基于Conformable分数阶导数的灰色Bernoulli模型

为增强灰色Bernoulli模型对各种实际数据序列的适应性,借助分数阶微积分在描述复杂系统中的优势,提出了一种基于Conformable分数阶导数的灰色Bernoulli模型。研究发现,可通过改变结构参数将模型转换为不同的经典灰色预测模型,体现了其统一性。此外,采用粒子群优化算法求解规划模型,获取了模型的最优超参数。最后,用所提模型和5个竞争模型对3个真实案例进行了预测建模,结果表明,所提模型的2项评估指标均优于5个竞争模型,验证了所提模型的有效性和可行性。

基于粒子群优化的非线性灰色Bernoulli模型在中长期负荷预测中的应用

将非线性灰色Bernoulli模型用于到中长期电力负荷预测,提出了优选模型参数的粒子群优化算法。该模型是将GM(1,1)模型与Bernoulli微分方程相结合的一种灰色模型,适用于对不同发展趋势曲线的预测。通过粒子群优化算法,以模型预测平均绝对百分误差最小为目标,选择最优的模型参数。采用不同测试数据以及实际电网负荷数据进行了验证,结果表明上述模型有很好的适应性及较高的预测精度。

非线性离散灰色Bernoulli模型的构造与应用

非线性灰色Bernoulli模型作为GM(1,1)模型的衍生模型,在捕捉序列非线性趋势上表现良好,但仍DGM(1,1)模型的基础上,提出非线性离散灰色Bernoulli模型,通过最小化误差平方和来寻找最优非线性参数,模拟和实证分析结果表明,所提出的模型在非线性小样本预测方面具有较好的预测效果。

基于Nash非线性灰色Bernoulli模型的企业经济指标预测

为了用非线性特性准确地预测中国高技术企业的主要经济指标,文章提出了一种Nash非线性灰色Bernoulli模型(Nash NGBM(1,1))。同时,构建了一个优化的Nash模型,充分利用预测函数的原始数据信息解决最优参数问题。并用一个实际案例的结果表明本文提出的Nash NGBM(1,1)模型具有优越的建模特性。

基于粒子群优化-熵权无偏灰色马尔可夫模型的沥青道面性能预测

为提高沥青道面使用性能的预测精度,针对道面性能数据累积年限少、波动大的特点,采用熵值法对多个道面单元进行赋权,并利用粒子群算法(PSO)和马尔可夫模型对传统无偏灰色模型残差序列的状态区间和白化系数进行优化,构建可准确预测沥青道面性能的PSO-熵权无偏灰色马尔可夫模型.结合西北某机场沥青道面6个检测单元前7年的道面状况指数进行模型精度检验,结果表明:与传统无偏灰色模型相比,经马尔可夫模型划分残差序列空间并使用PSO算法寻找最佳白化函数后,优化模型第1年~第5年各单元残差和相对误差均减小,且整体预测精度分别提高0.05%、0.28%、0.05%、0.03%和0.14%,第6、7年的整体预测精度分别提高12.9%和19.2%,说明优化后的模型对实际沥青道面的预测结果更具有效性和针对性.

基于灰色关联模型的沿黄区域山东段生态安全综合评价及时空演化

以沿黄区域山东段为例,建立PSR模型构建生态安全评价指标体系,借助熵权法和灰色关联度模型对其2000—2018年展开生态安全综合评价,并进行时空演变分析。结果显示,整体上沿黄区域山东段生态安全水平呈现出波动中上升的趋势,由“不安全”向“比较安全”转变,子系统中生态响应和生态状态增加的幅度高于生态环境压力增大的幅度,生态环境有所好转;市级尺度下,山东段17地市生态安全水平有所提高,呈现出“下降-上升-下降”的倒“N”字形演变,生态安全类型以“一般安全”为主,高等级类型较少,城市生态安全问题比较严峻;城市生态安全内部空间差异明显,生态安全空间格局向东、向北转移,呈现出“东高西低”“北高南低”的高低错落分布,高等级生态安全区域从东部沿海向鲁北扩散,“临界安全”区域缩小至鲁中南和鲁西北。最后从生态环境治理与保护、优化调控三大空间、经济结构转型升级等方面提出优化路径,改善生态环境质量。

