基于分層TOPSIS法的浙江省海洋經濟可持續(xù)發(fā)展水平分析評價及演進特征研究

方 欣，張亦飛，毛翰宣，寧順理

（國家海洋局第二海洋研究所工程海洋學研究中心，浙江杭州310012）

引 言

隨著海洋開發(fā)的不斷深入，浙江的海洋經濟總量已居全國前列。2009年浙江沿海及其附近島嶼生產總值達到1.56萬億元，人均GDP也已超過5.5萬元，總體上形成比較完備的海洋產業(yè)體系[1]。但是在海洋產業(yè)結構優(yōu)化、海洋資源開發(fā)利用、海洋環(huán)境保護等方面卻還存在著一些問題，特別是在海洋持續(xù)利用方面與可持續(xù)發(fā)展原則還存在著一定的差距。更重要的是，在可見的未來，隨著對沿海地區(qū)的進一步的開發(fā)，沿海地區(qū)人口密度將持續(xù)增長，經濟規(guī)模與空間布局也將繼續(xù)增大，與此同時環(huán)境承載能力將面臨極限，這些均已經成為制約浙江省海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

所謂的海洋經濟可持續(xù)發(fā)展即是可持續(xù)發(fā)展理念在海洋經濟領域的體現，是一種技術上應用得當、海洋資源利用節(jié)約、生產集約經營、生態(tài)環(huán)境不退化，可以實現海洋資源的綜合利用、深度開發(fā)和循環(huán)再生、經濟上持續(xù)發(fā)展和社會普遍接受的海洋開發(fā)模式?？蓪⑵涓爬楹Ｑ蠼洕某掷m(xù)性、海洋生態(tài)的持續(xù)性和社會發(fā)展的持續(xù)性[2]。

當前，就國內外學者對海洋經濟的研究來看，國外學者的研究主要集中在對海洋產業(yè)投資的模式研究上。自從90年代以來國外研究海洋和海岸利用的專家學者從不同角度提出了海洋產業(yè)投資的模式，其中代表性的有Sorensen（1990）、Ma Creary（1990）、Vallenga（1991）、Pi－do（1992）以及 Chua（1993）。Adablatro Vallenga 提出了關于海洋資源利用和海洋綜合管理的一系列可持續(xù)發(fā)展模型[3]。國內的學者對海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的研究則從可持續(xù)發(fā)展的指標體系方面，如張德賢等人修正了Vauenga海洋經濟持續(xù)發(fā)展模型，提出海洋經濟可持續(xù)發(fā)展指標體系從五個維度對海洋的可持續(xù)進行界定[4]；韓增林等提出了海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的指標體系采用多層樹狀的層次結構設置[5]；金建君等根據遼寧省海岸帶發(fā)展特點，建立一個分三層的可持續(xù)發(fā)展評價指標體系[6]；但是對于如何將海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的評價指標體系運用到區(qū)域海洋的評價當中，現在仍處于探索階段。

因為對海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的評價指標進行合理評價并研究發(fā)展趨勢，是屬于多屬性決策（multiple attribution decision making， MADM）問題，但其指標數目過于龐大，這樣往往就會發(fā)生指標權重難以分配，或者權重相差過大的情況。本文試圖運用分層思想對指標體系進行分類，建立階梯層次結構，并用灰色關聯(lián)分析法確定指標權重，結合逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to ideal solution， TOPSIS），給出一種海洋經濟的定量比較方法，為以后的研究提供一種新的思路。

2 可持續(xù)發(fā)展評價指標體系構建

構建海洋經濟可持續(xù)發(fā)展評價指標體系，科學評價海洋經濟可持續(xù)發(fā)展能力及其狀態(tài)有助于了解海洋經濟的可持續(xù)發(fā)展動態(tài)，借助中國社會科學院可持續(xù)發(fā)展研究組編寫的《2009年中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略報告》[7]對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力的闡述，遵循指標體系設計的科學性、系統(tǒng)性、層次性、可比性和可操作性原則，海洋經濟可持續(xù)發(fā)展能力應包括以下幾方面：

