基于多層次模糊優(yōu)選模型的連云港市海洋產業(yè)排序及發(fā)展戰(zhàn)略研究

于高燕，劉大海（.中國海洋大學 經濟學院，山東 青島 6600；.國家海洋局第一海洋研究所，山東 青島 6606）

【區(qū)域經濟】

基于多層次模糊優(yōu)選模型的連云港市海洋產業(yè)排序及發(fā)展戰(zhàn)略研究

于高燕1，劉大海2
（1.中國海洋大學 經濟學院，山東 青島 266100；2.國家海洋局第一海洋研究所，山東 青島 266061）

通過多層次模糊優(yōu)選模型計算2013年連云港海洋產業(yè)的決策優(yōu)屬度，得到多層次滿意決策排序，提出連云港海洋產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。2013年連云港海洋產業(yè)綜合排序結果為：海洋交通運輸業(yè) （0.049 6）、海洋船舶工業(yè) （0.282 4）、海濱海旅游業(yè)（0.187 5）、海洋漁業(yè) （0.180 3）、海洋生物醫(yī)藥業(yè) （0.158 6）、海洋工程建筑業(yè)（0.153 4）、海洋化工業(yè) （0.052 4）、海水利用業(yè) （0.050 0）、海洋電力業(yè) （0.032 9）、海洋鹽業(yè) （0.021 8）。建議總體發(fā)展戰(zhàn)略為：優(yōu)先發(fā)展海洋交通運輸業(yè)、海洋船舶工業(yè)、濱海旅游業(yè)、海洋漁業(yè)；重點培育海洋生物醫(yī)藥業(yè)和海洋工程建筑業(yè)；扶持海水利用業(yè)和海洋電力業(yè)；限制發(fā)展海洋鹽業(yè)，分類發(fā)展海洋化工業(yè)。

多層次模糊優(yōu)選模型；優(yōu)屬度；產業(yè)優(yōu)化升級；海洋產業(yè)；海洋經濟

1 研究綜述

1.1 我國海洋產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究綜述

我國海洋產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究分為五個階段，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略階段、科技興海戰(zhàn)略階段、調整結構優(yōu)化布局階段、借鑒國外經驗階段和制定自身發(fā)展戰(zhàn)略階段。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是海洋產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的早期構想。1993年和1995年廣東省分別召開了第一、二次全省海洋工作會議，確立了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在海洋開發(fā)中的重要意義（盧瑞華，1998）[1]。福建省為促進海峽西岸海洋經濟產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對海洋經濟資源和海洋經濟產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略進行淺探（鄭冬梅，2005）[2]?？萍寂d海戰(zhàn)略階段是我國學者對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入探討時期。協(xié)調發(fā)展海洋資源環(huán)境的可持續(xù)利用和海洋高新技術產業(yè)，對傳統(tǒng)海洋產業(yè)進行升級改造，都要以海洋高新科技為支撐（練興常，2000）[3]。在調整結構和優(yōu)化布局方面，廣東省提出按輕重緩急次序，大力發(fā)展海洋第三產業(yè)和新興海洋產業(yè)（郭晉杰，2001）[4]。江蘇省提出了南北并進、江海聯(lián)動，海陸互補、東進西聯(lián)的海洋戰(zhàn)略（于文金等，2009）[5]。山東省通過加速海洋產業(yè)集群成長，實現(xiàn)產業(yè)升級和產業(yè)結構優(yōu)化（楊林，許丹，2012）[6]。浙江省合理規(guī)劃浙江舟山群島新區(qū)的海洋新興產業(yè)區(qū)布局（方雯雯等，2015）[7]。國外先進的海洋產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略在管理、科教、產業(yè)發(fā)展等方面為我國提供了經驗和啟示。美國成立專門機構、出臺規(guī)劃、普及提高群眾的海洋意識，澳大利亞自1997年起實施《海洋產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》，日本構筑新型海洋產業(yè)體系、發(fā)展產業(yè)集群、促進海陸聯(lián)動（侯曉靜，2011）[8]。近年來，以海洋產業(yè)為支撐的海洋經濟已成為國民經濟新的增長點，各地區(qū)制定了一系列適合自身發(fā)展的海洋產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。長三角重點發(fā)展海洋船舶工業(yè)、海洋交通運輸業(yè)、海洋生物醫(yī)藥、海洋油氣、濱海旅游五大海洋產業(yè)部門（向云波，徐長樂，2011）[9]。山東半島將漁業(yè)、濱海旅游、船運以及海洋生物戰(zhàn)略性新興產業(yè)作為優(yōu)勢產業(yè)（王銀霞，2015）[10]。

