【正文】 4 結(jié)束語電離層的快衰落特性對(duì)短波通信裝備和干擾裝備的天波信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)有著不可忽略的影響，天波信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)表現(xiàn)出一種非平穩(wěn)特征，利用統(tǒng)計(jì)理論直接對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)處理存在較大誤差。從圖中可以看出，電離層造成的測(cè)量數(shù)據(jù)突變數(shù)據(jù)很好的被檢測(cè)出來，受電離層快衰落影響而突變的測(cè)量數(shù)據(jù)已基本剔除。根據(jù)上述步驟，得到預(yù)測(cè)幅度誤差和保留數(shù)據(jù)區(qū)間[55，1102]，此保留數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)從大到小排序的區(qū)間，如圖3所示。步驟三：同步驟二，數(shù)據(jù)列按從大到小排列，建立GM(1,1)模型，判別最小值是否含粗大誤差。根據(jù)GM（1,1）模型的粗大誤差判別算法對(duì)可建立GM（1,1）模型的數(shù)據(jù)列進(jìn)行處理，其步驟為：步驟一：將原始數(shù)據(jù)列從小到大排序得到新的數(shù)列，并假設(shè)數(shù)據(jù)列中的最大值和最小值含有粗大誤差。圖1 短波天波場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)典型圖 短波天波場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)處理根據(jù)短波天波場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，GM（1,1）模型的粗大誤差判別算法適合對(duì)短波天波場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。3 短波天波場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)分析及處理 短波天波場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)分析由于電離層媒質(zhì)的隨機(jī)性，各徑相對(duì)時(shí)延亦隨機(jī)變化，使得合成信號(hào)發(fā)生隨機(jī)起伏，這種變化非?？?，稱為快衰落。若為粗大誤差則予以剔除，余下的數(shù)據(jù)重新依上述步驟重復(fù)判斷。 中的粗大誤差判別首先同樣假設(shè)和含有粗大誤差并予以剔除，對(duì)余下數(shù)據(jù)從大到小進(jìn)行排列，得到新的數(shù)據(jù)列，并有 （15）。步驟三：計(jì)算相對(duì)于的相對(duì)殘差 （13）步驟四：中粗大誤差的判別算式。顯然有 （11）步驟二：以數(shù)據(jù)建立GM(1,1)模型，通過式（5）得到外推模型 (12）式中是的AGO序列，參數(shù)、通過式（4）求得。下面分別介紹和中的粗大誤差判別步驟。設(shè)有一組測(cè)量數(shù)據(jù)序列,為了進(jìn)行粗大誤差的判別,將原始測(cè)量序列的測(cè)量數(shù)據(jù)按從小到大排序，形成一個(gè)新的序列為。 （6） （7）通過外推值的相對(duì)殘差來評(píng)定預(yù)測(cè)值的精度。 （2）另設(shè)為參數(shù)列，且 （3）則灰色微分方程式（1）的最小二乘估計(jì)參數(shù)列為 （4）求得參數(shù)列，解灰色微分方程式（1）可以得到外推模型式（4）。如果滿足，直接用原始數(shù)列進(jìn)行GM(1,1)建模；否則對(duì)原始數(shù)列進(jìn)行數(shù)據(jù)變換處理（平移變換、對(duì)數(shù)變換或方根變換[3]），直到要求滿足。它通過原始數(shù)據(jù)的處理和灰色模型的建立，發(fā)現(xiàn)和掌握系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律，對(duì)系統(tǒng)的未來狀態(tài)做出科學(xué)的定量預(yù)測(cè)外推?；疑到y(tǒng)理論中預(yù)測(cè)模型GM(1,1)的粗大誤差判別算法[1]主要用于剔除測(cè)量數(shù)據(jù)中含有粗大誤差的數(shù)據(jù)，所以本文提出采用GM(1,1)粗大誤差判別算法對(duì)短波天波場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除受電離層快衰落影響而突變的測(cè)量數(shù)據(jù)，并通過在Matlab中對(duì)短波天波場(chǎng)強(qiáng)典型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，驗(yàn)證GM(1,1)粗大誤差判別算法能否剔除受電離層快衰落影響而突變的數(shù)據(jù)和提高短波天波場(chǎng)強(qiáng)中值法處理的精度。電離層的快衰落特性對(duì)短波通信裝備和干擾裝備的天波信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)有著不可忽略的影響，天波信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)表現(xiàn)出一種非平穩(wěn)特征，利用統(tǒng)計(jì)理論直接對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)處理存在較大誤差。在Matlab中對(duì)短波天波場(chǎng)強(qiáng)典型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果表明GM(1,1)粗大誤差判別算法能很好地剔除受電離層快衰落影響而突變的數(shù)據(jù)，具有較好的判別精度，提高短波天波場(chǎng)強(qiáng)中值法處理的精度，并在實(shí)踐中得到應(yīng)用。隨著灰色系統(tǒng)理論的完善和應(yīng)用研究的推廣,新的模型可以不斷地充實(shí)本系統(tǒng)。圖4 6．結(jié)束語 （1）在已有灰色系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合自己的應(yīng)用體驗(yàn),開發(fā)了基于Visual C的灰色建模系統(tǒng) ,有助于廣大科研工作者應(yīng)用灰色系統(tǒng)進(jìn)行建模和數(shù)據(jù)分析,促進(jìn)了灰色系統(tǒng)在應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。5．——以GM(1,1)為例建模數(shù)據(jù)：, , , , 結(jié)果精度：小數(shù)點(diǎn)后4位；建立GM(1,1)模型。直觀的界面、出色的計(jì)算功能和圖表工具，使Excel成為目前最流行的微機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件。為了解決本系統(tǒng)中大批量數(shù)據(jù)（在灰色聚類，灰色決策中經(jīng)常需要大量信息）的錄入問題，系統(tǒng)借助Excel強(qiáng)大的功能，先在Excel表中將需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和編輯，然后再通過軟件提供的接口將Excel表中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到系統(tǒng)。（2）從Excel文件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)。由于組合框由上部的文本框以及下部的下拉列表框組合而成，因此稱這種控件為“組合框”。Windows窗體的組合框控件（ComboBox）主要用于在下拉列表框中顯示數(shù)據(jù)。Textbox控件是用于創(chuàng)建被稱為文本框的標(biāo)準(zhǔn)Windows編輯控件，用于獲取用戶輸入或者顯示的文本信息。l （1）從控件中輸入數(shù)據(jù)。以下是系統(tǒng)的注冊(cè)窗口(圖2)及注冊(cè)流程圖(圖3)。為了既能保證系統(tǒng)使用者身份的合法性，同時(shí)又能滿足系統(tǒng)使用的簡便性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用基于XML的客戶端技術(shù)進(jìn)行程序處理，當(dāng)用戶第一次登錄的時(shí)候，系統(tǒng)提示需要輸入注冊(cè)碼，提交之后通過某種內(nèi)置算法以校驗(yàn)注冊(cè)碼的合法性；當(dāng)用戶第二次使用系統(tǒng)的時(shí)候，則可以直接跳過注冊(cè)窗口進(jìn)入系統(tǒng)主界面，以避免用戶每次使用系統(tǒng)需要輸入注冊(cè)碼的繁瑣。 以《灰色系統(tǒng)理論及應(yīng)用》第五版（劉思峰等著）[5]為基礎(chǔ)，并結(jié)合灰色系統(tǒng)領(lǐng)域的最新研究成果。而Microsoft Visual C是微軟開發(fā)的C編程集成開發(fā)環(huán)境（IDE），它是為生成在 .NET Framework 上運(yùn)行的多種應(yīng)用程序而設(shè)計(jì)的。（6）系統(tǒng)操作簡便，易于應(yīng)用系統(tǒng)主要采用菜單方式和窗口界面將灰色系統(tǒng)理論中常用的建模方法進(jìn)行了有效的集成，用戶只需具備一般的計(jì)算機(jī)操作技能即可順利完成，同時(shí)，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)處理能力，對(duì)用戶的非法操作，系統(tǒng)將給予準(zhǔn)確而詳細(xì)的提示。（5）計(jì)算結(jié)果精度可調(diào)不同的系統(tǒng)對(duì)計(jì)算結(jié)果的精度有不同的要求。（4）對(duì)模塊功能進(jìn)行了擴(kuò)展根據(jù)灰色系統(tǒng)各部分理論的使用情況，同時(shí)結(jié)合最新的研究成果，在新系統(tǒng)中增補(bǔ)了一些功能。（3）向用戶提供運(yùn)算過程和階段性結(jié)果對(duì)一些計(jì)算過程比較復(fù)雜、中間結(jié)果比較重要的模塊，在系統(tǒng)中增加了一個(gè)專門用于存儲(chǔ)計(jì)算過程的多行顯示文本控件。每個(gè)程序模塊要有自己的名稱、標(biāo)識(shí)符、接口等外部特征。（2）按功能劃分模塊軟件工程中所謂的模塊是指系統(tǒng)中一些相對(duì)獨(dú)立的程序單元，每個(gè)程序單元完成和實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的軟件功能。在對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)更注重系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性、兼容性、擴(kuò)充性、精確性以及操作界面的易用性及美觀性，體現(xiàn)出如下特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)錄入方便快捷對(duì)相同類型的數(shù)據(jù)序列，系統(tǒng)只提供了一個(gè)長條形的文本框，用戶可以將同類型的數(shù)據(jù)序列一次性地拷貝到文本框中；對(duì)灰色聚類及灰色決策需要大量數(shù)據(jù)的模塊，采用傳統(tǒng)的文本框進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入則稍顯不便，針對(duì)這種情況，用戶先可在Excel文件中錄入相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后通過程序?qū)xcel的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到系統(tǒng)中。針對(duì)傳統(tǒng)灰色理論建模系統(tǒng)存在的問題，新系統(tǒng)（：Grey Modeling ）從模型功能、輸入方式、計(jì)算過程、結(jié)果精度等方面進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)及開發(fā)。由于該工具具有簡單實(shí)用、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，所以一經(jīng)推出，就得到軟件開發(fā)者的積極響應(yīng)?；疑到y(tǒng)理論是系統(tǒng)科學(xué)中一個(gè)非常活躍的分支，特別是最近幾年，涌現(xiàn)出了很多具有實(shí)用價(jià)值的研究成果，但是該系統(tǒng)沒有在這些成果的基礎(chǔ)上及時(shí)進(jìn)行軟件升級(jí)，造成了系統(tǒng)功能與最新的研究成果脫節(jié)。但原系統(tǒng)只能反應(yīng)最終的計(jì)算結(jié)果，不能顯示計(jì)算過程。l （3）系統(tǒng)不能顯示計(jì)算過程。該系統(tǒng)按照參與建模的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)來劃分模塊。單個(gè)文本框的布局限制了數(shù)據(jù)序列的一次性粘貼；對(duì)聚類分析或者灰色決策中大量數(shù)據(jù)的輸入尤其不便；另外，單一的數(shù)據(jù)輸入方式也容易讓用戶感到疲倦，從而影響數(shù)據(jù)輸入的效率及正確性。上述軟件都是基于DOS平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，已難以適應(yīng)不斷更新的Windows視窗系統(tǒng)，2003年，[3]，該軟件一經(jīng)問世就得到灰界專家的廣泛好評(píng)，成為灰色系統(tǒng)建模領(lǐng)域的首選軟件。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，高級(jí)編程語言的日趨成熟，以及軟件應(yīng)用的日益普及，灰色系統(tǒng)建模軟件也不斷升級(jí)。 Liu Sifeng2 1) College of Economics and Management, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 2100162) College of business planning, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067Abstract—with the limitations of traditional modeling system of grey theory, a novel one is redesigned and developed in the aspects of system register, model functions, fashions of entering and etc. This paper introduced the thinking, key technology and operational process of the new modeling system, and showed the use of it for the example of GM (1, 1). The novel system declines operation trouble when scholars employ grey theory to model, and has an important significance of spread and dissemination for grey system theory.Keywords—grey theory, modeling system, Visual C1．引言1982年，我國著名學(xué)者鄧聚龍教授創(chuàng)立了灰色系統(tǒng)理論[1]，目前，該理論已被廣泛應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、氣象、軍事等領(lǐng)域，解決了日常生產(chǎn)生活中的大量實(shí)際問題。該系統(tǒng)的開發(fā)，較大程度上降低了科研工作者使用灰色模型的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，對(duì)灰色系統(tǒng)理論的推廣和普及具有重要意義。本文的實(shí)際應(yīng)用表明，灰色系統(tǒng)GM（1，1，）模型在天津市污水排放預(yù)測(cè)中具有一定的優(yōu)越性，對(duì)天津市合理制定水資源規(guī)劃管理，確保水資源安全有一定的指導(dǎo)意義。