1）海洋資源稟賦力

它是指某一沿海區(qū)域范圍內海洋資源的數量和質量，其對沿海區(qū)域海洋經濟的發(fā)展起基礎性支撐作用。

2）海洋產業(yè)發(fā)展力

它是指沿海地區(qū)利用海洋資源、人力、技術以及資本等經濟發(fā)展要素，通過合理的海洋經濟結構和產業(yè)配置，可以轉化為產品和服務的總體能力。海洋產業(yè)的發(fā)展對沿海地區(qū)社會經濟發(fā)展具有重大的推動作用，海洋產業(yè)產值占地區(qū)生產總值的比重及增長速度反映了人類對海洋的開發(fā)程度和海洋產業(yè)的經濟貢獻。

3）海洋環(huán)境治理力

它是指沿海地區(qū)各級政府及社會有關各界擁有的治理海洋環(huán)境污染及使海洋環(huán)境恢復到一定目標的能力。

4）海洋科技支撐力

海洋科技始終影響著海洋經濟發(fā)展的各個歷史進程，并滲透到海洋經濟可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)中的各個要素，從而對海洋經濟可持續(xù)發(fā)展能力產生巨大的推動作用，如海洋科技可提高海洋資源的利用效率，提高海洋環(huán)境保護能力，因此，海洋科技發(fā)展水平直接體現海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的能力和潛力。

根據上文所述的評價指標建立原則，結合浙江省海洋經濟自身的特點與可持續(xù)發(fā)展的目標，建立了由海洋資源稟賦力、海洋環(huán)境治理力、海洋產業(yè)發(fā)展力和海洋科技支撐力四個子系統(tǒng)組成的浙江海洋可持續(xù)發(fā)展評價指標體系，其各個子系統(tǒng)的主要構成指標[8，9]（見表1）。

3 評價原理及方法

3.1 數學模型建立[10]

令M={1，2，…，m}，N={1，2，…，n}。對于MADM問題，設評估年份集為U={ui}，屬性集為V={vi}，指標權重集為W= {wj}，決策矩陣為A=（aij）m×n，aij為年份ui按照指標進行測度所得到的值，wj為待確定的指標權重，且有則有四元組 {U，V，W，A}就構成了MADM的數學模型。

統(tǒng)計指標按照評價期望程度分為三類，第一種正向指教是指其指標值越大評價越好；第二種逆向指標是指其指標越小評價越好；第三種適度指標是指其指標越接近某個理想值越好。

因為屬性集中各指標物理量綱可能不同，因此決策前需要對決策矩陣進行規(guī)范化處理。設I1，I2，I3分別為正向指教，逆向指標，適度指標屬性的下標集，則對于正向指教，逆向指標，適度指標的規(guī)范化公式分別為：

表1 浙江海洋經濟可持續(xù)發(fā)展評價指標體系Tab.1 The evaluation index system of marine sustainable economic development in Zhejiang

式中：aimax=maxi∈M{aij}；aimin=mini∈M{aij}；K 根據研究對象實際經驗值或目標值確定，若沒有適度指標值，一般地K=aj。

3.2 灰色關聯(lián)分析法確定指標權重

指標系統(tǒng)的權重，反映了各評價指標在確定海洋經濟可持續(xù)發(fā)展過程中的重要程度。目前在確定權重過程中，廣泛采用的方法主要包括相對比較法、連環(huán)比率法、判斷矩陣法、德爾費法、方根法、特征向量法等等，但是其權重主要是由專家或者專業(yè)人士憑經驗直接給出，或者通過比較因素之間的相對重要程度進行量化，然后對量化后的數據采用數學方法進行處理得出結果。這樣雖然在一定程度上反映實際情況，但憑經驗給出的權重往往帶有主觀性，不能客觀反映實際情況。同時，這種方法操作較為復雜，難度較大，專家的意見往往不能統(tǒng)一。因此本文選擇灰色關聯(lián)分析法確定指標權重，不僅操作較為方便，同時也會提供一個較為客觀的結論[11]。

灰色關聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論的重要組成部分，其基本原理是依據序列曲線幾何形狀的相似程度來判別多因素間的關聯(lián)程度。

計算灰色關聯(lián)度主要步驟如下：

根據指標屬性集 {vi}建立灰色關聯(lián)集。V={v0，v1，…，vm}為因子集，v0為參考數列，vi為比較數列，v0（k）與vi（k）分別為v0與vi的第k個點數。