1.2 多層次模糊優(yōu)選模型研究綜述

模糊數(shù)學是由美國教授查德于1965年在《模糊集合》首次提出，為多屬性決策問題提供了理論依據(jù)，國外學者在研究中提出模糊積分和模糊測度（Sugeno，1974）[11]，并推廣到正數(shù)范圍（Ralescu，1980）[12]；提出層次分析法，并在多屬性評價中運用；系統(tǒng)總結多屬性決策研究方法（Chen S J，et al.，1992）[13]；利用模糊層次法改進層次分析法（Fatma，2009）[14]；將模糊評價法運用到供水公共設施的風險管理（YKleiner，et al.，2006）[15]；探討R型模糊集和2型模糊集之間的關聯(lián)（Arjab Singh Khuman，et al.，2016）[16]。

在我國模糊優(yōu)選模型最早由陳守煜教授在研究水資源優(yōu)化問題時提出，最初用于確定梯級水電站的最優(yōu)工作深度（陳守煜，1988）[17]，隨后對多目標的模糊優(yōu)選模型進行優(yōu)化，使其廣泛應用于水利工程規(guī)劃方案優(yōu)選。學者們不斷發(fā)展模糊優(yōu)選模型，如提出影響度因子，改進相對隸屬度（郝聚民，1994）[18]；建立基于加權法和線性分配法的有限方案多目標決策新方法（王應明，1996）[19]；創(chuàng)建復雜水資源系統(tǒng)優(yōu)化模糊識別理論，有效的解決水文水資源系統(tǒng)決策的問題（陳守煜，2002）[20]。近年來，多層次模糊優(yōu)選模型應用領域不斷擴大，成果不斷涌現(xiàn)。在物流中心綜合評價（韓世蓮，2004）[21]，方案優(yōu)選與評價（王波，2005）[22]，可持續(xù)發(fā)展評價（紀崑，2006）[23]，水安全評價（黃振芳，2010；王哲，2014）[24，25]，灘涂規(guī)劃方案優(yōu)選（陳丹，2015）[26]，主導產業(yè)選擇（邵桂蘭，2012）[27]等方面得到廣泛應用。

2 海洋產業(yè)排序的多層次模糊優(yōu)選模型構建

2.1 確定目標特征值矩陣

（1）確定目標特征值矩陣。假設方案集為D=（D1，D2，…，Dn），目標集為G=（G1，G2，…，Gm），方案Di是指標Gj的屬性值，即指標的目標特征值矩陣，記Xij（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m），矩陣X=（xij）n×m表示m個指標對n個評價目標的特征值矩陣。

（2）目標特征值矩陣的標準化變換。通過Z-Score法對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，縮小極端值對結果的影響，消除指標間量綱和數(shù)量級的影響[27]。

式中：xij為標準化后的數(shù)據(jù)；Xij表示第i個評價目標第j項指標的原始數(shù)據(jù)；Xˉj為第j項指標的平均數(shù)；Sj為第j項指標的標準差。

