职业安全卫生
Excel在灰色关联分析中的应用＊
刘建 刘丹 刘向远
(西南交通大学环境科学与工程学院 成都610031)
摘 要 介绍了灰色关联分析的一般步骤,并对其中分辨率的取值和权重的计算作了初步分析。在此基础上,通过将灰色关联分析方法编写成Excel VBA程序,并应用于铜锣山隧道出口端隧道水的来源识别,不仅在较大程度上简化了计算,而且也取得了良好的预期成果。
关键词 灰色关联分析 Excel VBA 铜锣山隧道
The Application of Excel in Grey Correlation Analysis
LIU Jian LIU D an LIU Xiang-yuan
(School of Southwes t Jiaotong Univ ers ity C hengdu610031)
Abstract General steps of grey correlation anal ys is are introduced in this paper,al ong wit h pri mary anal ys is on its identification coefficient and weight.Based on this,an Excel VBA program of grey correlation analysis method is designed to be used t o identify the s ource of water in Tongluoshan Tunnel.It not onl y s implifies the process of calculation to s ome extent,but also gives an good result.
Keywords grey correl ation analys is Excel VBA tongl uoshan tunnel
灰色关联的基本思想是根据曲线几何形状的相似程度来判别其联系是否紧密。曲线越接近,相应序列之间关联度就越大,反之就越小。与传统的多因素分析方法(相关、回归等)相比,灰色关联分析对数据要求较低且计算量小,便于广泛应用[1,2]。自创建以来,已在航天、医药、石油、经济、军事、教育等行业和领域得到迅速推广。
灰色关联分析的核心是灰色关联度的计算,因其步骤相对繁琐,通常情况下需编写程序进行。常用的C、C++、For-tran等语言的操作都不能脱离DOC环境,这给广大科研工作者带来不便。鉴于此,作者通过对具有强大计算功能的Ex-cel软件进行二次开发,将其编写成VB A程序,为用户提供了一个简单适用、方便快捷的操作平台。
1 灰色关联分析一般步骤[3]
1.1 计算灰色关联系数
设有输出时间序列
X0={x0(1),x0(2),…,x0(n)}
和m个输入时间序列
X1={x1(1),x1(2),…,x1(n)}
X3={x2(1),x2(2),…,x2(n)}
……
X m={x m(1),x m(2),…,x m(n)}
称输出时间序列X0为参考序列,输入时间序列X1、X2、……、X m为比较序列。则灰色关联系数ζ0i可由下式计算。
ζ0i(k)=
min
i
min
k
Δi(k)+ρmax
i
max
k
Δi(k)
Δi(k)+ρmax
i
max
k
Δi(k)
(1)式中,Δ0i(k)=x0(k)-x i(k),k=1,2,…,n,i=1,2,…, m,ρ为分辨系数。空军工程大学申卯兴等人研究表明,随着ρ取值的增大,ζ0i(k)的取值区间在不断缩短,当ρ=19时,ζ0i(k)∈[0.95,1],即最坏的关联程度也会使关联系数不小于0.95,这和人们通常的心理和认知感觉有悖。经计算,认为取ρ=0.05附近最好,此时ζ0i(k)∈[0.05,1],这样可以使ζ0i(k)的取值区间较长,易于比较和分辨各因素之
政府部门要逐年增加水利投入,特别是资金投入和劳动力投入,增强工程除险能力,保证工程安全运转,增强工程蓄水供水能力。主要挖潜工程有:①近期,进一步开发大沽河、产芝水库,扩大供水能力,可增加供水量14.5万m3/d;②远期,开发建设沐宝岛水库,作为西部后备水资源,可增加供水能力19.6万m3/d;③对现有病险水库、拦河闸坝等地表水工程加固改造,在50%、75%和95%3种保证下,分别可增加供水量3.343亿m3、1.790亿m3和1.061亿m3。
2.4 加快南水北调工程的论证、决策与建设进程
