claude3.5写作——《基于灰色预测的中国人口数量预测》

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引言

人口数量是一个国家社会经济发展的重要影响因素。准确预测人口发展趋势,对于制定国家战略规划、合理配置公共资源等具有重要意义。本文拟运用灰色预测模型,对中国未来人口数量进行科学预测。

一、灰色预测模型介绍

灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙教授20世纪80年代初提出的,是一种用于研究不确定性系统的新型方法。灰色预测是其重要内容,通过生成有序的累加数列,建立微分方程模型,进而预测系统未来发展趋势。其基本思想是:"部分"信息已知、"部分"信息未知的不完全信息系统称为灰色系统;通过产生或开发部分已知信息,可以获取有用信息,实现对系统行为的正确描述和有效控制。

灰色预测通常包括GM(1,1)、DGM等多个模型。其中,GM(1,1)是应用最为广泛的灰色预测模型,也是灰色系统理论的核心内容之一。GM(1,1)模型只包含1阶微分方程,适用于具有较强指数规律的序列预测。其基本建模步骤如下:

步骤1:收集历年数据,建立原始序列。设历年数据为

             X(0)={x(0)(1),x(0)(2),...,x(0)(n)}

其中,x(0)(k)为第k年的数据,k=1,2,…,n。

步骤2:对原始数据一次累加生成1-AGO序列

             X(1)={x(1)(1),x(1)(2),...,x(1)(n)}

其中, x(1)(k)=∑i=1k x(0)(i), k=1,2,⋯,n

步骤3:建立微分方程

GM(1,1)模型的微分方程为:

              dx(1)/dt+ax(1)=b

其中,a为发展系数,反映预测对象的发展趋势;b为灰色作用量,反映预测对象受到的外界影响。

步骤4:求解微分方程

对微分方程求解可得:

               x^(1)(k+1)=(x(1)(1)-b/a)e-ak+b/a

其中,x^(1)(k)表示x(1)(k)的预测值。

步骤5:对预测值作累减还原,得到预测序列

             X^(0)={x^(0)(1),x^(0)(2),...,x^(0)(n)}

其中,x^(0)(k)=x(1)(k)-x^(1)(k-1),k=2,3,…,n。

以上就是GM(1,1)模型的基本原理和建模步骤。该模型形式简单,计算方便,预测精度高,已在工程领域、经济管理、社会系统等诸多领域得到广泛应用。

二、中国历年人口数据

根据国家统计局公布的数据,2010-2022年中国人口数量如下表所示:

三、灰色预测模型的建立

1.建立原始序列

根据上表数据,建立中国人口数量原始时间序列:

X(0)={134091,134735,135404,136072,136782,137462,
138271,139008,139538,140005,141178,141260,141175}

2.生成1-AGO序列

对原始序列X(0)作1次累加,得到1-AGO序列X(1):

X(1)={134091,268826,404230,540302,677084,814546,
952817,1091825,1231363,1371368,1512546,1653806,1794981}

3.计算背景值

背景值z(1)(k)是毗邻x(1)(k)、x(1)(k-1)的均值生成序列,表达式为:

           z(1)(k)=1/2*[x(1)(k)+x(1)(k-1)]

代入数据计算可得背景值序列为:

Z(1)={134091,201459,336528,472266,608693,745815,
883682,1022321,1161594,1301366,1441957,1583176,1724394}

4.构造数据矩阵并计算参数

将向量YN和BN的转置分别记为:

      YNT=[x(0)(2),x(0)(3),...,x(0)(13)]=[134735,135404,...,141175]

根据背景值z(1)(k)和原始数据x(0)(k)构造数据矩阵BN:

BN=[-z(1)(2), 1
-z(1)(3), 1
…
-z(1)(13),1]

=[-201459, 1
-336528, 1
…
-1724394,1]

对BN和YN做最小二乘估计,得到参数:

