新的数据结构 192、

3、3 MATLAB 语言与科学计算202、3、1 矩阵的非线性运算 202、3、2 数据插值 21第三章、大气污染模型的创建和简化 243、1 地理信息系统中建立模型243、1、1 地学模型的特点 243、1、2 地理信息系统中模型的表达方式 253、1、3 地理信息系统中模型的存贮 26毕业论文 第 2 页 共 53页23、1、4 地学建模方法概述 273、2 大气扩散模式 293、2、1 有风时(u 101.5m/s)，气态污染物点源扩散模式 293、2、2 一次地面最大落地（ Cm）浓度及距离（X m） 313、2、3 有风时(u 101.5m/s)，气态污染物后置点源（面源）扩散模式 3

4、13、2、4 小风（1.5m/sU 100.5m/s） 、静风（U 100.5m/s）扩散模式 313、2、5 逆温层破坏时的熏烟模式 323、2、6 日均浓度计算公式 323、2、7 卫生防护距离估算 333、3 适用范围 333、4 程序计算时需输入的参数 34第四章、系统的设计和实现 354、1 系统简述 354、 2 MATLAB 函数在方程中的用法 354、 2、1 MATLAB 的具体函数 354、2、2 此设计的流程图 374、 3 MATLAB 函数在方程组中的用法434、4 数据库的简单介绍 44第五章、个人心得 47第六章、文献参考 48第七章、致谢 49毕业论文 第 3

5、页 共 53页3摘要数据模型就是按专业的要求，用数字方式描述自然界的事物或现象以及他们的关系。 我们通过对地区的具体数值和情况的观察，对大气质量状况做出分析，建立一个符合当地情况的大气污染模型，用来测量大气污染浓度，并根据污染浓度评价出当地的空气质量。由于地理信息以及环境的“模糊性” ，我们可以简化模式，得出最大值，可以认为是污染源的污染浓度。在我们的设计中，就是首先要建立一个大气污染的模型，并根据模型云用MATLAB 语言算出浓度值推导出当地空气质量，不但如此，还要可以根据别的地区的空气浓度和具体的环境数值反推出符合当地的空气质量系数。最后，还建立了一个界面和数据库，用来存放模式计算的数值！

6、关键字：地理信息、模糊性、MATLAB 语言、建模毕业论文 第 4 页 共 53页4AbstractThe data model is the request for press profession, describing with the numerical way nature of thing or phenomenons and their relation. We pass the observation to the concrete number of the region and circumstance, doing an analysis to the atmospher

7、e quantity condition, building up an air pollution model that matches the local circumstance, use to measure the air pollution density, and evaluate an air quantity of the region according to the pollution density.Because of the geography information and“ faintness“ of the environment, we can simpli

8、fy the mode, getting a biggest value, can think is a pollution density that pollutes the source.In our design, is first to want to build up a model of air pollution, and calculate a density value to deduce a local air quantity with the language of MATLAB according to the model cloud, not only this,

9、still wanting can are anti- to release the air quantity coefficient of match the region according to the air density and concrete environment numbers of the another region.End, still built up an interface and databases, use to the number of deposit the mode calculation!Key word: Geography informatio

10、n, faintness, language of MATLAB, modeling毕业论文 第 5 页 共 53页5第 一 章 、 模 糊 概 念世 界 的 本 源 是 模 糊 的 ， 人 类 的 认 知 水 平 也 是 从 混 沌 空 蒙 走 向 明 晰 和 精 确 ，从 抽 象 的 语 言 描 述 到 具 体 的 数 字 表 示 。 17世 纪 牛 顿 和 莱 布 尼 兹 创 立 了 微 积 分 ， 更使 人 类 的 认 知 产 生 了 一 个 飞 跃 ， 以 致 数 学 被 人 们 看 成 是 “严 谨 、 精 确 ”的 化 身 。但 随 着 人 的 认 知 水 平 和 科 学 技 术

11、 的 发 展 ， 人 们 开 始 认 识 到 ， 复 杂 的 事 物 是 难 以精 确 化 的 ， 复 杂 的 系 统 很 难 用 精 确 的 数 学 进 行 描 述 :丰 富 多 彩 的 世 界 绝 不 是Contor的 集 合 所 能 描 述 的 。 例 如 “胖 和 瘦 ”、 “快 和 慢 ”、 “美 和 丑 ”等 概 念 是没 有 明 确 的 界 限 的 。 尽 管 我 们 对 什 么 是 “秃 头 (bald)”和 “正 常 头 发 (hirsute)”有 一 个 非 常 清 晰 的 概 念 ， 但 用 数 学 上 精 确 语 言 对 二 者 的 定 义 却 会 得 到 相 悖 的

