基于粗糙集和模糊神经网络的空气质量评价基于粗糙集和模糊神经网络的空气质量评价
针对概率神经网络的输入量过多会影响其训练速度的问题,采用了基于分辨矩阵的粗糙集属性约简方法,删除
不相关或不重要的指标。鉴于空气质量分级标准的模糊性,将模糊数学和概率神经网络结合起来,构建了模糊
概率神经网络空气质量评价模型(FPNN),然后将约简后的指标值进行模糊化处理后输入到PNN神经网络进行智
能训练。实例表明,该方法提高了收敛速度,评价结果客观可靠,具有一定的实用价值。
摘摘 要:要: 针对概率神经网络的输入量过多会影响其训练速度的问题,采用了基于
关键词:关键词: 粗糙集;
随着科技和经济的迅速发展,工业废气、机动车尾气、尘埃等急剧增加,成为空气质量下降的污染源,对人们的身体健康
构成了严重威胁,因此采取控制和改善空气质量的有效措施,合理地进行空气质量评价及预测成为当前环境科学研究的重要内
容之一。
常规的空气质量评价方法有:API法、灰色聚类法、模糊综合评价法及模糊灰色模型等。但这些方法都存在着一些不足,如
评价结果或多或少受主观因素的影响。近年来,有人把神经网络应用到空气质量评价上并取得了较好的效果。人工神经网络
ANN(Artificial Neural Nets)具有较强的非线性映射、自学习、自适应及容错能力,它能模拟大脑的思维,利用存储的网络信息
对未知样本进行评价。
模糊数学是研究和处理自然界与信息技术中广泛存在的模糊现象的数学(其中的相对隶属度能很好地表示模糊概念的相对状
态),但它很难表示时变知识和过程,而神经网络能够通过自学习功能来获得精确的或模糊的知识,两者的融合即模糊神经网
络,弥补了模糊数学在学习方面的不足和神经网络在处理模糊数据方面的缺陷。
粗糙集理论是一种处理不完整和不确定知识的数学工具,它是Z.Pawlak于1982年提出的。粗糙集能有效地分析和处理不精
确和不完整等各种不完备信息,并从中发现隐含的规律。
本文把粗糙集理论和模糊概率神经网络知识运用到空气质量评价过程中,简化了网络模型,提高了评价效率和评价结果的
客观性。
1 对粗糙集模糊概率神经网络的描述对粗糙集模糊概率神经网络的描述
1.1 粗糙集属性约简问题粗糙集属性约简问题
知识约简是粗糙理论的重要内容之一,即求出信息系统的原有属性集合的一个极小子集,且该子集具有与原属性集合相同
的分类能力,这样既保证了分类的质量,也提高了分类的速度。
1.2 指标相对隶属度矩阵指标相对隶属度矩阵
若空气质量有b个级别,c项评价指标,则这c项指标对应的b级评价标准构成了空气质量评价的标准值矩阵: