塞罕坝对北京抗沙尘暴能力的影响
摘要：中国的塞罕坝林场已经从沙漠中恢复过来，现已经成为一个生态友好的绿农场，具有稳定的防沙功能，被誉为北京的“绿屏障”。因此，有必要对北京抗沙尘暴能力影响进行分析，建立合适的数学模型，从而为生态区的评价与开发提供依据。本文通过确定指标，利用层次分析法确定权重，从而利用模糊综合评价法对塞罕坝对北京沙尘暴能力的影响进行评价，得出北京沙尘暴的良好程度相对增长1.37倍。
关键词：层次分析法；模糊综合评价；抗沙尘暴能力
0 引言
绿水青山就是金山银山。我国一直坚持绿发展，大力开展植树造林活动以及生态区的开发。本文从塞罕坝本身的情况出发，整合出降水量、空气湿度、提供净水的量、植被覆盖、温度、固碳量、强风天气等评价指标，通过建立合理的数学模型得出北京抗沙尘暴能力影响的评价体系。
1确定指标体系
指标选取这方面，考虑到固碳量,氧气量等都是对城市的最重要的影响，其次沙暴的形成条件,包括大风,沙尘,干燥,空气状态等等，故选取城市降水量、空气湿度、提供净水的量、植被覆盖、温度、固碳量、强风天气作为评价塞罕坝对北京沙尘暴作用评价指标。
2数据收集与处理
根据统计年鉴得出1962-2021年的数据，针对异常数据，采取删除的方式，针对缺失数据，利用插值拟合的方法，补充缺失值。将数据进行归一化分析，从而使得数据处于[0,1]之间并且消除量纲影响。
3利用层次分析法确定指标权重
利用模糊层次分析法对已处理数据进行分析，其中目标层即塞罕坝对北京抗沙尘暴能力影响评估，准则层即为上述所确定的七个指标，为确定目标层中塞罕坝对北京抗沙尘暴能力影响评估，对各层中指标权重系数进行定义。得出相对应的评判矩阵如下：
这里将 表示i对j的相对重要程度重要程度越高，则数值越大，得出结果如下所示：
表 1评估关系矩阵
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降水量(C1)
温度(C2)
植被覆盖(C3)树脂瓦多少钱一平方
固碳量(C4)
强风天气(C5)
空气湿度(C6)
提供净水的量(C7)
降水量(C1)
1
3
4
6
8
5
6
温度(C2)
1/3
1
2
5
6
4
6
植被覆盖(C3)
1/4
1/2
1
4
5
3
4
固碳量(C4)
1/6
1/5
1/4
1
3
1/2
1
强风天气(C5)
1/8
1/6
1/5
1/3
1
1/4
1/3
空气湿度(C6)
1/5
1/4
1/3
2
4
1
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提供净水的量(C7)
1/6
1/5
1/4
1
3
1/2
1
由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重，并进行一致性检验：得出一致性比例 。通过一致性检验，即判断矩阵一致。
采用MATLAB计算得出C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7的指标向量，将指标向量归一化后转化为指标权重，计算结果如下：
降水量（C1）权重=0.4378；温差（C2）权重=0.2140；植被覆盖（C3）权重=0.1485；固碳量（C4）权重=0.0490；强风天气（C5）权重=0.0264；空气湿度（C6）权重=0.0755；提供净水的量（C7）权重=0.0490。
4模糊综合评价
4.1确定因素集
,其中 分别表示降水量、温差、植被覆盖、固碳量、强风天气、空气湿度、提供净水的量。
4.2确定评语集
，表示由高到低的评语，即A、B、C、D四个等级，其中等级越高，表示塞罕坝对北京抗沙尘暴能力影响越好。
4.3确定权重集
根据上述层次分析法得出权重集为：
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。
4.4构造综合评判矩阵
本文以2020年为例，进行模糊综合评价分析，得出相应的评判矩阵，如下所示：
表 2评判矩阵
指标
权重
等级
A
B
C
D
降水量(C1)
0.4378
0.08
0.87
0.03
0.02
温度(C2)
0.2410
0.02
0.10
0.23
0.65
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植被覆盖(C3)
0.1485
0.91
0.05
0.03
0.01
固碳量(C4)
0.0490
0.88
0.06
0.04
0.02
强风天气(C5)
0.0264
0.18
0.78
0.03
0.01
空气湿度(C6)
0.0755
0.85
0.11
0.02
0.02
提供净水的量(C7)
0.0490
0.93
0.05
0.01
0.01
4.5综合评价模型
得出对于2020年塞罕坝在北京沙尘暴中的作用评价如下：
可以得出，在2020年，塞罕坝对生态环境的影响状况属于A的程度为0.725，属于B的程度为0.178，属于C的程度为0.03，属于D的程度为0.067。利用隶属度加权，得出最终得分，得到2020年塞罕坝在北京沙尘暴中的作用最终得分为89.235。
其余年份同理，与MATLAB相结合，得出最终分数，可视化如下：
图 1 1962-2021塞罕坝对北京沙尘暴的影响