基于多变量灰色模型的台风强度模拟方法

随着台风全路径模拟技术的不断完善,全海域、大范围的台风危险性分析方法得到发展,然而强度模型的模拟精度不能满足需求。针对台风强度演变受多因素影响、动力关系复杂及强度变化随机性强的特点,基于多变量灰色模型对台风强度模拟方法进行研究,并建立起台风多变量灰色强度模型。利用该模型还原了台风“山竹”的强度演变过程,同时对西北太平洋地区整体台风强度进行模拟及检验分析。结果表明:垂直风切变及垂直速度与台风强度的灰色关联度分别为0.771 8、0.745 1,显著高于其他3个环境因素;台风“山竹”强度模拟的后验差比值及小概率误差分别为0.349 1、0.960 8,达到了最高模拟精度;模型模拟所得西北太平洋地区整体的强度变化趋势及分布特征均与地区实际情况保持一致。

基于灰色GM(1,1)模型的我国医院感染患病率变化趋势及预测

目的了解我国医院感染患病率变化趋势,并采用灰色GM(1,1)模型对我国不同规模医院的医院感染患病率进行预测,为医院感染防控提供数据支持和新思路。方法采用描述性流行病学方法分析我国医院感染患病率变化趋势,2008—2016年我国医院感染患病率数据进行灰色GM(1,1)模型构建,2018—2020年数据进行模型验证。采用构建的灰色GM(1,1)模型对2022—2024年我国医院感染患病率进行预测。结果我国医院感染患病率呈下降趋势,随着医院规模的增加医院感染患病率升高。医院感染患病率灰色GM(1,1)模型的精度良好、拟合效果较高。2024年全国、<300张床位医院、300~599张床位医院、600~899张床位医院和≥900张床位医院的医院感染患病率可降为1.00%、0.49%、0.90%、1.13%和2.05%。结论我国医院感染防控效果明显,灰色GM(1,1)模型对我国医院感染患病率有较好的预测效果。

灰色模型GM(1,1)在苏州市伤寒副伤寒发病率预测中的应用

目的了解苏州市伤寒副伤寒发病趋势,为制定针对性的防控管理措施提供数据支撑。方法根据苏州市2009—2021年伤寒副伤寒发病率数据,应用灰色系统理论,建立伤寒副伤寒发病率灰色模型GM(1,1)模型,并进行发病率预测。结果2009—2021年苏州市伤寒副伤寒发病率,2009年最高(14.264/万),2021年最低(1.177/万),其他年份在1.306/万~6.818/10万,整体呈现下降趋势(χ^(2)_(趋势)=194.714,P<0.001)。建立GM(1,1)模型:■。拟合检验显示模型拟合精度好(C=0.143,P=0.923),预测2022—2024年苏州市伤寒副伤寒发病率分别为0.984/万、0.845/万、0.726/万,呈缓慢下降态势,符合整体发病趋势。结论GM(1,1)模型能够较好地预测苏州市伤寒副伤寒发病趋势,预测2022—2024年全市发病率继续呈下降趋势。

基于灰色理论的几种模型在基坑变形预测中的应用综述

基坑工程在施工过程中会受到环境、天气、人为等因素影响发生沉降变形,给工程建设带来安全隐患。以灰色系统理论为基础,分析基坑变形预测中的几个主要模型,包括GM(1,1)模型,灰色残差修正GM(1,1)模型,灰色Verhulst模型,灰色马尔可夫预测模型,灰色神经网络预测模型等几种不同模型对基坑施工过程中发生的变形进行预测,并阐明不同模型间的优劣势及其应用范围。结论是:各个模型都有各自的优缺点和适用性,都在基建发展过程中起到了重要作用。

变形监测灰色预测模型对比及替代方法研究

将变形监测灰色预测模型分为传统GM(1,1)模型及其改进模型、非齐次灰色模型、GM(1,1)幂模型及其改进模型3种类型,以Origin拟合函数Exp2PModl、Exponential和SRichards2作为3类灰色预测模型的替代方法,基于理论研究和实例验证对比分析3类灰色预测模型及其替代方法。结果表明,3类灰色预测模型在拟合函数、有无极限值、适合等时距或非等时距建模和适用范围等方面存在显著差异,需要根据变形监测数据特征选择合适的灰色预测模型类别;与3类灰色预测模型相比,Origin拟合函数在参数求解和建模数据要求上更具优势,而且可以得到相当甚至更高的拟合或预测精度,除需要编程实现的特殊优化目标外,完全可以代替灰色预测模型用于变形监测。

