基于熵權分析的我國沿海城市人海經濟系統(tǒng)脆弱性測度研究＊

李博，楊智，蘇飛，韓增林

（1.遼寧師范大學海洋經濟與可持續(xù)發(fā)展研究中心 大連 116029； 2.浙江工商大學旅游與城市管理學院 杭州 310018）

1 引言

脆弱性是全球變化和環(huán)境與發(fā)展研究的熱點和前沿領域，是多個科學計劃的重要研究內容［1］。伴隨著脆弱性應用領域的不斷拓展和理論方法的逐漸完善，脆弱性研究已成為全球環(huán)境變化及可持續(xù)性科學領域一項新的研究視角和重要的分析工具［2－3］，并且提出了脆弱性科學，Downing在IHDP第三份通信報告中已經明確提出了脆弱性科學這一研究方向，總結了脆弱性科學研究的基本特點和主要研究任務［4］，Cutter也從地理學角度提出了建立脆弱性學科體系的設想［5］。

國外學術界已將脆弱性研究應用到災害管理、生態(tài)學、土地利用、氣候變化、公共健康、可持續(xù)性科學和經濟學等不同研究領域，從已有的脆弱性研究來看，生態(tài)環(huán)境脆弱性、氣候變化脆弱性和自然災害脆弱性等自然科學領域一直在脆弱性研究中占據主導地位［6－7］，國內已開展的脆弱性研究仍主要集中在生態(tài)環(huán)境脆弱性與災害脆弱性等方面［8］，在生態(tài)環(huán)境脆弱性評估和脆弱生態(tài)環(huán)境類型區(qū)劃及自然災害脆弱性發(fā)生機制方面進展較快［9－10］，也有一些研究嘗試探討社會經濟系統(tǒng)內在脆弱性及其在特定擾動作用下的脆弱性［11－12］。

隨著脆弱性描述的對象由簡單到復雜，由外在現(xiàn)象到內部機制，脆弱性綜合測度與量化方法也相應地由單一到復合，由簡單描述到復雜數學建模，呈現(xiàn)出多角度、系統(tǒng)化、機制化和多元化的特色，主要的脆弱性評價方法分為5類：第一類是綜合指數法、第二類是圖層疊置法、第三類是脆弱性函數模型評價法、第四類是模糊物元評價法、第五類是危險度的分析［13］。那偉，孫平軍等學者將函數模型評價法應用到礦業(yè)城市的人地系統(tǒng)脆弱性研究中［14－15］。降低脆弱性，已成為實現(xiàn)沿海城市可持續(xù)發(fā)展的必要條件，而科學評價測度人海經濟系統(tǒng)的脆弱性則成為科學發(fā)展觀背景下準確把握沿海城市開發(fā)方向與目標以及統(tǒng)籌人海和諧發(fā)展的關鍵所在。目前還尚未有關于人海經濟系統(tǒng)脆弱性的理論體系，也缺乏從多要素角度綜合測度人海經濟系統(tǒng)脆弱性的科學性與實用性方法。因此，分析判斷人海經濟系統(tǒng)的動態(tài)變化，對指導海洋經濟發(fā)展具有十分重要的意義［16］?；趯Υ嗳跣缘睦斫?，文章采用脆弱性函數模型評價方法，指出脆弱性是敏感性和恢復性的函數，對敏感性和恢復性的各個構成指標進行定量評價，進而根據其相關作用關系，構建評價模型。

2 人海經濟系統(tǒng)的相關概念

2.1 人海系統(tǒng)

我國著名人文地理學家吳傳鈞院士早在1979年年底于中國地理學會第四次全國代表大會上所作的“地理學的昨天、今天和明天”報告中就明確提出地理學研究的核心是人地系統(tǒng)［17］。但是隨著人口的增長與環(huán)境的破壞，陸域系統(tǒng)已經不能滿足經濟發(fā)展的需要。因此，地理學的研究從陸域系統(tǒng)向海域系統(tǒng)進發(fā)，深刻地認識到只有加強人海系統(tǒng)的研究，才能使經濟地理理論和研究內容更臻完善。

人海系統(tǒng)是在人地系統(tǒng)的基礎上延伸而來，韓增林等學者把人海系統(tǒng)理解為由各種自然人文要素組成的，并且要素之間通過非線性作用相互聯(lián)系，形成功能實體，也就是各個不同層次的子系統(tǒng)。這些要素的物質載體（如海洋捕撈養(yǎng)殖和港口航運等海洋產業(yè)、海洋檢測保護、沿海城市、社會群體和公共機構等）在空間上的分布模式和相互作用就構成人海關系地域系統(tǒng)的空間結構［18］。

2.2 人海經濟系統(tǒng)

