地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與高?？萍纪度氘a(chǎn)出關(guān)系研究
——基于主成分分析和聚類分析的評價

王碧云,楊洪美

(武漢大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,湖北武漢 430072)

地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與高校科技投入產(chǎn)出關(guān)系研究
——基于主成分分析和聚類分析的評價

王碧云,楊洪美

(武漢大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,湖北武漢 430072)

高等學(xué)校是國家知識創(chuàng)新體系的重要組成部分。文章運(yùn)用主成分分析和聚類分析方法對我國各省、自治區(qū)、直轄市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和高等學(xué)?？萍纪度牒彤a(chǎn)出進(jìn)行了分析,表明我國各地經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和高等學(xué)?？萍纪度氘a(chǎn)出呈中度相關(guān),高等學(xué)校服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的意識和能力存在較大地區(qū)差異。

經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展;高等學(xué)校;投入產(chǎn)出;主成分分析法;聚類分析法

高等學(xué)校是國家創(chuàng)新體系的重要組成部分,高等學(xué)校的科技活動是知識創(chuàng)新、發(fā)展、傳播和應(yīng)用的過程,其科技創(chuàng)新對區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著重要的科技支撐作用。本文旨在運(yùn)用主成分分析法和聚類分析方法,對我國各地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和該地區(qū)高等學(xué)?？萍纪度牒彤a(chǎn)出進(jìn)行分析,并對地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與高等學(xué)?？萍蓟顒酉嚓P(guān)關(guān)系進(jìn)行分析,為相關(guān)部門實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理提供有效的決策依據(jù)。

根據(jù)權(quán)重確定方法的不同,對于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和高校科技活動的評價,分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩類。主觀賦權(quán)法主要有層次分析法、德爾菲法等,多是采用綜合咨詢評分的定性方法,受到人為因素影響較大,效率也較低?？陀^賦權(quán)法主要有主成分分析法、因子分析法等,評價過程中主要運(yùn)用相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析軟件,根據(jù)各指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系或各項(xiàng)指標(biāo)值的變異程度來確定權(quán)數(shù),避免了人為因素帶來的偏差,能如實(shí)反映和精確分析評價客體的狀況,因而得到了廣泛的運(yùn)用。

一、主成分分析法在地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和高等學(xué)?？萍蓟顒釉u價中的應(yīng)用

人類社會活動是一個龐大的系統(tǒng)。對于它們的評價是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。由于它們不僅涉及的變量眾多,而且各變量之間還可能存在著錯綜復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系,這時最好能從中提取少數(shù)的綜合變量,使其能夠包含原變量提供的大部分信息,還要求這些變量盡可能地彼此不相關(guān)。主成分分析法就是為解決這一問題而提出的統(tǒng)計(jì)分析方法。它是通過降維方法將多個觀測變量轉(zhuǎn)換為少數(shù)幾個不相關(guān)的綜合指標(biāo),得出原來變量的線性組合,以便于利用主成分描述數(shù)據(jù)集內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

其中 Ai是綜合因子 Fi的權(quán)數(shù),它是根據(jù) Fi的貢獻(xiàn)率確定的,即 Fi的方差占全部總方差的比重是確定的。

(一)主成分分析法的基本步驟

主成分分析法的步驟如下:

(3)求相關(guān)矩陣 R的特征根λi(i=1,2,…,m),將其由大到小排列。

按預(yù)定的累積貢獻(xiàn)率,通常累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上為宜,確定主成分個數(shù)p(p≤m),求出λi(i=1,2,…,p)對應(yīng)的貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率和特征向量。

(4)求各主成分zi與標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)x＊j對應(yīng)的系數(shù)關(guān)系。

(5)求各例樣品在p個主成分的得分 z1,z2,

…,zp。

(6)求各樣品綜合得分Z,并排列名次。[1]