通過坐標平移，消除指標值標準化后產生的負值影響，得到處理后的數(shù)據(jù)矩陣xij′。

式中：xij′為標準數(shù)據(jù)平移后的值，xij′＞0；A為平移幅度，A＞min（xij）。A取值越接近min（xij），評價結果越顯著。

2.2 確定目標特征值權重

根據(jù)熵值法計算各評估指標權重，基本步驟如下：

（1）用xij′表示第i個目標第j項指標的原始值，計算第j項指標下第i個目標的比重。

（2）計算第j項指標的熵值ej。

（3）計算第j項指標的差異性系數(shù)gj。

根據(jù)gj=1-ej（j=1，2，…，n）得出，當gj越大時，第j項指標越重要。

（4）計算第j項指標的權重wj。

（5）根據(jù)上述方法計算第三層和第二層指標層的權重矩陣λ。

2.3 確定指標隸屬度矩陣及最優(yōu)模糊劃分矩陣

（1）將矩陣（3）中的特征指標值轉化為相應的指標相對隸屬度。對越大越優(yōu)型指標，構造其相對隸屬度為

對越小越優(yōu)型指標，構造其相對隸屬度為

將目標值轉化為指標相對隸屬度矩陣R。

2）確定最優(yōu)模糊劃分矩陣。

抽出矩陣（10）中每一行的最大值，稱為理想的優(yōu)等方案：

抽出矩陣（9）中每一行的最小值，稱為理想的劣等方案：

所有指標j都以一定的隸屬度ugi、ubi隸屬于優(yōu)等方案rg和劣等方案rb。ugi、ubi是方案的優(yōu)屬度和劣屬度，共同構成最優(yōu)模糊劃分矩陣。

上式滿足：0≤ugi≤1；0≤ubj≤1；ugi+ubi= 1；i，j=1，2，…，n。

2.4 確定決策優(yōu)屬度

為求得指標j相對優(yōu)等方案的相對隸屬度ugi的最優(yōu)值，建立優(yōu)化準則為指標j的歐氏加權距優(yōu)距離平方與歐氏加權距劣距離平方之總和為最小。

方案j的歐氏加權距優(yōu)距離為：

方案j的歐氏加權距劣距離為：

式中：ubi=1-ugi。

求目標函數(shù)（14） 的導數(shù)，且令導數(shù)為0，得決策優(yōu)屬度ugj。

2.5 確定多層次滿意決策排序

設系統(tǒng)共分解為H層，最高層為H。若第1層（最底層）有m個并列單元系統(tǒng)，則決策系統(tǒng)可分為m個子系統(tǒng)的模糊矩陣。

該矩陣與矩陣（10）相當，令1ug1=rij，得到較高決策層次的模糊矩陣R。

設m個子系統(tǒng)的權向量為λ=（λ1，λ2，…，λm）m，根據(jù)式（19）解得n個系統(tǒng)方案的決策優(yōu)屬度，作為高層次的單元系統(tǒng)，從底層向高層進行模糊優(yōu)選計算。最高層次只有一個單元系統(tǒng)，即得最高層H單元系統(tǒng)的輸出——決策或方案j的優(yōu)屬度向量。

按方案優(yōu)屬度的順序，得到選擇多層次系統(tǒng)的滿意決策與決策的滿意排序。

3 實證分析——以連云港市為例

3.1 連云港市海洋產業(yè)評價指標的確定

本文借鑒國內外優(yōu)勢產業(yè)的常用基準，如兩基準，產業(yè)關聯(lián)度基準，勞動生產率、產出增長率等基準等，同時考慮連云港海洋產業(yè)數(shù)據(jù)的可取性以及指標的可比性，確定了2個二層指標和6個三層指標，如表1所示。

表1 海洋產業(yè)評價指標體系Tab.1 Marine industry evaluation index system

以2013年為例，整理、計算連云港10個主要海洋產業(yè)的三級指標數(shù)據(jù)，如表2所示。

以產業(yè)發(fā)展指標Y1的3個三層指標X1—X3為例，建立目標特征值矩陣：

進行標準化處理和坐標平移（A=2）后，得到數(shù)據(jù)矩陣xij′：

表2 海洋產業(yè)評價指標2013年數(shù)據(jù)Tab.2 Raw data of marine industry evaluation index in 2013