青岛水资源的贫乏,决定了解决青岛市的供水危机不可能靠新建中小型水库来彻底解决,只能从外地引水来完成。尽管引黄济青缓解了供需矛盾,但仍不能满足2010年后的需求。为了彻底解决山东半岛水资源紧缺状况,除了引黄济青外,还须依靠南水北调引长江水来补充。根据国家南水北调工程规划,青岛市应加强与之相关的工程论证、决策与预案调研,并有计划地加大力度,推进与之相匹配的工程的准备与前期建设,为早日实现南水北调作不懈的努力。
(收稿日期:2006-06-20)
＊基金项目:四川省交通厅科学技术研究项目资助。
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2007年第33卷第7期
Jul y2007 工业安全与环保
Indus trial Safet y and Environmental Protection
间关联程度的差异[4]。
1.2 计算灰色关联度
计算出灰色关联系数ζ0i(k)后,便可由下式计算灰色关联度γ0i。
γ0i=1
N ∑N
k=1
w kζ0i(k)(2)
式中,w k(k=1,2,…,n)是各指标的权重,采用参考文献[5]中的变异系数客观赋权法。
1.3 进行灰色关联分析
按灰色关联度分析原则,关联度大的时间序列与参考序列最为接近,即是影响参数序列指标最主要的因素。因此,按照计算出的关联度值便可排出比较数列对参考数列影响大小的顺序。
2 Excel VBA程序设计
VBA是Visual Basic for Application的缩写,是内嵌于Mi-crosoft Office中的程序语言,在Excel5及其以后的版本中均有内嵌[6]。它的语法结构与Visual Basic极其相似,可以说VBA是Visual Basic的派生体,是为了更有效地使用Office应用程序语言而有针对性地优化和设置过的Visual Basic。VBA的主要任务是组织或集合Office程序语言的功能,虽然它无法脱离Office环境独立运行,但却在自动化工作进程、个性化工作界面等方面有着内在的优势。作为Microsoft Ex-cel中的程序语言或宏语言,由于Excel自身强大的数据分析与处理功能,使得Excel VB A具有更广泛的应用前景[7]。基于上述,作者选择VB A进行灰色关联程序设计。
本设计程序共由3个界面组成,即参数输入界面(In-put)、数据输入界面(Data)及计算结果界面(Result),数据输入流程见图1。
图1 数据输入流程
3 应用实例分析
铜锣山隧道为特长越岭双洞公路隧道。隧道全长5.2 km,最大埋深280m,采用由进、出口向变坡处左、右洞同时推进的方式掘进。截止2006年8月1日,进口端已推进至K33+880m(左洞)和YK33+900m(右洞);出口端已推进至K35+732m(左洞)和YK35+506m(右洞),施工长度分别为3356m(左洞)和3610m(右洞)。
自隧道施工后,非可溶岩地段地表水和井泉水出现不同程度漏失,在隧道出口端的庆明8社一带尤为突出。为判别隧道出口端出水的可能来源,利用灰色关联法,通过分析并
选庆明8社AQ28、AQ30、AQ31作为出口端隧道涌水的可能来源(参考序列X i),同时选取隧道出口端相应里程段出水点作为比较序列(Y i),以Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO2-
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、HCO-3和总矿化度(TDS)作为量化指标,采用作者编写的VBA程序进行计算,见图2,图3,图4,图5。
图2 参数输入界面
图3 数据输入界面
图4 输入数据值
图5 计算结果界面
由上述计算结果可知,出口端隧道左线(Y2)2006年3月30日的涌水取样点其来源最可能是AQ30(庆明8社路边一裂隙泉),据调查,截止2005年12月20日左右,此泉水已经枯竭(图3中数据为2005年7月取样所测),表明泉水可能因隧道施工而发生了渗漏,同时也说明上述关联分析计算结果具有较高的可信程度;右线取样点(Y1)则最可能来至AQ28 (庆明8社),此泉流量较小,仅在干旱缺水时作为饮水源。
需要指出的是,上述分析表明了隧道涌水的可能来源,但并非说明该地段井泉的干枯或水量减少皆因隧道施工所致,因为年内季节气候的变化也可能导致上述现象,尤其是2006年隧道地区经历了50年一遇的伏旱。
4 结语
针对广泛应用的灰色关联分析方法,本文借助Microsoft Office自带的VB A程序开发语言进行了基于Excel的VB A程
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