一、模型的准备
阻滞增长模型的原理:阻滞增长模型是考虑到自然资源、环境条件等因素对人口增长的阻滞作用,对指数增长模型的基本假设进行修改后得到的。阻滞作用体现在对人口增长率的影响上,使得随着人口数量的增加而下降。若将表示为的函数。则它应是减函数。于是有:
(1)
对的一个最简单的假定是,设为的线性函数,即
(2)
设自然资源和环境条件所能容纳的最大人口数量,当时人口不再增长,即增长率,代入(2)式得,于是(2)式为
(3)
将(3)代入方程(1)得:
(4)
解方程(4)可得:
(5)
二、模型的建立
我国从1954年到2005年全国总人口的数据如表1
表1各年份全国总人口数(单位:千万)
| 年份 | 1954 | 1955 | 1956 | 1957 | 1958 | 1959 | 1960 | 1961 | 1962 |
| 总人口 | 60.2 | 61.5 | 62.8 | .6 | 66.0 | 67.2 | 66.2 | 65.9 | 67.3 |
| 年份 | 1963 | 19 | 1965 | 1966 | 1967 | 1968 | 1969 | 1970 | 1971 |
| 总人口 | 69.1 | 70.4 | 72.5 | 74.5 | 76.3 | 78.5 | 80.7 | 83.0 | 85.2 |
| 年份 | 1972 | 1973 | 1974 | 1975 | 1976 | 1977 | 1978 | 1979 | 1980 |
| 总人口 | 87.1 | .2 | 90.9 | 92.4 | 93.7 | 95.0 | 96.259 | 97.5 | 98.705 |
| 年份 | 1981 | 1982 | 1983 | 1984 | 1985 | 1986 | 1987 | 1988 | 19 |
| 总人口 | 100.1 | 101.654 | 103.008 | 104.357 | 105.851 | 107.5 | 109.3 | 111.026 | 112.704 |
| 年份 | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 |
| 总人口 | 114.333 | 115.823 | 117.171 | 118.517 | 119.850 | 121.121 | 122.3 | 123.626 | 124.761 |
| 年份 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | ||
| 总人口 | 125.786 | 126.743 | 127.627 | 128.453 | 129.227 | 129.988 | 130.756 |
由可决系数来看拟合的效果比较理想。所以得到中国各年份人口变化趋势的拟合曲线:
(6)
根据曲线(6)我们可以对2010年()、2020年()、及2033年()
进行预测得(单位:千万):
结果分析:从所给信息可知从1951年至1958年为我国第一次出生人口高峰,形成了中国人口规模“由缓到快”的增长基础;因此这段时期人口波动较大,可能影响模型结果的准确性。1959、1960、1961年为三年自然灾害时期,这段时期人口的增长受到很大影响,1962年处于这种影响的滞后期,人口的增长也受到很大影响。总的来说1951-1962年的人口增长的随机误差不是服从正态分布,
程序:
结果:
2、 将1963年看成初始时刻即,以2005年为作为终时刻。运用Matlab编程得到相关的参数,可以算出可决系数得到中国各年份人口变化趋势的另一拟合曲线:
(7)
根据曲线(7)我们可以对2010年()、2020年()、及2033年()
进行预测得(单位:千万):
结果分析:1963年-1979年其间,人口的增长基本上是按照自然的规律增长,特别是在农村是这样,城市受到收入的影响,生育率较低,但都有规律可寻。总的来说,人口增长的外界大的干扰因素基本上没有,可以认为这一阶段随机误差服从正态分布;1980-2005年这一时间段,虽然人口的增长受到国家计划生育的控制,但计划生育的是基本稳定的,这一阶段随机误差也应服从正态分布,因此用最小二乘法拟合所得到的结果应有较大的可信度。
程序:
结果:
3、从1980-2005年,国家计划生育逐渐得到完善及贯彻落实,这个时期的人口增长受到国家计划生育的控制,人口的增长方式与上述的两个阶段都不同。因此我们进一步选择1980年作为初始年份2005年作为终时刻进行拟合。运用Matlab编程得到相关的参数,可以算出可决系数得到中国各年份人口变化趋势的第三条拟合曲线:
(8)
根据曲线(7)我们可以对2010年()、2020年()、及2033年()
进行预测得(单位:千万):
结果分析:这一时期,国家虽然对人口大增长进行了干预,但国家的计划生育的是基本稳定的,在此其间没有其他大的干扰,所以人口增长的随机误差应服从正态分布。所以结果应是比较可信的。
程序:
结果:
分别根据拟合曲线⑹⑺⑻对各年份中国总人口进行预测得到结果如表2:
表2 各年份全国总人口用不同拟合曲线预测数(单位:千万)
| 年份 | 全国总人口预测(单位:千万) | ||
| 预测曲线(6) | 预测曲线(7) | 预测曲线(8) | |
| 2000 | 126.79 | 126.3338 | 126.473 |
| 2003 | 130.5141 | 129.2303 | 129.5168 |
| 2006 | 134.1 | 131.8447 | 132.2758 |
| 2009 | 137.516 | 134.1926 | 134.7638 |
| 2012 | 140.7577 | 136.2917 | 136.9971 |
| 2015 | 143.8231 | 138.1607 | 138.9933 |
| 2018 | 146.7117 | 139.819 | 140.771 |
| 2021 | 149.4251 | 141.2856 | 142.34 |
| 2024 | 151.9662 | 142.579 | 143.7452 |
| 2027 | 154.3392 | 143.7168 | 144.9778 |
| 2030 | 156.5494 | 144.7157 | 146.0632 |
| 2033 | 158.6028 | 145.5908 | 147.0172 |
| 2036 | 160.5063 | 146.3562 | 147.8541 |
| 2039 | 162.267 | 147.0247 | 148.5871 |
| 2042 | 163.24 | 147.6077 | 149.2284 |
| 2045 | 165.3903 | 148.1158 | 149.7886 |
| 2048 | 166.7683 | 148.558 | 150.2775 |