12、结论 。 其 次 数 学 的 应 用 领 域 逐 渐 扩 大 ， 各 门 学 科 甚 至 过 去 与 数 学 很 少 联 系 的 生 物学 、 心 理 学 等 社 会 和 人 文 学 科 都 迫 切 要 求 数 字 化 、 定 量 化 地 描 述 和 分 析 。 但 这些 学 科 的 大 多 数 概 念 是 模 糊 的 ， 很 难 用 精 确 的 数 学 方 法 处 理 其 语 义 属 性 ， 需 要有 研 究 和 处 理 具 有 模 糊 性 概 念 的 数 学 来 为 这 些 学 科 提 供 新 的 数 学 描 述 语 言 和 工具 。 于 是 有 人 开 始 研 究 模 糊 。1、 1模

13、糊 集 合 论 的 基 本 原 理1、 1、 1模 糊 的 产 生1965年 美 国 学 者 L. A. Zadeh的 “fuzzy sets”的 著 名 论 文 ， 宣 告 了 “模 糊数 学 ”正 式 诞 生 。 Zadeh认 为 ， 有 时 精 确 远 不 如 模 糊 更 符 合 事 物 的 本 原 。 在 现 实生 活 中 复 杂 事 物 要 想 绝 对 精 确 是 不 可 能 的 ， 本 来 就 是 含 糊 的 事 物 要 想 精 确 化 也是 不 可 能 的 ， 实 际 上 只 是 把 不 准 确 程 度 降 低 到 无 关 紧 要 的 水 平 罢 了 。 Zadeh在 这篇 论

14、文 中 ， 首 次 成 功 地 运 用 数 学 方 法 描 述 了 “模 糊 性 ”， 突 破 了 Contor集 合 论 的二 值 逻 辑 的 束 缚 ， 解 决 了 J.Tukasiewicz和 E.Post等 人 的 三 值 逻 辑 论 和 多 值 逻 辑论 的 无 法 处 理 的 一 些 关 键 概 念 ， 提 出 了 一 个 求 解 逻 辑 问 题 的 更 一 般 的 、 更 抽 象 的毕业论文 第 6 页 共 53页6方 法 。 其 关 键 思 想 是 承 认 由 于 客 观 事 物 的 差 异 所 引 起 的 中 介 过 渡 的 不 分 明 性 ， 承认 渐 变 的 隶 属 关

15、系 。 一 个 元 素 可 以 部 分 地 属 于 某 个 集 合 ， 一 个 命 题 可 以 部 分 地 为真 。 其 中 隶 属 函 数 是 描 述 某 个 元 素 摸 糊 性 的 关 键 ， 是 模 糊 数 学 赖 以 建 立 和 发 展 的莫 基 石 ，自 1965年 来 ， 模 糊 数 学 已 渗 透 到 了 数 学 的 各 个 分 支 ， 如 模 糊 拓 扑 、 模 糊 逻辑 、 模 糊 概 率 、 模 糊 规 划 、 模 糊 系 统 等 方 面 己 取 得 了 重 大 的 理 论 研 究 成 果 ， 模糊 分 析 理 论 与 方 法 在 气 象 预 报 、 医 疗 诊 断 、 人

16、 工 智 能 、 模 式 识 别 和 模 糊 控 制 、商 品 评 价 ， 以 及 农 林 地 质 等 学 科 方 面 显 示 了 其 强 大 的 生 命 力 。模 糊 数 学 理 论 的 飞 速 发 展 和 应 用 的 广 泛 普 及 ， 主 要 在 于 它 反 映 了 人 脑 的 不确 定 性 思 维 ， 利 用 数 学 的 方 法 妥 善 处 理 了 生 活 中 “亦 此 亦 彼 ”的 现 象 。 是 人 类 认知 水 平 自 然 发 展 的 过 程 ，也是人类认知过程的一种转变和飞跃。事实上，早在1923年，著名哲学家罗素就论述过模糊性在现实生活和自然界各个领域中的客观存在问题。恩格斯