求各數據序列的初值像或進行無量綱初始化處理，并求出v0′（k）

求各點的絕對差值：

求兩極最大差與最小差；記兩級最大值Δmax=兩極最小值為

利用公式計算關聯(lián)系數γ；γ0i（k）=ξ為分辨系數，且 ξ∈（0，1），它是為了削弱最大絕對差值因過大而失真的影響，以提高關聯(lián)系數之間的差異顯著性而給定的系數，k=1，2，…，n；i=1，2，…，m。

計算關聯(lián)度：

對計算得到的各因素關聯(lián)進行歸一化，利用公式

求出各因素在評估的系統(tǒng)中所占的權重。

指標權重確定后，則加權的規(guī)范化決策矩陣記為C=（cij）m×n，其計算公式為：

3.3 貼近度計算[10]

3.4 綜合指標計算

設評估年份ui的綜合排序指標向量為Z=（zi）（i∈M），其中

按照綜合指標值的大小對方案進行排序，綜合指標值越大的方案越優(yōu)。

3.5 求解步驟

因為目標的屬性指標過多，同各指標可以按照某種相似的規(guī)則進行類聚，為了避免指標過多而干擾權重分配，可以對各指標進行分類，然后在每類指標上進行求解，得出每類的綜合指標，再以各類綜合指標作為年份ui按指標vj進行測度得到的值，重復以上過程，直至得到最后的綜合指標。具體步驟如下：

1）將各指標按相似規(guī)則組成若干分類；

2）可以將各分類也看作MADM問題，在各分類中，其決策矩陣為A=（aij）m×n，則由式（1）得規(guī)范化后的決策矩陣B=（bij）m×n；

3）由式（2）～式（5）求各指標權重wj，由式（6）求加權規(guī)范化決策矩陣C=（bij）m×n；

4）由式（7）～式（8）求正理想點 Φ+=和負理想點 Φ-=并由式（9）～式（10）求貼近度；

5）由式（11）求各分類的綜合指標排序值zi，并繪制出演變曲線，分析各分類指標隨年份的變遷；

6）將各分類的綜合指標作為一個MADM問題，繼續(xù)上述步驟，直至求出最終的綜合排序指標值。

4 算例分析

4.1 數據選取

本文主要研究浙江省的海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的演變特性，由于以前數據較為缺乏，故而選取浙江省從2004年—2010年的數據，而屬性指標體系則如表1所示。故方案的年份評估集與屬性集分別為：

屬性集中各類屬性可分別表示為：

表2 海洋資源稟賦力指標值Tab.2 Index value of marine resources

本文中數據部分來自《中國海洋統(tǒng)計年鑒》[12]，部分來自浙江省海洋統(tǒng)計核算資料[10]，具體取值見表2～5。

表3 海洋環(huán)境治理力指標值Tab.3 Index value of marine environment improvement

表4 海洋產業(yè)發(fā)展力指標值Tab.4 Index value of marine industry development

表5 海洋科技支撐力指標值Tab.5 Index value of marine scientific and technological support

4.2 分層綜合指標的計算

對于屬性v1，由表1-1可得到其決策矩陣為

式中：下標1表示對分層屬性v1，其他類似。對于均為正向指標，將A1正向規(guī)范化后的決策矩陣為

由式（2）～式（5）得各屬性權重集為

C1={0.1252，0.1252，0.1252，0.1436，0.1259，0.1252，0.1252，0.1011}

并由式（6）得加權的規(guī)范化決策矩陣為

由式（7）～式（8）得正理想點Φ+與負理想點Φ-，再由式（9）～式（10）得年份ui與正理想點Φ+、負理想點Φ-的貼近度分別為

由式（11）得年份ui的綜合排序指標值集合為

同理，屬性v2，v3和v4的計算方法與前述過程類似，這里給出計算結果：

4.3 總綜合指標的計算

5 可持續(xù)發(fā)展的評價及演進特征分析

根據上述步驟，求出各分類及綜合指標，為了能更加清晰地對浙江省海洋經濟可持續(xù)發(fā)展水平及演進特征進行分析與評價，本文現將其結果做成條形圖（見圖1～圖5）。

圖1 浙江省海洋資源稟賦力演變圖Fig.1 The evolution of marine resources

圖2 浙江省海洋環(huán)境治理力演變圖Fig.2 The evolution of marine environment improvement

圖3 浙江省海洋產業(yè)發(fā)展力演變圖Fig.3 The evolution of marine industry development

圖4 浙江省海洋科技支撐力演變圖Fig.4 The evolution of marine scientific and technological support

