探索雾霾形成的模糊认知图构建及其数据挖掘方法

Haze-fog has seriously hindered the sustainable development of ecologic environment and caused great harm to the physical and mental health of residents. It is important for haze-fog early warning, prevention and treatment to probe the formation of haze-fog. The formation of haze-fog is actually a dynamic fuzzy chaotic process, i.e. a tiny change of formation condition might lead to haze-fog evolution quite different. Because of the complexity in the formation of haze-fog, especially in the “new normal”, it is difficult to simulate its dynamic chaotic evolution by the traditional approaches, which are lack of research on the nonlinear relationships in the formation of haze-fog. Therefore, it is essential to explore the formation of haze-fog by new approaches. Towards the formation of haze-fog, we mainly study the following key issues: 1) foundational research of exploring the construction of fuzzy cognitive map and its approaches to data mining in the formation of haze-fog; 2)the construction of fuzzy cognitive map and its chaotic dynamic analysis in the formation of haze-fog; 3)approaches to data mining of fuzzy cognitive map in the formation of haze-fog; 4) on application of the construction of fuzzy cognitive map and its data mining in the formation of haze-fog in North China. The researches not only have important practical significance, but also can provide theory and method support for the regional emergency preparedness and response of haze-fog.

雾霾天气严重阻碍了生态环境的可持续发展，给居民身心健康造成了极大危害。探求雾霾的形成已成为雾霾预警与防治的重要途径。雾霾形成是一个动态模糊混沌过程，形成条件的微小变化就会导致雾霾演变的较大差异。由于雾霾形成的复杂性，特别是在“新常态”下，传统方法缺少研究雾霾形成中的非线性复杂关系，难以模拟它的动态混沌演变过程。因此有必要采用新方法探索雾霾的形成。为此，本项目以雾霾形成为研究对象，拟主要研究：1)探索雾霾形成的模糊认知图构建及其数据挖掘的基础性研究；2)雾霾形成的模糊认知图构建及其混沌动力学分析；3)雾霾形成模糊认知图的数据挖掘方法；4)应用研究：华北地区雾霾形成的模糊认知图构建及其数据挖掘。本研究不仅具有重要的现实意义，而且可以为区域雾霾应急预警提供理论与方法支撑。

雾霾天气严重阻碍了生态环境的可持续发展，给居民身心健康造成了极大危害。探求雾霾的形成已成为雾霾预警与防治的重要途径。本研究从模糊认知图的视角进行雾霾形成的预测与分析：(1)提出一种雾霾形成模糊认知图构建及其数据挖掘的探索框架，在此基础上识别与构造雾霾形成因素及其复杂关系，获取、处理并分析北京及其周边大气污染排放；(2)在雾霾形成模糊认知图模型及自动构建的基础上，建立模糊认知图的推理规则，并推广应用于生态系统演变分析，并提出一种基于Lyapunove指数的雾霾形成模糊认知图混沌状态动力学分析方法；(3)提出雾霾形成模糊认知图的数据挖掘方法，包括基于实数编码混沌遗传算法的雾霾形成模糊认知图挖掘方法、基于梯度下降法的雾霾形成模糊认知图多维时序挖掘方法、基于NHL的企业排污模糊认知图挖掘方法等；(4)雾霾形成模糊认知图构建及其数据挖掘的应用研究，设计并实现大气污染管理与决策原型系统，实现雾霾形成预测的验证与复杂关系分析。本研究不仅为模糊认知图建设奠定理论与方法基础，而且可以为区域雾霾应急预警提供决策支撑。