17、曾明确而高度概括地指出“一些差异都在中间阶段融合，一些对立都经过中间环节而相互过渡”;“辩证法不知道什么绝对分明和固定不变的界限，不知道什么无条件的非此即彼，它使固定的形而上学的差异互相过渡，除了非此即彼，又在适当的地方承认亦此亦彼，并且使对立互为中介”。因此，模糊性是客观存在的自然属性的论点有着坚实的哲学基础(陈守煌，1988).模糊性不是由于人的主观认识达不到客观实际而造成的，而是事物的一种客观属性，是事物的差异之间存在着中间过渡，是事物或现象的归属界限的不确定性所带来的亦此亦彼的表征结果。从另一方面讲，模糊性也不是由于人的认知思维的不确定性在造成的，而恰恰相反，是人的思维力求确切反映自然

18、事物或现象的本质属性时的一种客观再现，亦即模糊性是事物的本质属性，“模糊”模式是一种能较好地模拟人类思维模式的工具。因此，模糊数学并不是“模糊”的数学，它是采用严格的、精确的数学手段处理模糊现象的一门数学。模糊数学是传统数学的延伸和推广，与传统数学一样，有着严格的数学理论基础。从认识发展的观点来看，它实际上也是对客观世界的一种精确反映，体现了人类认识能力的深化，是以模糊达到精确的手段。1、1、2模糊集合论的基本原理毕业论文 第 7 页 共 53页7模糊数学可称为是继经典数学和统计数学之后数学的又一个新发展，它将Contor集合隶属函数的二值值域0. 1扩展为模糊集合隶属函数的连续值域0.1，为

19、描述和反映客观世界中各种模糊事物和现象如模糊概念、模糊目标和约束以及各系统之间的模糊关系提供了有效的手段。模糊数学打破了普通集合论的束缚，并与数学严密整合，其特征在于:隶属函数的引入。前已述及，隶属函数是模糊数学的基础，是描述某个元素与集合关系的关键。用模糊数学处理实际问题时首先要解决的就是如何确定隶属函数。隶属函数的定义可作这样的解释.给定论域U上的一个模糊子集A(为便于与普通集合区别.将A记作A)，对任意的xU，都对应有一个实数。, 称为x 对集合A的隶属度。 就是A的隶属函数。 的值表 示元素x隶属于集合A的程度， 的值越接近于1 ，表示x隶属于A的程度越高； 的值越接近于0，则表示x隶

20、属于A的程度越低。 模糊数学的分解定理和扩张原则。这是沟通模糊数学与经典数学的桥梁，因为任何模糊数学的定理都可以通过分解定理化为普通集合的问题来处理.而扩张原则可以把普通集合扩张到模糊数学中去。模糊数学使用的是经典集合的方法，却是对经典集合的推广和发展，以 上 面 的 例 子 为 例 ， 若 的 值 域 为 0. 1， 则 A就 蜕 化 为 普 通 集 合 。 可 见 ， 普 通 集 合 是 模 糊 数 学 的 一 个 特 例 。按 Zadeh给 模 糊 集 合 论 的 一 种 解 释 ， 在 模 糊 集 合 论 中 ， 任 何 领 域 都 可 以 模 糊化 ， 只 要 用 模 糊 集 代 替

21、 其 中 由 普 通 集 合 所 表 示 的 概 念 ， 而 精 确 度 只 是 实 现 某 个任 务 所 需 的 最 小 精 度 。 因 此 模 糊 集 理 论 出 现 了 很 多 分 支 ， 如 模 糊 运 算 、 模 糊 数学 规 划 与 决 策 分 析 、 模 糊 概 率 理 论 、 模 糊 控 制 、 模 糊 神 经 网 络 理 论 和 模 糊 拓 扑等 。 所 以 模 糊 理 论 是 通 过 对 一 般 领 域 的 模 糊 化 ， 从 而 使 许 多 理 论 变 得 更 具 一 般 性和 具 有 更 强 的 解 决 实 际 问 题 的 能 力 ;与 传 统 数 学 相 比 ， 模

22、糊 数 学 并 不 是 着 眼 于 提供 一 种 普 通 数 学 解 决 不 了 的 方 法 ， 而 是 通 过 拓 展 其 外 延 ， 在 一 个 更 广 泛 的 范 围内 分 析 和 解 决 问 题 ， 在 某 些 方 面 使 问 题 解 决 得 更 容 易 和 客 观 、 与 人 的 思 维 方 式 相一 致 。1、 2环 境 系 统 的 模 糊 性毕业论文 第 8 页 共 53页81、 2、 1环 境 质 量 的 好 坏 和 环 境 质 量 的 价 值环 境 科 学 所 指 的 环 境 是 围 绕 人 群 的 空 间 以 及 其 中 可 以 直 接 、 间 接 影 响 人 类生 活 和

23、 发 展 的 各 种 自 然 要 素 和 社 会 要 素 的 总 体 ， 所 以 环 境 质 量 的 优 劣 是 根 据 人类 的 某 种 要 求 而 定 的 ， 是 环 境 的 总 体 或 环 境 中 的 某 些 要 素 对 人 类 的 生 存 和 繁 衍以 及 社 会 经 济 发 展 的 适 宜 程 度 在 人 的 大 脑 中 的 反 映 。环 境 质 量 的 好 坏 、 优 劣 可 以 用 定 性 和 定 量 的 方 法 描 述 ， 用 于 定 量 描 述 的 有各 种 质 量 参 数 值 、 指 标 和 质 量 指 数 值 等 ， 用 于 定 性 描 述 的 是 各 种 反 映 其 程

24、 度 的形 容 词 、 名 词 等 。 人 作 为 主 体 对 环 境 的 评 价 虽 然 以 客 观 数 据 为 基 准 ， 但 由 于 比较 的 主 体 认 识 水 平 的 不 同 、 价 值 取 向 不 同 ， 以 及 生 存 环 境 和 意 识 形 态 的 不 同 .对同 一 个 评 价 对 象 会 因 评 价 主 体 的 不 同 而 得 出 不 同 的 评 价 结 论 。 例 如 ， 人 们 对 大气 污 染 都 有 一 个 统 一 的 认 识 ， 空 气 清 新 的 环 境 质 量 好 ， 污 染 严 重 的 环 境 质 量 就坏 。 但 评 价 空 气 污 染 由 “优 ”到 “

25、严 重 污 染 ”及 其 中 间 过 渡 等 级 的 客 观 数 据 是 渐变 的 ， 并 没 有 一 个 严 格 的 划 分 。 其 差 异 不 是 绝 对 的 ， 从 差 异 的 一 方 到 另 一 方 没有 明 确 的 界 限 ， 中 间 经 历 一 个 从 量 变 到 质 变 的 连 续 过 渡 过 程 ， 这 是 差 异 的 中 介过 渡 性 。 由 差 异 的 过 渡 性 而 产 生 划 分 上 的 非 确 定 性 就 是 模 糊 性 。 另 外 ， 人 们 对各 种 传 媒 工 具 和 家 用 电 器 的 微 波 辐 射 形 成 的 “电 子 烟 雾 ”的 认 识 还 处 于 朦

26、 胧 的 阶段 ， 对 人 体 健 康 而 言 ， 一 个 长 时 间 的 作 用 域 内 的 小 剂 量 辐 射 所 表 现 出 瞬 时 环 境状 态 还 无 法 用 定 性 或 定 量 的 数 据 描 述 ， 尽 管 对 某 一 个 具 体 的 环 境 它 是 客 观 存 在的 。 这 种 概 念 内 涵 中 的 不 确 定 性 就 是 前 面 所 说 的 一 般 模 糊 性 。环 境 质 量 的 效 用 程 度 还 表 现 为 环 境 价 值 的 高 低 。 环 境 价 值 常 以 一 个 地 域 、国 家 和 社 区 中 人 们 公 认 的 社 会 原 则 、 伦 理 、 习 惯 、

27、环 境 标 准 进 行 度 量 ， 是 人 们在 长 期 和 反 复 的 社 会 实 践 中 形 成 的 一 种 特 殊 的 价 值 观 ， 受 制 于 特 定 区 域 内 人 们的 历 史 文 化 传 统 、 社 会 经 济 发 展 水 平 、 环 境 觉 悟 程 度 及 所 处 的 地 理 环 境 。 人 类还 没 有 对 各 种 各 样 具 体 环 境 要 素 和 因 子 的 价 值 形 成 统 一 认 识 ， 绝 大 部 分 的 认 识还 属 于 可 表 达 性 认 知 思 维 中 的 一 种 广 义 模 糊 性 。1、 2、 2环 境 系 统 的 复 杂 性 意 味 着 模 糊 性L