人海經濟系統(tǒng)是經濟地理學的主要研究內容之一，作為人海系統(tǒng)重要的組成部分，研究在一定地域范圍內的海洋產業(yè)在地理空間的結構特性及其規(guī)律演變，是人－海之間的相互作用的表現(xiàn)形式，與自然資源系統(tǒng)和社會系統(tǒng)緊密相連，構成一個耦合的大系統(tǒng)，即人海系統(tǒng)。其包含了海洋與陸地的各種因素的綜合作用，具有區(qū)域性、綜合性、持續(xù)性和協(xié)調性等特性。

區(qū)域性。剖析不同區(qū)域內部之間的結構、關聯(lián)以及發(fā)展變化的制約關系。

綜合性。人與海中間有著錯綜復雜的關聯(lián)，各種影響因素相互聯(lián)系相互制約。

持續(xù)性。海洋生態(tài)過程的可持續(xù)與海洋資源具有可持續(xù)利用性。

協(xié)調性。由于人海系統(tǒng)包括經濟子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)和自然資源子系統(tǒng)，因而這些系統(tǒng)之間相互聯(lián)系，表現(xiàn)為經濟發(fā)展與環(huán)境之間的協(xié)調、經濟發(fā)展與社會之間的協(xié)調、陸地系統(tǒng)與海洋系統(tǒng)之間的協(xié)調。只有將其關系處理得當，才能保護海洋資源并維持海洋系統(tǒng)的健康良性循環(huán)。

人海經濟系統(tǒng)的脆弱性是指：在沿海區(qū)域經濟系統(tǒng)的基礎下，由于外部因素的影響，某個地區(qū)自我發(fā)展能力差、對外部經濟條件改變反應敏感、在外部條件發(fā)生不利變化時經濟替代能力弱，是衡量區(qū)域經濟發(fā)展水平的一種度。主要體現(xiàn)在經濟結構、經濟總量和經濟效益等方面。

3 研究對象和研究方法

3.1 研究對象

本研究以我國沿海城市為例，沿海城市是依托海洋資源而逐漸發(fā)展起來的，海洋產業(yè)在城市發(fā)展中占有重要地位。在我國，沿海城市承載著全國25%以上人口，創(chuàng)造著55%以上國民生產總值，沿海城市的發(fā)展關系到整個國家的發(fā)展狀況［19］。但是沿海城市中存在的經濟社會與生態(tài)環(huán)境問題逐漸凸顯，沿海城市人海系統(tǒng)的脆弱性除了來自于系統(tǒng)自身的內部結構先天的不穩(wěn)定性和敏感性外，更主要的來自于外界的壓力和干擾使系統(tǒng)遭受損害而發(fā)生不可逆變化。前者為結構性脆弱性，后者為脅迫性脆弱性［20］。由于沿海城市不僅要面臨包括洪水、海嘯、風暴潮災害、熱帶氣旋等災害以及海洋資源利用過度、海洋環(huán)境惡化、海洋生態(tài)系統(tǒng)功能退化等問題，而且經濟社會系統(tǒng)的脆弱性往往也是主要矛盾方面。對于海洋資源過度開發(fā)導致資源枯竭、生態(tài)破壞甚至是環(huán)境災害；長期以來，過度依賴海洋資源而形成的產業(yè)結構，多樣性經濟結構未成熟，產業(yè)雷同，限制區(qū)域間的經濟聯(lián)系，缺乏培育產業(yè)競爭優(yōu)勢的外部條件，導致城市經濟系統(tǒng)結構性脆弱；在經濟全球化背景下，技術進步和產業(yè)結構升級，使海洋資源開采面臨較大的外部競爭壓力，威脅沿海城市經濟穩(wěn)定性和持續(xù)性［21］。

3.2 脆弱性分析方法

人海經濟系統(tǒng)脆弱性是由系統(tǒng)的敏感性和恢復性相互制約相互影響而形成的，敏感性和恢復性是人海經濟系統(tǒng)脆弱性的基本屬性。本研究采用脆弱性函數模型評價方法對我國沿海城市人海經濟系統(tǒng)脆弱性進行測度研究，脆弱性是敏感性和恢復性的復合函數，與敏感性呈正比，與恢復性呈反比。即：敏感性越強，脆弱性越強；恢復性越弱，脆弱性越強。建立脆弱性評價模型如下