生活污水回用于農(nóng)業(yè)灌溉、城市景觀用水等可以緩解農(nóng)業(yè)需水壓力，在一定程度上滿足生態(tài)環(huán)境需水的要求。本文預(yù)測(cè)的結(jié)果，對(duì)制定合理的工業(yè)污水、生活污水回用方案，合理配置水資源系統(tǒng)具有一定的指導(dǎo)意義。因而合理控制城市化發(fā)展節(jié)奏，完善城市生活污水排放、收集、處理系統(tǒng)，發(fā)展生活污水回用系統(tǒng)，提升其回用效率對(duì)減緩水資源壓力具有實(shí)際意義，同時(shí)加強(qiáng)居民的環(huán)境教育，增強(qiáng)社會(huì)的節(jié)水意識(shí)，合理制定水價(jià)，用經(jīng)濟(jì)的手段促進(jìn)節(jié)水，改進(jìn)生活設(shè)施，加大節(jié)水設(shè)施的研發(fā)與投產(chǎn)也必不可少。而且伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的提升，服務(wù)業(yè)作為第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展也越來越壯大，其需水量必然增加，排污量也必然增加。居民生活污水排放量增長的速度低于第三產(chǎn)業(yè)污水排放量的速度。圖1顯示城市生活污水排放量呈增長趨勢(shì)。工業(yè)用水一方面隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大而增加；另一方面，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、水價(jià)的升高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，提高了工業(yè)用水的利用率，從而促使工業(yè)用水量下降，兩個(gè)方面共同影響工業(yè)用水量[9]。當(dāng)工業(yè)污水排放量降低到一定程度之后，科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步程度將成為其限制條件。2020年之后工業(yè)污水排放量將低于居民生活污水排放量，到2023年時(shí)工業(yè)污水排放量又將與第三產(chǎn)業(yè)污水排放量相同。減排速率逐漸下降，變化趨勢(shì)與污水總量的變化一致。圖1顯示工業(yè)污水排放量逐年下降。其中2015年之前，下降速率較快，2016～2024年，下降速率為平均速率600萬t/a，2025年之后下降速率變慢。 GM（1，1）污水排放量預(yù)測(cè)模型以2004～2008年天津市水資源公報(bào)公布的排污數(shù)據(jù)作為原始序列，分別對(duì)天津市污水排放總量、工業(yè)排放總量、生活污水排放量建立GM（1，1）模型，求得系統(tǒng)參數(shù)a、u，并運(yùn)用該模型預(yù)測(cè)了天津市2009～2030年連續(xù)22年的排污量，結(jié)果見圖1.所得污水排放總量系統(tǒng)參數(shù)au1及其預(yù)測(cè)模型如下： （8）所得工業(yè)污水排放量系統(tǒng)參數(shù)au2及其預(yù)測(cè)模型如下： （9）生活污水主要由兩部分組成，一部分由居民生活用水產(chǎn)生，一部分由第三產(chǎn)業(yè)（即服務(wù)行業(yè)）在服務(wù)的過程中產(chǎn)生。（1，1）模型GM(1,1)稱為單序列一階線性動(dòng)態(tài)模型?；疑到y(tǒng)理論主要內(nèi)容包括以灰色朦朧集為基礎(chǔ)的理論體系，以灰色關(guān)聯(lián)空間為依托的分析體系，以灰色序列生成為基礎(chǔ)的方法體系，以灰色模型（GM）為核心的模型體系，以系統(tǒng)分析、評(píng)估、建模、預(yù)測(cè)、決策、控制、優(yōu)化為主體的技術(shù)體系[7]。研究方法 灰色系統(tǒng)的概念及其研究內(nèi)容灰色系統(tǒng)理論是由鄧聚龍教授于1982年創(chuàng)立的新理論，是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題的新方法。天津是當(dāng)前我國北方商貿(mào)中心城市，市場(chǎng)流通和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)。2008年。其農(nóng)業(yè)屬于城郊型農(nóng)業(yè)，糧食生產(chǎn)以小麥、玉米、稻谷為主，經(jīng)濟(jì)作物主要有花生、棉花等。2008年全市常住人口1176萬人，‰。[5]天津是我國四大直轄市之一，是我國北方重要的工業(yè)城市，也是我國首批沿海對(duì)外開放城市之一，首都北京的門戶，還是華北、西北兩大地區(qū)的出海口。流經(jīng)天津市的河流分屬海河流域的北三河水系，永定河水系，大清河水系，海河干流水系，黑龍港運(yùn)東水系和漳衛(wèi)南運(yùn)河水系。區(qū)域多年平均降水量在720~560mm之間，由北向南遞減。其地形南北方向由北部薊縣山區(qū)向南逐級(jí)下降，東西方向由武清區(qū)永定河沖積扇向東傾斜，由靜?？h南運(yùn)河大堤向海河河口逐漸降低。03′31″之間，南北長186公里，海岸線長155公里。14′57″，東經(jīng)116176。2．研究區(qū)域概況：天津市位于華北平原東北部，海河流域的下游，北依燕山，東臨渤海，地理坐標(biāo)介于北緯38176。因此，利用灰色系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)分析污水排放量是可行的。污水排放系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，影響