以上步驟均可通過SPSS13.0 for Windows XP等軟件完成。

(二)地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展主成分分析評價

本研究中,使用 SPSS13.0 for Windows XP軟件運(yùn)用主成分分析法,根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中《“十一五”時期經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要指標(biāo)》,選取了 GDP總值、GDP增長速度、人均 GDP、第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重、第二產(chǎn)業(yè)增長速度、成本費(fèi)用利潤率、工業(yè)污染治理完成投資、第三產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值占 GDP比重、第三產(chǎn)業(yè)增長速度、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員占社會勞力比例、一般預(yù)算收入、稅收占一般預(yù)算收入的比重、人均一般預(yù)算收入、在崗職工年平均工資、城鎮(zhèn)居民人均收入、農(nóng)村居民人均收入、全社會固定資產(chǎn)投資總額、外貿(mào)出口額、社會消費(fèi)品零售總額、每十萬人口高等學(xué)校平均在校生數(shù)、大專及以上人口數(shù)、城鎮(zhèn)人口占比、全社會就業(yè)人口占比、每千人口衛(wèi)生人員數(shù)等作為地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展綜合評價的主要指標(biāo)。研究數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒-2009》[2],由于后續(xù)對地區(qū)高等學(xué)?？萍纪度肱c產(chǎn)出的分析中西藏自治區(qū)數(shù)據(jù)不完整,本處對西藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平不作分析,以求前后研究向本一致。

從《中國統(tǒng)計(jì)年鑒-2009》獲取或經(jīng)處理的全國各地區(qū)2008年經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展數(shù)據(jù),各個度量指標(biāo)并不統(tǒng)一,有元、億元和比率等等,在SPSS13.0中輸入數(shù)據(jù)后,先對各個指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,再利用SPSS13.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析,得到了相關(guān)系數(shù)矩陣(R=XTX,具體略),取R的特征值≥1,使用主成分按累計(jì)貢獻(xiàn)率≥85%提取主成分,結(jié)果列于表1,提取的主成分個數(shù)為5個。經(jīng)過方差最大化旋轉(zhuǎn)得到主成分載荷表見表2。

表1 主成分貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率表

從表2可以看出,X3,X11,X13,X16,X17,X18,X19,X23,X24,X26在 F1上有較大的載荷因子,即F1反映了經(jīng)濟(jì)效率、經(jīng)濟(jì)效益和人民生活水平情況;X1,X4,X5,X9,X10,X14,X20,X21,X21,X27在F2上有較大的載荷因子,即 F2反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模、結(jié)構(gòu)和人口素質(zhì);X2,X7,X12在 F3上有較大的載荷因子,即 F3反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度;X25在F4上有較大的載荷因子,即 F4反映了社會就業(yè)情況;而X6,X8,X15在每個主成份的載荷因子相對來說都不太大,說明目前我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展水平還較低。5個主成份從5不同的方面刻劃了地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平,其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)86.92%。對5個主成份計(jì)算因子得分,計(jì)算結(jié)果列于表3,為綜合評價各地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平,以主成份的貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)求加權(quán)均值得到綜合得分F:

(三)各地區(qū)高等學(xué)?？萍纪度氘a(chǎn)出主成分分析評價

高等學(xué)校作為知識創(chuàng)新體系的重要組成部分,其科技創(chuàng)新已成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要推動力量。本研究在對各地區(qū)高等學(xué)校科技投入產(chǎn)出進(jìn)行評價時,遵循評價指標(biāo)構(gòu)建全面性、一致性、連貫性、科學(xué)性原則,采用原國家教委科技司制定的高等學(xué)校科技統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系[3],較好地反映了高等學(xué)校在科技活動投入、活動產(chǎn)出諸方面的性質(zhì)、特點(diǎn)和規(guī)律,其基本內(nèi)容和分類見如表4。[4]