式中，Vi表示人海經濟系統(tǒng)的脆弱性；Bi表示人海經濟系統(tǒng)的敏感性；Ci表示人海經濟系統(tǒng)的恢復性。

本項研究的數據來源于2002—2010年《中國海洋統(tǒng)計年鑒》。

4 我國人海經濟系統(tǒng)脆弱性評價

4.1 評價指標體系

建立人海經濟系統(tǒng)脆弱性的評價指標體系，如表1所示。

表1 人海經濟系統(tǒng)脆弱性評價指標體系

4.2 熵權系數法的評價原理

熵在信息論里是一種系統(tǒng)無序程度的度量。熵權系數法廣泛應用于社會經濟等各項研究領域，其客觀性強，能夠克服人為確定權重的主觀性及多指標變量信息的重疊［22］。根據各項指標測量值的效用值，利用信息熵就可以計算各指標的權重。對原始數據進行標準化處理，進而加權求和得到人海經濟系統(tǒng)的敏感性和恢復性數值，最終得出人海經濟系統(tǒng)脆弱性的變化值及變化規(guī)律。本研究的計算步驟如下。

（1）構建原始指標數據矩陣。m個樣本，Xij為第i年第j個指標的指標值。

（2）數據標準化處理。

正向評價指標，其函數為

逆向評價指標，其函數為：

式中：Xij為指標的統(tǒng)計值；Xjmax、Xjmin分別為同一指標的最大值和最小值；i為第i年的樣本；j為第j個指標。

（3）計算第j項指標下第i年指標值的比重Pij為

（4）計算第j項指標的信息熵Ej

（5）計算第j項指標的效用值Dj

（6）計算第j項指標的權重Wj

（7）對各項指標進行加權求和，計算各個指標的數值。

信息熵的常數只是與系統(tǒng)的樣本數m有關系。對一個消息無序的系統(tǒng)，有序度為0，熵值就最大，E＝1；m個樣本處于完全無序分布的狀態(tài)時，Pij＝1／m ，此時，E ＝－kΣ1／mln（1／m）＝kΣ1／mln m＝klnm＝1，因此得出k＝1／ln m。即：0≤E≤1。

4.3 人海經濟系統(tǒng)的脆弱性評價

4.3.1 脆弱性指標信息熵值

選擇我國沿海地區(qū)2001—2009年間的情況，樣本數為9個，因此，m＝9。計算人海經濟系統(tǒng)敏感性和恢復性的信息熵值。

（1）敏感性信息熵值見表2。

表2 人海經濟系統(tǒng)敏感性的信息熵值

續(xù)表

（2）恢復性信息熵值見表3。

表3 人海經濟系統(tǒng)恢復性的信息熵值

4.3.2 權重確定

根據公式Dj＝1－Ej，（1≤j≤n）和Wj＝Dj／∑Di，計算出人海經濟系統(tǒng)各個指標的效用值和權重值（表4）。

4.3.3 人海經濟系統(tǒng)脆弱性的樣本評價

根據第j項指標的標準化值與權重值的乘積作為該項指標的評價值，并通過加權求和求出恢復性和敏感性的評價指標，最后根據脆弱性與恢復性、敏感性的函數關系模型，得出人海經濟系統(tǒng)脆弱性的評價指數（表5）。

表4 人海經濟系統(tǒng)敏感性和恢復性指標權重和效用值

續(xù)表

表5 人海經濟系統(tǒng)脆弱性評價結果

續(xù)表

5 結論與討論

（1）從總體上分析，我國人海經濟系統(tǒng)脆弱性穩(wěn)步降低，2005年出現(xiàn)了脆弱性降低加快的趨勢。從2001年的48.5036下降到2009年的0.2457，這與敏感性的波動下降以及恢復性指標逐步上升有關。

（2）從敏感性指標可以看出，指標變化呈現(xiàn)了一定的波動性，呈現(xiàn)出了多個“倒U型”發(fā)展的趨勢，2002年、2004年、2006年和2008年出現(xiàn)了倒 U 型曲線的頂點，分別為3.7249，3.2116，4.1162，4.0369，這與海洋生產總值占地區(qū)生產總值比重，以及涉海就業(yè)人員占地區(qū)就業(yè)人員比重有著密不可分的關系。在這4個年份中，海洋生產總值占地區(qū)生產總值比重有著一定程度的增加，并在2006年達到了10%，中國海洋生產總值從“十五”末期的1.77萬億元，增長到2010年的3.8萬億元，年均增速為13.5%，海洋生產總值占沿海地區(qū)生產總值的比重從“十五”末期的15%增長到2010年的近16%。涉海就業(yè)人員占地區(qū)就業(yè)人員比重于2002年增加到10.8%，2008年增加到10.3%，“十一五”期間，涉海就業(yè)人員超過3300萬人，新增涉海就業(yè)人員570萬人，這與國家重視發(fā)展海洋經濟有著較大的關聯(lián)。