3.2 評價指標的權重賦值

采用正向化處理數(shù)據(jù)xij′，計算第二層指標Y1第j項指標下第i個產業(yè)的比重pij：

計算第j項指標的熵值ej及差異性系數(shù)gj，最終得到第j項指標的權重λj：λ1=0.431，λ1= 0.264，λ1=0.305。

通過上述方法，計算得其它評估指標的權重，結果如表3所示。

表3 海洋產業(yè)評價指標權重Tab.3 The weight of marine industry evaluation index

3.3 指標隸屬度矩陣及最優(yōu)模糊劃分矩陣的確定

將矩陣中的特征指標值轉化為相應的指標相對隸屬度，本指標都是越大越優(yōu)型指標，故其隸屬度構造為求得隸屬度矩陣R：

將矩陣R中每一行的最大值抽出，得到理想的連云港海洋產業(yè)排序優(yōu)等方案rg：

將矩陣R中每一列的最小值抽出，得到理想的連云港海洋產業(yè)排序劣等方案rb：

令ugi表示連云港海洋產業(yè)排序方案的優(yōu)屬度，任何方案都以相對隸屬度隸屬于優(yōu)等方案rg；令ubi為連云港海洋產業(yè)排序案的劣屬度，任何選擇方案都以相對隸屬度隸屬于劣等方案rb。ugi、ubi構成連云港海洋產業(yè)排序方案的最優(yōu)模糊劃分矩陣U。

3.4 決策優(yōu)屬度的確定

根據(jù)方案j的歐氏加權距優(yōu)距離平方與歐氏加權距劣距離平方之總和為最小的原則，得到連云港海洋產業(yè)排序決策優(yōu)屬度ugi。

式中：λj指第j項指標的權重。

計算得出針對產業(yè)發(fā)展指標的連云港海洋產業(yè)排序的決策優(yōu)屬度ug1：

利用該方法，求得針對社會效應指標的連云港海洋產業(yè)排序的決策優(yōu)屬度ug2：

3.5 選擇滿意決策的排序

本文的評價系統(tǒng)包括三層，第二層包括2個并列的單元系統(tǒng)，第三層包括6個并列的單元系統(tǒng)。在第二層決策優(yōu)屬度的基礎上，進一步計算第一層指標層的決策優(yōu)屬度。

將ug1和ug2組成整體的決策優(yōu)屬度U：

計算第一層指標層的決策優(yōu)屬度Ug：

2013年連云港海洋產業(yè)排序如表4所示。

表4 連云港海洋產業(yè)排序Tab.4 Sequencing of marine industries in Lianyungang

從整體指標來看2013年連云港海洋產業(yè)的排序為：海洋交通運輸業(yè)（0.049 6）、海洋船舶工業(yè)（0.282 4）、海濱海旅游業(yè)（0.187 5）、海洋漁業(yè)（0.1803）、海洋生物醫(yī)藥業(yè)（0.1586）、海洋工程建筑業(yè) （0.153 4）、海洋化工業(yè)（0.052 4）、水利用業(yè)（0.050 0）、海洋電力業(yè)（0.032 9）、海洋鹽業(yè)（0.021 8）。

4 連云港海洋產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

4.1 連云港海洋產業(yè)發(fā)展總體戰(zhàn)略

綜合考慮海洋產業(yè)自身發(fā)展因素和海洋產業(yè)發(fā)展帶來的社會效應，根據(jù)海洋優(yōu)勢產業(yè)排序將連云港10個海洋產業(yè)分為四大類，制定總體發(fā)展戰(zhàn)略。

（1）優(yōu)先發(fā)展海洋交通運輸業(yè)、海洋船舶工業(yè)、濱海旅游業(yè)、海洋漁業(yè)。以上四個海洋產業(yè)2013年增加值之和占連云港海洋生產總值的79.76%。這四個產業(yè)發(fā)展時間較充分，自身系統(tǒng)較完善，已形成穩(wěn)定的生產效益和規(guī)模效應，應優(yōu)先發(fā)展。

（2）重點培育海洋生物醫(yī)藥業(yè)和海洋工程建筑業(yè)。海洋生物醫(yī)藥業(yè)在產業(yè)發(fā)展指標下排名第三，海洋工程建筑業(yè)在社會效應指標下排名第二。這兩個產業(yè)作為新興海洋產業(yè)發(fā)展時間短，但自身產值大，與其他海洋產業(yè)的發(fā)展密切相關，在海洋經濟發(fā)展中前景可觀，政府科研機構應給予更多支持和關注，重點培育。