本研究數(shù)據(jù)均選自中華人民共和國教育部科學(xué)技術(shù)司1999-2007年各年出版的《高等學(xué)校科技統(tǒng)計(jì)資料匯編》,使用SPSS13.0 for Windows XP軟件運(yùn)用主成分分析方法對各地區(qū)高等學(xué)?？萍纪度牒彤a(chǎn)出進(jìn)行分析,得出評價結(jié)果見表5、表6。

表2 主成分載荷表

表3 我國30個省、市、自治區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平綜合評價表

表4 高等學(xué)校科技投入產(chǎn)出指標(biāo)

從表5可以看出,就科技投入而言,北京、上海、江蘇、湖北、遼寧、廣東、浙江、四川、陜西、山東、黑龍江位列第一方陣,浙江省穩(wěn)步上升,由1999年第11位上升至2004年第7位,陜西省則略有下降,由1999年至2005年的第6位降至2007年第9位,其他省市位次相對穩(wěn)定。

從表6可以看出,就產(chǎn)出而言,北京、上海、江蘇、湖北、山東、遼寧、陜西、浙江、河南、吉林、廣東位列第一方陣,河南、吉林兩省進(jìn)步較大。

二、地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和高等學(xué)?？萍蓟顒拥木垲惙治?/h2>

根據(jù)表3、表5、表6,整理出各地社會經(jīng)濟(jì)及高等學(xué)?？萍蓟顒优琶?見表7。

根據(jù)表中數(shù)據(jù),使用 SPSS13.0運(yùn)算出各地社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與高等學(xué)?？萍蓟顒酉嚓P(guān)系數(shù)矩陣見表8。

結(jié)果表明,各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與高等學(xué)?？萍纪度爰爱a(chǎn)出水平呈中度相關(guān),相關(guān)系數(shù)r大于0.5接近0.8,而高等學(xué)?？萍纪度肱c產(chǎn)出呈高度相關(guān),相關(guān)系數(shù) r高達(dá)0.976,接近于1。這一方面說明,我國各地的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展屬投資推動型而非科技進(jìn)步型;另一方面也說明我國高等學(xué)校還沒放下身價走出象牙塔,服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展意識有待增強(qiáng),科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力水平較低,高校科技進(jìn)步對經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)步的推動作用有待進(jìn)一步發(fā)揮。

表5 1999-2007年各省、自治區(qū)、直轄市高等學(xué)校科技投入評價

由于我國地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平的不平衡,本研究擬運(yùn)用聚類分析方法對各地經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平與高等學(xué)?？萍纪度牒彤a(chǎn)出作進(jìn)一步分析。

(一)聚類分析的基本步驟

聚類分析是對樣品或變量進(jìn)行分類的一種多元統(tǒng)計(jì)方法,目的在于將相似的事物歸類。通過聚類,將某個對象集劃分為若干組,使得同一組內(nèi)的數(shù)據(jù)對象具有較高的相似度,而不同組中的數(shù)據(jù)對象是不相似的。相似或不相似的定義基于屬性變量的價值確定,一般采用各對象間的距離來表示。系統(tǒng)聚類的步驟分為5步:

(1)定義樣品之間的距離以及類與類之間的距離。

(2)令每個觀測記錄各自成為一個類別。

(3)計(jì)算類與類之間的距離,并將距離最近的兩個類合并為一類,類的數(shù)目減1。

表6 1999-2007年各省、自治區(qū)、直轄市高等學(xué)?？萍籍a(chǎn)出綜合評價

表7 各省、自治區(qū)、直轄市社會經(jīng)濟(jì)及高等學(xué)?？萍蓟顒拥梅旨芭琶?/p>

表8 各地社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與高?？萍蓟顒酉嚓P(guān)矩陣

(4)如果當(dāng)前的類的數(shù)目大于 1,轉(zhuǎn)到第(3)步。

(5)結(jié)束聚類過程。[5]

使用SPSS13.0軟件,可以實(shí)現(xiàn)聚類過程。

(二)地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和高等學(xué)校科技活動的聚類實(shí)現(xiàn)