從海洋資源稟賦力層面來看，考慮到浙江省海洋資源條件和海洋經濟發(fā)展特點，本準則層選取人均濕地面積，人均淺海灘涂海灣養(yǎng)殖面積，人均海域面積，海水可養(yǎng)殖面積，鹽田面積，灘涂資源面積，人均適宜開發(fā)岸線長度，海島數量（面積大于500 m2）作為其指標。由于浙江很多產業(yè)聚集區(qū)的發(fā)展需要灘涂等空間資源的支持，故選取人均灘涂資源面積作為指標，其數據主要根據《浙江省灘涂圍墾總體規(guī)劃》等推算[14，15]。浙江的深水岸線長506 km，占全國的1/5以上，其中寧波—舟山港385 km，占全省深水岸線資源的76%，區(qū)位條件優(yōu)越，是中國建設世界級深水良港的最佳地[16]。海島資源是海洋經濟活動的重要平臺，也是海洋生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。浙江省海島資源十分豐富，根據2008年對全省海島資源調查數據顯示，浙江省海島數量為2 869個，約占全國的40%。近些年來，浙江省對海島資源極其重視，儼然成為浙江省海洋經濟新的增長點。從圖1中可以看出，浙江省海洋資源稟賦力逐年減小，究其原因，可能是由于浙江省的人口基數每年增加，從而導致人均海洋資源擁有量的減少。

從海洋環(huán)境治理力層面上，環(huán)境指標可分為兩組：一組是表示海洋環(huán)境污染狀況及影響因素的指標，由于陸源污染物是海洋環(huán)境污染的主要元兇，故而選取工業(yè)廢水排放量、中度及嚴重污染海域面積占總海域比、工業(yè)固體廢物排放量作為海洋環(huán)境影響因素的指標，主要反映對海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的壓力，是制約海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的負向指標；另一組是反映對污染的處理狀況，如工業(yè)廢水排放達標率、工業(yè)固體廢物綜合利用量、污染治理竣工項目、海洋自然保護區(qū)面積，反映人類為實現海洋經濟可持續(xù)發(fā)展所做的努力[17]。從圖2中發(fā)現海洋環(huán)境治理力自2004年到2007年急速減少，其原因是這幾年環(huán)境污染嚴重，但未取得較為良好的治理措施，從而導致環(huán)境治理力的大幅下降。而從2008年開始，圖中數據顯示海洋環(huán)境治理力增加迅猛，主要與政府減少污水、固體廢棄物的排放以及提高了企業(yè)的排放達標率，基本實現了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

從海洋產業(yè)發(fā)展力層面上，本文考慮了海洋經濟一般的支柱產業(yè)，更增加了對浙江省特色海洋經濟的分析。由于海洋生物制藥、海島旅游等新興海洋企業(yè)近年來剛剛起步，數據極為不全，尚不能對其進行理論分析。故本準則層主要選取海洋生產總值，海洋第三產業(yè)比重，海洋生產總值占國內生產總值比重，海洋礦業(yè)產量，海洋化工產量，港口貨物吞吐量，港口旅客吞吐量，濱海旅游收入，造船總噸數，海洋運輸船舶數，海洋電力企業(yè)，海洋建筑工程計劃總投資等作為其指標系統(tǒng)。從本文的圖3中，可以清晰的看出浙江省的海洋產業(yè)急速發(fā)展，其中的粗放型產業(yè)如海洋礦業(yè)、海洋化工等逐年減少，港口經濟、旅游經濟等占了市場的較大份額，表明浙江省海洋交通運輸業(yè)與旅游業(yè)發(fā)展迅速，比較合理，為海洋經濟的可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎。

從海洋科技支撐力層面上，可以發(fā)現科技支撐力指標逐年增加且勢頭較為迅猛，主要原因是政府部門對海洋經濟的高度重視，也是海洋經濟對于科學技術的推動作用。海洋科研支撐力指標主要包括海洋科研從業(yè)人員、海洋科研課題數、海濱觀測臺站、海洋科研機構數、擁有海洋發(fā)明專利總數、發(fā)表海洋科技論文數。從數據中可以發(fā)現海洋科研從業(yè)人員，海洋科研機構數，擁有海洋發(fā)明專利總數，發(fā)表海洋科技論文數等均逐年增加，即是說浙江的海洋科研力量逐步增強，且趨于合理化、規(guī)范化。海濱觀測臺站是對海洋的水文、地質等等要素進行觀測的主要手段，故其數量的增加有利于海洋科研數據的收集，便于進行分析、取證。