（3）扶持海水利用業(yè)和海洋電力業(yè)。海水利用業(yè)和海洋電力業(yè)屬于新興海洋產業(yè)，短期內高投入低產出，但從長期考慮，這兩個產業(yè)能在一定程度上提高清潔能源利用率，解決資源短缺問題。

（4）限制發(fā)展海洋鹽業(yè)，分類發(fā)展海洋化工業(yè)。海洋鹽業(yè)作為傳統(tǒng)海洋產業(yè)，產業(yè)自身投入產出率低，對就業(yè)率貢獻度較小，應進一步提高制鹽技術，限制其對沿海土地等資源的占用。推動海洋化工業(yè)產業(yè)集聚和優(yōu)化升級，鼓勵有效提高產值、低能耗、清潔型的新技術、新裝置，限制并逐步淘汰投入高、耗能大、污染嚴重的落后技術。

4.2 各海洋產業(yè)具體發(fā)展戰(zhàn)略

根據(jù)連云港海洋發(fā)展總體戰(zhàn)略，制定四大類海洋產業(yè)下各海洋產業(yè)的具體發(fā)展戰(zhàn)略。

（1）優(yōu)先發(fā)展海洋交通運輸業(yè)，提高海陸聯(lián)運連貫度和安全度，加強港口綜合管理。采用海上滾裝多式聯(lián)運、集裝箱多式聯(lián)運，實現(xiàn)港口與鐵路等多式聯(lián)運運輸物流節(jié)點設施建設與經營，提高海陸運輸連貫度和安全度。充分發(fā)揮連云港港的“橋頭堡”優(yōu)勢，加強與中亞國家貿易合作、與陸橋聯(lián)運輻射帶地區(qū)合作。嚴格審批新港建設，綜合管理港口開發(fā)與運營，避免港口建設過度造成資源浪費和產業(yè)惡性競爭。

（2） 優(yōu)先發(fā)展海洋船舶業(yè)，建造特種船舶、升級普通船舶、開發(fā)新型船舶。建造大型遠洋捕撈加工漁船、新型高性能科學考察船和遠洋漁船、破冰船、玻璃鋼漁船、海洋監(jiān)管船等特種船舶及其專用設備；升級符合綠色、安全、環(huán)保要求的散貨船、油船、集裝箱船；開發(fā)符合國際新規(guī)范、新標準的船舶[28]。

（3）優(yōu)先發(fā)展濱海旅游業(yè)，注重海上、旅游岸線及腹地旅游資源的綜合開發(fā)。建設海上旅游交通及配套港口、碼頭，開發(fā)游艇、低空飛行等高端旅游產品。在旅游岸線建設漁港風情旅游小鎮(zhèn)、濕地生態(tài)旅游區(qū)。結合腹地資源開發(fā)漁業(yè)文化旅游，發(fā)展海洋文化創(chuàng)意產業(yè)，創(chuàng)新海洋文化旅游紀念品。

（4）優(yōu)先發(fā)展海洋漁業(yè)，一、二、三產業(yè)綜合發(fā)展。建設海水養(yǎng)殖基礎設施，研發(fā)應用新型養(yǎng)殖技術，落實海洋牧場建設，由近海養(yǎng)殖逐步向深海養(yǎng)殖拓展。嚴格監(jiān)管近海捕撈、實行伏季休漁制度，鼓勵遠洋捕撈。開發(fā)智能化海洋產品加工裝備，綜合利用海洋漁業(yè)產品保鮮、加工技術，進行海洋水產品深加工，鼓勵企業(yè)自主創(chuàng)新研發(fā)和提高品牌意識。結合現(xiàn)有海島資源和海洋漁業(yè)資源，發(fā)展海釣和觀光休閑漁業(yè)。

（5）重點培育海洋生物醫(yī)藥業(yè)，研發(fā)新型制藥技術、改造傳統(tǒng)生產工藝。海洋生物醫(yī)藥業(yè)應研發(fā)新型海洋生物藥物制劑技術，采用現(xiàn)代海洋生物技術改造傳統(tǒng)生產工藝，生產、仿制能滿足我國重大、多發(fā)性疾病防治需求的通用海洋生物藥物。