基于表格7中各省、自治區(qū)、直轄市社會經(jīng)濟(jì)及高等學(xué)校科技活動得分,使用SPSS13.0運(yùn)用聚類分析法將全國除西藏外30個省、自治區(qū)、直轄市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和高等學(xué)?？萍纪度氘a(chǎn)出情況劃分為4類,見表9。

表9 各省、自治區(qū)、直轄市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及高?？苹顒泳垲?/p>

由表9可以看出,對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平與高?？萍蓟顒泳垲愄幚斫Y(jié)果表明:北京為1類,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平及高?？萍纪度氘a(chǎn)出水平最高;上海、江蘇為2類,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平高,高?？萍纪度氘a(chǎn)出水平次高;廣東、天津、浙江、山東、河北、遼寧、吉林、黑龍江、安徽、河南、湖北、湖南、四川、陜西為3類,其中,廣東、天津、浙江、河北、遼寧、吉林、黑龍江、安徽、湖南、四川、陜西投入產(chǎn)出相適應(yīng),山東、河南、湖北屬低投入高產(chǎn)出型;內(nèi)蒙古、福建、江西、廣西、重慶、山西、云南、寧夏、海南、貴州、新疆、青海、甘肅為 4類,其中,內(nèi)蒙古、福建、江西、廣西、重慶經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平屬3類,但高等學(xué)?？萍纪度爰爱a(chǎn)出均較低,海南、山西分屬東、中部省份,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平及高?？萍纪度氘a(chǎn)出水平均較低,貴州、云南、甘肅、青海、寧夏、新疆的西部省份,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平及高校科技投入產(chǎn)出水平均較低。

三、結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展離不開科技進(jìn)步,高等學(xué)校作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分,理應(yīng)擔(dān)當(dāng)起科技創(chuàng)新的重任,然而,通過本文的主成分分析和聚類分析發(fā)現(xiàn),我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和高等學(xué)校的科技活動進(jìn)程中度相關(guān),說明高等學(xué)校服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的職能遠(yuǎn)未得到充分發(fā)揮。另一方面,我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展存在著較大的地區(qū)差異,東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平較高,高等學(xué)校的科技投入和產(chǎn)出水平也較高;中西部地區(qū)雖有部分省份如湖北、陜西高等學(xué)?？萍纪度牒彤a(chǎn)出水平較高,但兩省的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平與高等學(xué)校投入產(chǎn)出水平不相稱。而中西部其他省份對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平及高?？萍纪度氘a(chǎn)出均處于較低水平。只有真正樹立科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的觀念,力促經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)型,著力提高中西部地區(qū)高等學(xué)?？萍纪度牒彤a(chǎn)出水平,強(qiáng)化高等學(xué)校服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意識和能力,才能促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)社會又好又快和諧發(fā)展。

[1]張優(yōu)智.基于主成分分析的陜西科技競爭力實(shí)證研究[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2009(1):79-84.

[2]中華人民共和國國家統(tǒng)計(jì)局.中國統(tǒng)計(jì)年鑒-2009[Z].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社,2009.

[3]國家教委科技司.高等學(xué)?？萍冀y(tǒng)計(jì)指南[M].北京:科學(xué)出版社,1994.

[4]中華人民共和國教育部科學(xué)技術(shù)司.高等學(xué)校科技統(tǒng)計(jì)資料匯編(1999-2007各年).[M].北京:高等教育出版社.

[5]杜強(qiáng),賈麗艷.SPSS統(tǒng)計(jì)分析從入門到精通[M].北京:人民郵電出版社,2009.

(責(zé)任編輯:杜紅琴)

G640;F205

A

1008-2603(2010)06-0118-06

2010-08-20

教育部人文社會科學(xué)研究2007年度一般項(xiàng)目“提升中國大學(xué)創(chuàng)新力的研究”(項(xiàng)目編號:07JA880030)成果之一。

王碧云,男,武漢大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院副教授,博士研究生。