基于GM(1,1)灰色模型的天津市卫生人力资源预测分析

目的:以天津市近10年相关数据为基础建立灰色模型,对天津市未来5年的卫生人才发展进行预测研究,以期为未来的卫生人力资源配置优化提供科学佐证。方法:汇总2011-2022年卫生人力资源相关数据,描述性分析近10年天津市卫生人力资源的变化趋势。运用Matlab软件对2023-2027年卫生人力资源配置情况进行GM(1,1)模型预测分析。结果:2011-2022年卫生人力资源整体数量呈现上升趋势,其中注册护士和技师的年增长率相对较高,分别为5.85%和6.11%。构建的灰色预测模型拟合结果都较好,预测结果到2027年卫生技术人员、执业(助理)医师、注册护士、药师和技师分别达到161 019人、72324人、63 655人、9116人和10 839人。结论:未来天津市护理人员缺口较大,应加强院校合作以及医疗机构加大重视护理人员的培养与考核。为避免单一模型的局限性应将经济社会等多重因素纳入至预测模型中,还可以考虑多个预测模型构建组合模型。

基于灰色Verhulst模型的江西省人口预测

引言。江西是一个人口大省,但经济落后于周边省份,随着国家生育政策的调整,准确预测江西人口变化规律对于江西经济腾飞以及城市规划具有举足轻重的作用,有利于自然资源有序分配和自然环境保护,因此,必须将人口预测上升到实现江西省各方面有序发展的战略高度。把握经济发展和人口变化的相互关系,做好人口发展规划,逐步完善人口发展政策体系,对实现江西省人口与经济、资源协调和可持续发展、全面建成小康社会具有重大意义。

基于灰色-马尔科夫模型评估石雀滩海洋牧场岩礁鱼类碳储量

本研究以石雀滩海洋牧场许氏平鲉(Sebastes schlegelii)、大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)、褐菖鲉(Sebasticus marmoratus)、铠平鲉(Sebastes hubbsi)、厚头平鲉(Sebastes pachycephalus)等岩礁鱼类为研究对象,基于2017—2020年地笼网采捕的渔获量数据,采用元素分析法和灰色-马尔科夫模型,统计并预测了岩礁鱼类现存生物量的碳储量(以下简称岩礁鱼类碳储量)。结果显示,岩礁鱼类干样碳含量分布范围为42.95%~50.19%,平均值为(46.11±2.34)%;鲜样碳含量分布范围为11.05%~13.25%,平均值为12.30%。2017年春季、2018年冬季、2019年春季和2020年冬季鱼礁区岩礁鱼类碳储量分别为293.46、104.49、119.40和48.48 t,呈波动式下降趋势;对照区分别为21.64、59.07、6.73和0 t,呈先上升后下降的趋势。灰色-马尔科夫模型验证数据平均相对误差为8%,较GM(1,1)模型预测精度提升了12%。经预测,鱼礁区岩礁鱼类碳储量呈下降趋势,2021年春季、2022年冬季、2023年春季和2024年冬季分别为64.84、49.84、25.28和19.43t。研究结果可为评估岩礁鱼类碳汇潜力提供依据,为建立渔业碳汇基础上的海洋牧场岩礁鱼类资源开发策略提供科学参考。

夏季日峰降温电力负荷预测灰色模型及其应用

基于2017—2020年石家庄市逐15分钟电力负荷及同期气象资料,计算人体舒适度指标有效温度和温湿指数,考虑基准负荷存在周期性和增长性,提出采用灰色模型GM(1,1)并结合滤波法、相关分析等方法,建立日峰降温电力负荷与人体舒适度指标分段回归模型。结果表明:石家庄电力负荷具有明显的逐年增长趋势;剥离出的日降温负荷曲线呈“W”型分布;分别对模型进行一次、二次和分段函数拟合,对3种预测模型进行检验发现分段函数预测精度较高,平均相对误差在4.8%~5.2%,有效温度和温湿指数的分段函数误差在-10%~10%所占比例分别为88.1%和90.5%;考虑了温度、湿度和风速的有效温度较温湿指数的夏季日峰降温电力负荷预测模型预测准确率更高,回归模型分段点为26.2℃,对电网“迎峰度夏”时期电力调度具有参考价值。