圖5 浙江省海洋可持續(xù)發(fā)展力演變圖Fig.5 The evolution of sustainable marine development in Zhejiang

6 結論與討論

對浙江省海洋經濟可持續(xù)發(fā)展水平及其演進特征的分析結果表明：浙江省海洋經濟可持續(xù)發(fā)展能力自2004年至2005年度持續(xù)增加，但在2006年至2007年，其綜合指標卻是呈現出下降趨勢，且幅度較大，其原因主要是因為該期間海洋環(huán)境污染極為嚴重，經濟發(fā)展的主要方式仍是以粗放型為主導，海洋環(huán)境的治理能力也較為薄弱。從2008年開始，轉變海洋經濟發(fā)展方式、加強海洋資源環(huán)境保護以及提高海洋經濟質量等方面成效明顯，大體實現了集約型發(fā)展，從而其可持續(xù)發(fā)展的綜合指標也大為增加，這與本文所得到的結論極為相近。

本文嘗試運用分層思想對浙江省海洋經濟可持續(xù)發(fā)展能力的指標體系進行分類，建立階梯層次結構，并用灰色關聯(lián)分析法確定指標權重，結合逼近理想解排序法（TOPSIS），為海洋經濟可持續(xù)發(fā)展水平及其演進特征分析提供了具體的量化方法。通過對浙江省的實例分析，表明了這種量化方法具有一定的可行性，可以進行進一步的嘗試。

[1] 胡健敏.浙江海洋經濟發(fā)展的多角度思考 [J].經營與管理，2011（8）：31-32.

[2] 王樹欣.基于循環(huán)經濟的浙江海洋經濟發(fā)展對策 [J].環(huán)境保護與循環(huán)經濟，2008（4）：18-19.

[3] 單春紅，于謹凱，李寶星.我國海洋經濟可持續(xù)發(fā)展中的政府投資激勵系統(tǒng)研究[J].漁業(yè)經濟，2008（3）：25-30.

[4] 張德賢.海洋經濟可持續(xù)發(fā)展理論研究[M].青島：青島海洋大學出版社，2000.

[5] 韓增林，劉桂春.海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的定量化研究 [J].地域研究與開發(fā)，2003（1）：1-5.

[6] 金建君，鞏彩蘭，惲才興.海岸帶可持續(xù)發(fā)展及其指標體系研究[J].海洋通報，2001，20（1）：61-66.

[7] 中科院可持續(xù)發(fā)展研究組.2009年中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略報告[M].北京：科學出版社，2009.

[8] 翟仁祥.中國海洋經濟可持續(xù)發(fā)展能力省級空間差異研究—基于組合綜合評價方法 [J].數學的實踐與認識，2010，6（12）：14-25.

[9] 徐勝，董偉，郭越，等.我國海洋經濟可持續(xù)發(fā)展評價指標體系構建[J].海洋開發(fā)與管理，2011（3）：67-70.

[10] 張毅，姜青山.基于分層TOPSIS法的預警機效能估計[J].系統(tǒng)工程與電子科技技術，2011（5）：1051-1054.

[11] 鄭立峰，唐見兵.基于灰色關聯(lián)分析的系統(tǒng)仿真因素權重分析[J].計算機仿真，2007（9）：76-78.

[12] 國家海洋局.中國海洋統(tǒng)計年鑒（2004—2009）[M].北京：海洋出版社，2005—2010.

[13] 浙江省海洋與漁業(yè)局.浙江省海洋統(tǒng)計核算資料[Z].2004—2009.

[14] 浙江省發(fā)展和改革委員會辦公室.浙江省灘涂圍墾總體規(guī)劃（2005—2020年）[Z].2010.

[15] 盧曉燕，曾金年.浙江省灘涂資源的動態(tài)變化分析[J].海洋學研究，2006（7）：67-72.

[16] 周世峰，秦詩立.海洋開發(fā)戰(zhàn)略研究[M].杭州：浙江大學出版社，2009.

[17] 狄乾斌，韓增林.遼寧省海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的演進特征及其系統(tǒng)耦合模式[J].經濟地理，2009（5）:799-805.