周博 王闖 齊向前
1.華北理工大學數學建模創新實驗室;2.華北理工大學信息工程學院
新形勢下人口問題已經成為我國未來發展的重要問題。城鄉人口比例的變化,男女比例失調等問題的存在嚴重的影響了我國未來發展的可持續性。2015年,我國松動了長達幾十年的計劃生育政策,實行“全面二孩”的新政策,目的是增加新生人口數量,調配人口結構。為評價該政策實施的短期效果,預測未來男女比例和城鄉人口比例成為首要問題。
基于國家統計局的調查數據[1]采用灰色模型,利用2015年至2018年數據來預測2035年的人口結構變化(男女比例和城鄉人口)。經查表,得到了2015年至2018年人口結構數量。
灰色預測的主要特點是模型使用的不是原始數據序列,而是生成的數據序列?;疑P蚚2]是對原始數據進行累加生成(或其他方法生成)得到近似的指數規律進行建模。優點是不需要很多數據就能解決歷史數據少、序列的可靠性低的問題,利用微分方程發掘系統的本質,精度高。缺點是只適合中短期和指數增長的預測。下面以男性人口為例建立預測模型:
設已知男性人口的數據列為:

首先,為確?;疑P偷目尚行?,需要對已知數列進行檢驗處理,計算數列級比。

計算出級比范圍:(0.9943,0.9970),符合允許的范圍(0.6703,1.3956),則數列x(0)可以作為模型GM(1,1)的數列進行灰色預測。
將數列x(0)做一次累加(A G O)生成數列:

求均值數列:z(1)(k)=0.5x(1)(k)+0.5x(1)(k-1),k=2,3,4
相應的白化微分方程為

利用matlab求解方程式系數a,b得:a=-0.0038,b=7.0434*104,由此得出男性人口的預測預測值為:70414萬人。
殘差檢驗: 令殘差為ε(κ),計算

如果ε(κ)<0.2,則可以認為達到一般要求;如果ε(κ)<0.1,則可認為達到較高要求。級比偏差值檢驗:首先由參考數據x(0)(k-1),x(0)(k)計算出級比λ(κ),再用發展系數a求出相應的級比偏差。根據表(1)中數據可知灰色預測模型達到較高要求。

表1 模型值與原始值殘差和級比殘差比較
利用matlab繪制散點圖,灰色模型預測2035年的數據得到以下預測值:2035年男性人口數量為76091萬人,女性人口數量為74744萬人,城鎮人口數量為124260萬人,鄉村人口數量為38602萬人。
根據上述問題的求解,我們得知國家在2015年實行“全面二孩”的新政策在近五年的時間里人口數量和結構雖不會明顯改變,那是因為我國人民在政策實施后需要一定的適應調整階段。同時由于社會經濟的發展,人民生活水平雖有明顯提高,但社會生活,工作壓力也在逐漸增加,導致育齡女性的的二胎意愿[4]并不是很強,所以我們建議政府從以下幾個方面逐步推進二胎政策的實施:
1.加大“全面二胎“政策的宣傳和落實。利用現有的網絡途徑,社會途徑包括社會公益事業來使人民了解政策的優勢。
2.實行二胎補貼政策,即在二胎生育后給予家庭經濟生活等方面的補助,對有能力但在猶豫是否生育二胎的家庭進行勸說鼓勵。