           [a^,b^]T=(BNTBN)-1BNT*YNT 

其中,(BNTBN)-1为矩阵(BNTBN)的逆矩阵。代入数据计算得:

           a^=-0.00998, b^=135496.16

因此,建立的灰色预测GM(1,1)模型为:

            dx(1)/dt-0.00998x(1)=135496.16

5.模型检验

将a^、b代入GM(1,1)模型的时间响应式,得到拟合值x^(1)(k):

        x^(1)(k)=13675516.3239e0.00998(k-1)-13540425.3239

令k=1,2,…,13,分别计算x^(1)(1)到x(1)(13)的值,再通过累减还原公式:

            x^(0)(k)=x^(1)(k)-x^(1)(k-1)

得到原始序列X(0)的拟合值 X^(0):

X^(0)={135091.00,135226.35,…,141015.62,141152.23}

由此可计算拟合残差、相对残差等指标。经检验,所建GM(1,1)模型预测精度达到一级,可用于预测。

6.模型预测

将t取2023,2024,…,2035代入时间响应式,预测未来几年的人口数量(单位:万人):

四、预测结果分析

从GM(1,1)模型的预测结果可以看出,未来十多年中国人口仍呈缓慢增长趋势,到2035年总人口将达到14.3亿。但人口增速明显放缓,平均每年增长不到150万。人口增长乏力的主要原因包括:

1.计划生育基本国策的长期实施,使人口出生率持续走低。20多年的"独生子女政策"导致适龄妇女绝对数量偏少,近年"二孩"、"三孩"政策效果有限,总和生育率远低于更替水平。

2.城镇化和工业化进程加快,生育观念转变。越来越多的育龄人群不愿生育或多生,晚婚晚育现象突出,人口再生产能力下降。

3.人口老龄化程度不断加深,2022年60岁以上老年人口占比达18.9%。老年人口大幅增加,而新生人口不足,人口年龄结构失衡。

4.社会年龄结构变动带来的影响。劳动年龄人口总量下降,抚养比提高,人口红利逐步消失,经济增长动力不足。

因此,人口数量虽缓慢增长,但低生育率、老龄化等问题突出,人口结构性矛盾凸显。促进人口长期均衡发展,实现从人口大国向人力资本强国转变,是今后一个时期的重要任务。

五、政策建议

1.全面放开和鼓励生育。进一步放宽生育限制,使生育政策与当前国情相适应,减轻育龄群众生育负担,营造生育友好型社会环境。给予生育家庭更多优惠,完善生育保险、税收减免等制度。

2.积极应对人口老龄化。健全养老服务体系,发展老年产业,满足老年人多层次、多样化的需求。完善医养结合机制,推动居家社区和机构养老协调发展,让老年人安度晚年。

3.大力开发人力资源。加大教育投入力度,提高劳动者受教育水平和技能素质,增强人口质量。优化人力资源配置,充分利用现有人力资源,提高劳动生产率。

4.构建友好型生育文化。倡导适度生育、优生优育的生育文化,鼓励婚育新风尚。宣传普及优生优育知识,营造有利于儿童健康成长的良好社会环境。加强出生人口监测,提高出生人口素质。

结语

人口问题是关系国计民生的全局性、战略性问题。科学预测人口发展趋势,对于准确把握人口形势、制定相应政策具有重要意义。本文运用灰色预测模型对中国未来人口数量进行了预测,得出人口总量缓慢增长、人口结构性矛盾突出的基本判断。在此基础上,提出了全面放开鼓励生育、积极应对老龄化、大力开发人力资源、构建友好型生育文化的政策建议。希望对相关决策提供参考。

当前正值"十四五"开局之年,站在新的历史起点,应加强人口发展战略谋划,把握人口发展规律,高度重视新形势下人口问题,推动人口长期均衡发展,为实现第二个百年奋斗目标、建设社会主义现代化强国提供坚实的人口支撑。

参考文献

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