基于灰色马尔科夫模型预测四川省肺癌死亡率趋势研究

目的预测未来5年四川省肺癌死亡率变化趋势,为四川省加强肺癌防治提供理论依据。方法通过《四川统计年鉴》明确该省2005至2021年肺癌死亡率情况,运用灰色马尔科夫模型结合Matlab2017b软件对四川省未来5年的肺癌死亡率进行预测。结果灰色模型的预测精度为95.07%,通过马尔科夫链进行优化后,预测精度上升至98.06%,优化后的模型拟合预测效果更精准。灰色马尔科夫模型预测未来5年四川省肺癌死亡率将呈持续上升趋势。结论灰色马尔科夫模型可以对四川省肺癌死亡率进行较好的预测和拟合,该组合模型可以作为未来预测肺癌死亡率发展趋势的一种新方法,为肺癌防治提供理论依据。

灰色模型在无人机定位中的应用研究

针对北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)在无人机定位中由于信号过弱或干扰过强而无法正常运行的问题,提出一种基于灰色理论的无人机预定位方法,以解决数据不完整情况下的轨迹坐标预测问题.该方法利用灰色模型GM(1,1)灰色微分的连续性,根据无人机的历史离散数据建立了坐标点预测模型,利用实测数据验证了该模型的有效性,并通过仿真实验量化分析了灰色模型在定位预测的精确度,计算了其误差概率.通过与传统定位方式对比可知,该模型所需要的数据量较少且计算方便,实现复杂度较低.

基于灰色GM(11)模型的安徽省“十四五”期间医疗卫生资源配置预测研究

[目的]对安徽2009-2020年省医疗卫生资源相关数据进行分析,并预测2021-2025年安徽省卫生资源配置情况,为安徽省“十四五”期间优化卫生资源配置提供参考。[方法]查阅安徽省统计年鉴,调取2009-2020年医疗卫生资源相关数据,构建灰色GM(11)预测模型,对安徽省2021-2025年卫生人力、卫生物力、卫生财力等医疗卫生资源配置情况进行预测。[结果]2021-2025年安徽省医疗卫生资源总体呈增长趋势,到2025年医疗卫生技术人员、执业(助理)医师和注册护士数量分别达到50.14万人、19.40万人和27.66万人;卫生总费用将增至3537.74万元,年均增长率7.82%;医疗卫生机构数将增至29885个,年均增长率1.89%,医疗机构床位数将增至503949张,年均增长率为5.72%。[结论]“十四五”期间,安徽省卫生资源总量将不断增加,卫生人力资源呈现不断上升的趋势,卫生筹资水平不断提高,但是仍存在执业(助理)医师、注册护士数量不足、床位配置仍需优化以及医疗机构数量发展缓慢等问题。

基于灰色关联协同效应权重配置的费用预测模型

费用预测是复杂装备成本管理的核心内容。在同类型复杂装备仅有少量样本信息的情况下,为提高估算预测精度,解决贫信息下费用影响要素筛选困难、要素间由于协同效应导致的权重分配不合理、费用预测误差较大等问题,提出了一种基于灰色关联协同效应贡献度分配的要素权重配置方法。首先通过灰色关联度分析筛选相似样本及费用关键影响要素;然后,依据各要素在协同效应下对灰色关联度提高的贡献程度大小,参考Shapley值思想计算各要素的灰色比较关联重要性,以此确定权重;最后,构建相应的异阶参数灰色分数阶预测模型,对目标装备进行费用预测。通过与已有文献中的方法进行对比,结果表明所提方法有较高的预测精度且具有一定的适用性,能够挖掘小样本下费用影响要素间的潜在信息,更可以合理地分配要素权重,提高费用预测精度。

前景理论和灰色关联法下定制公交出行分担率选择模型

为提高公共交通服务水平和定制公交分担率,以定制公交、常规公交、出租车和地铁4种出行方式为对象,考虑乘坐时间、出行费用、便捷性和舒适性4个出行影响因素,基于多项Logit模型构建前景理论和灰色关联相结合的出行选择模型,并以董屿·福建师大地铁站到福州南火车站为例进行研究。结果表明:定制公交、常规公交、出租车和地铁4种出行方式的分担率分别为28.35%、14.63%、23.14%、33.88%,与实际问卷调查的最大误差在5%以内,与运用效用理论计算所得的分担率相比更符合现实情形;定制公交分担率在票价为1元或2元增减时,并没有产生较大变化,而乘坐时间的缩短却使分担率有较大提升。