28、.A.Zadeh创 立 模 糊 理 论 时 发 现 一 个 互 不 相 容 原 理 :“当 系 统 的 复 杂 性 增 长 时 ，毕业论文 第 9 页 共 53页9我 们 对 系 统 的 特 性 作 出 精 确 而 有 意 义 的 描 述 的 能 力 将 相 应 降 低 ， 直 至 达 到 这 样 一个 闭 值 ， 一 旦 超 过 它 ， 精 确 性 和 复 杂 性 将 变 成 两 个 互 相 排 斥 的 特 性 ”。 这 就 是 说 ，复 杂 性 越 高 。 有 意 义 的 精 确 化 能 力 便 越 低 ;而 精 确 化 越 低 ， 便 意 味 着 系 统 具 有 的模 糊 性 越 强 。

29、 因 此 环 境 系 统 的 复 杂 性 就 意 味 着 模 糊 性 。首 先 ， 环 境 系 统 是 一 个 复 杂 的 、 多 层 次 的 巨 系 统 。环 境 系 统 是 由 自 然 环 境 、 生 态 环 境 和 社 会 环 境 三 个 子 系 统 组 成 。 每 个 子 系统 又 包 括 众 多 次 级 子 系 统 。 如 从 组 成 要 素 分 ， 自 然 环 境 系 统 包 括 大 气 环 境 系 统 、土 壤 环 境 系 统 、 水 文 环 境 系 统 、 地 质 环 境 系 统 。 从 环 境 规 划 与 管 理 角 度 分 ， 大气 环 境 系 统 有 可 分 为 大 气

30、污 染 监 测 系 统 、 大 气 污 染 或 大 气 环 境 质 量 评 价 系 统 、大 气 环 境 污 染 控 制 系 统 等 更 低 一 级 的 子 系 统 。 形 成 一 个 多 层 次 系 统 。 不 但 具 有 相互 作 用 、 相 互 联 系 、 互 有 因 果 的 关 系 ， 而 且 在 各 系 统 内 部 也 在 不 断 发 生 物 资 、 能量 和 信 息 的 交 换 ， 不 同 层 次 之 间 、 同 层 次 各 子 系 统 之 间 与 外 部 环 境 也 是 开 放 的 。这 样 就 形 成 了 一 个 多 层 次 、 多 输 入 、 多 输 出 一 种 复 杂 巨

31、系 统 。 对 这 样 一 个 系 统 的描 述 、 评 价 将 会 因 其 复 杂 性 而 使 精 确 性 降 低 。其 次 ， 环 境 的 决 策 过 程 和 结 果 也 充 满 着 模 糊 性 。环 境 系 统 的 复 杂 性 不 仅 表 现 在 组 成 环 境 的 因 素 众 多 ， 还 表 现 在 其 属 性 的 多样 性 。 有 些 因 素 是 可 以 用 一 般 的 数 学 方 法 量 化 ， 为 清 晰 性 指 标 ， 如 污 染 物 浓 度对 应 的 环 境 指 标 、 环 境 污 染 等 级 、 治 理 费 用 等 ;但 许 多 用 语 义 值 描 述 的 概 念 则 难以

32、 完 全 定 量 化 ， 为 非 清 晰 性 指 标 ， 如 社 会 效 益 、 生 态 影 响 等 指 标 。在 环 境 系 统 的 决 策 过 程 中 ， 所 规 定 的 系 统 目 标 和 约 束 不 是 固 定 不 变 的 ， 并且 允 许 有 一 定 的 变 化 范 围 :环 境 系 统 的 决 策 与 决 策 者 密 切 相 关 的 ， 人 的 主 观 性 具有 模 糊 性 ， 对 结 果 影 响 很 大 。 不 同 的 研 究 人 员 ， 即 使 是 专 家 积 累 在 大 脑 的 经 验和 信 息 也 会 因 人 而 异 。总 之 ， 模 糊 事 物 和 现 象 在 环 境 系 统 中 是 客 观 存 在 的 ， 这 就 决 定 了 在 环 境 科学 的 发 展 过 程 中 必 须 重 视 模 糊 数 学 理 论 与 方 法 的 应 用 。1、 3模 糊 理 论 在 环 境 科 学 和 地 理 信 息 系 统 中 的 研 究 现 状