（6）重點培育海洋工程建筑業(yè)，注重技術優(yōu)化和質量安全。發(fā)展海洋隧道、橋梁建設，提高連云港的對外交通速度。優(yōu)化海洋工程建筑的相關技術，為海港建設、海洋堤壩建設和海洋電站建設提供質量安全保障，節(jié)約資金成本和時間成本。

（7）大力扶持海水利用業(yè)，結合需求，超前發(fā)展。緊密結合沿海產業(yè)發(fā)展、城鎮(zhèn)建設和人口布局的用水需求，超前發(fā)展海水直接利用和海水淡化技術，提高海水利用規(guī)模和水平。

（8）謹慎扶持海洋電力業(yè)，建立風電裝備產業(yè)鏈。海洋電力目前處于高投入低產出階段，這一階段需要政府在科研投入方面予以扶持。但是海洋電力業(yè)技術尚不成熟，已大規(guī)模投產的海洋風電發(fā)電質量不高，電磁波對生態(tài)造成明顯破壞，后續(xù)發(fā)展需要嚴格論證、謹慎投產。

（9）限制海洋鹽業(yè)，逐步減少鹽田面積。海洋鹽業(yè)占地面積大，成本收益率低，不符合連云港市未來經濟發(fā)展要求。鹽田占用大量沿海土地，不利于海岸帶生態(tài)環(huán)境保護。

（10）推進海洋化工產業(yè)聚集，注重規(guī)模效益。目前連云港市的海洋小化工業(yè)較多，管理和監(jiān)督難度較大，空氣污染和生態(tài)破壞嚴重。應取締或整合原有海洋小化工企業(yè)，建立產業(yè)園，集約管理，統(tǒng)一監(jiān)督。嚴控后續(xù)引進的海洋化工產業(yè)規(guī)模，兼顧經濟效益和環(huán)境保護。

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Analysis on the Sequencing and Development Strategies of Marine Industries in the Lianyungang City Based on the Multilevel Fuzzy Optimization Model

YU Gao yan1，LIU Da hai2
（1.Ocean University of China，Qingdao 266100，China;2.The First Institute of Oceanography，SOA，Qingdao 266061，China）

This article applied multilevel fuzzy optimization model makes in the sequencing and analysis of Lianyungang's major marine industries.With the data of marine industries in 2013，this article ranks the Lianyungang's major marine industries and presents the relative development strategies through the optimal decision degree.The ranking result of Lianyungang marine industries is as follows:Marine Communications and Transportation Industry（0.0496），Marine Shipping Industry（0.2824），Seashore Tourism（0.1875），Marine Fishery（0.1803），Marine Biopharmaceutics Industry（0.1586），Marine Engineering Construction Industry（0.1534），Marine Chemical Industry（0.0524），Seawater Resource Utilization Industry（0.0500），Marine Power Industry（0.0329），Sea Salt Industry（0.0218）. The general development strategy for Lianyungang's major marine industries is to:firstly，give priority to the development of Marine Communications and Transportation Industry，Shipping Industry，Seashore Tourism and Marine Fishery；secondly，focus on cultivating Marine Biopharmaceutics Industry and Marine Engineering Construction Industry；thirdly，support Seawater Resource Utilization Industry and Marine Power Industry；finally，limit the development of Sea Salt Industry and realize the classified development of Marine Chemical Industry.

Sequencing of marine industries；Multilevel Fuzzy Optimization Model；Development strategies of marine industries

F127

A

2095-1647（2016）05-0026-09

2016-08-31

海洋公益性行業(yè)專項“山東半島藍色經濟區(qū)建設的海洋空間布局優(yōu)化”[201205001]；國家海洋局項目“我國海洋相關產業(yè)調查方法研究”[QT2515001]；連云港市規(guī)劃項目“連云港市十三五海洋事業(yè)規(guī)劃編制”[A201566]；連云港市規(guī)劃項目“連云港市十三五海洋經濟發(fā)展規(guī)劃編制”[A201567]

于高燕，女，碩士研究生，主要研究方向為資源、環(huán)境、貿易戰(zhàn)略與政策等，E-mail：yugaoyan211@126.com。