2002年黨的第十六次全國代表大會的總體戰(zhàn)略部署中專門提出了中國實施海洋開發(fā)的要求；并在2003年國務院印發(fā)了《全國海洋經濟發(fā)展規(guī)劃綱要》，明確了海洋強國的戰(zhàn)略目標；2007年黨第十七次全國代表大會又提出了要“發(fā)展海洋產業(yè)”的明確要求；2008年《國家海洋事業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》對發(fā)展海洋經濟、海洋綜合管理和海洋公共服務事業(yè)等負面做出了明確的統(tǒng)籌安排；2010年，國務院決定將山東、浙江、廣東3省作為全國海洋經濟發(fā)展試點省。隨即，海洋新興產業(yè)被列入這3個省份的戰(zhàn)略性新興產業(yè)“十二五”規(guī)劃中；國家科技興海計劃項目出臺，2008年共有77個項目被列入國家科技興海計劃，獲得中央財政總額達5.45億元的經費支持。目的是為了充分發(fā)揮中央財政海洋科技投入引導社會科技資源的能力。由此可見，國家在發(fā)展海洋經濟方面提出了明確的戰(zhàn)略需求，并采取了相應的扶持政策。

（3）從恢復性指標可以看出，2001－2009年恢復性指標穩(wěn)步增長，特別是2005年之后，恢復性得到了快速的提升，從2005年的1.3243增加到2009年的4.9829。從具體的人海經濟系統(tǒng)恢復性指標可以看出，海洋漁業(yè)增加值、海洋石油和天然氣增加值、海洋礦業(yè)增加值、海洋鹽業(yè)增加值、海洋化工業(yè)增加值、海洋生物醫(yī)藥業(yè)增加值、海洋電力業(yè)增加值、海水利用業(yè)增加值、海洋船舶工業(yè)增加值、海洋工程建筑業(yè)增加值、海洋交通運輸業(yè)增加值和濱海旅游業(yè)增加值逐漸增長。國家一直強調海洋產業(yè)結構的調整，進入21世紀以來，全國海洋經濟三次產業(yè)結構不斷優(yōu)化，從2001年7∶44∶49調整為2009年的5.8∶46.4∶47.8。以高端海洋工程裝備制造、海洋生物醫(yī)藥、海水綜合利用和海洋能利用為代表的海洋新興產業(yè)不斷涌現(xiàn)，部分新興產業(yè)已初具規(guī)模，鼓勵海洋新興產業(yè)和海洋高技術產業(yè)的發(fā)展。

科技興海，注重海洋科技高端人才的培育也是關鍵因素。雖然目前我國海洋科技人員的數量和質量都不能適應快速發(fā)展的海洋事業(yè)需求，但是海洋科技人員也逐年得到增長，并且國家扶持力度和科研資助金額逐年提高，但是關鍵技術的自給率和科技成果轉化率不高是我國海洋新興產業(yè)發(fā)展的一大“瓶頸”?！度珖萍寂d海規(guī)劃綱要（2008—2015年）》指出，部分領域的成果和專利轉化率不足20%，高新技術產業(yè)比重較小，企業(yè)作為技術創(chuàng)新的主體地位尚未形成。有研究表明，為了保證實施21世紀的海洋戰(zhàn)略，到2015年，海洋專業(yè)技術人員的比例應達到15%，到2030年應達到30%，才能滿足未來發(fā)展的需求［23］。

此外，通過海洋科技創(chuàng)新，海洋資源的開發(fā)和利用在深度和廣度上不斷拓展，海洋新興產業(yè)也不斷涌現(xiàn)，以海洋生物醫(yī)藥、海水綜合利用、海洋能利用和其他海洋高新技術產業(yè)為代表的一批新興海洋產業(yè)迅速崛起，部分新興海洋產業(yè)逐步形成規(guī)模，產業(yè)化進程進一步加快。同時，海洋傳統(tǒng)產業(yè)的升級改造力度也在不斷加大，如海水增養(yǎng)殖業(yè)、海洋水產品深加工業(yè)和海鹽精細加工業(yè)等。

（4）本研究提出了人海經濟系統(tǒng)的概念，設計了用以描述人海經濟系統(tǒng)脆弱性評價指標，嘗試用熵權系數法確定指標權重，并采用脆弱性函數模型的方法對人海經濟系統(tǒng)進行綜合測度，對人海經濟系統(tǒng)的發(fā)展水平進行了分析。通過對我國沿海城市進行實例分析，得出目前我國沿海城市人海經濟系統(tǒng)的脆弱性特征。此外，人海系統(tǒng)還包括人海社會系統(tǒng)和人海資源環(huán)境系統(tǒng)，這3個子系統(tǒng)是相互關聯(lián)互相影響的，對這3個子系統(tǒng)進行耦合分析，進而得出人海系統(tǒng)的脆弱性特性和可持續(xù)發(fā)展的對策建議，是今后的另一研究方向。

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