基于雙目標(biāo)漸進(jìn)法的中國省域生態(tài)文明發(fā)展水平評估研究

解鈺茜，張林波，羅上華，楊嬌，李芬，王德旺

（中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012）

基于雙目標(biāo)漸進(jìn)法的中國省域生態(tài)文明發(fā)展水平評估研究

解鈺茜，張林波，羅上華，楊嬌，李芬，王德旺

（中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012）

本文構(gòu)建了包含4個領(lǐng)域、10個目標(biāo)、25個指標(biāo)的省域生態(tài)文明發(fā)展水平評估指標(biāo)體系。在對比和改進(jìn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理方法的基礎(chǔ)上，提出雙目標(biāo)漸進(jìn)法對評價指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，并采用綜合加權(quán)指數(shù)法對2014年我國的31個省、自治區(qū)、直轄市的生態(tài)文明發(fā)展水平進(jìn)行評估。結(jié)果顯示，我國生態(tài)文明發(fā)展水平較低，東南沿海地區(qū)生態(tài)文明發(fā)展水平高于中西部地區(qū)?？傮w來看，目前我國整體經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)成效顯著，但我國生態(tài)文明發(fā)展水平與預(yù)期目標(biāo)及國際水平相比還有一定差距，因此在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、工業(yè)污染控制、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化和資源高效利用方面還需加強(qiáng)。

生態(tài)文明發(fā)展水平；省域生態(tài)文明評估；雙目標(biāo)漸進(jìn)法；單目標(biāo)漸進(jìn)法； 極差標(biāo)準(zhǔn)化

一、研究背景

針對可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)情況的評估，國內(nèi)外一些機(jī)構(gòu)、學(xué)者已從不同視角、不同尺度開展研究，如中國省域生態(tài)文明建設(shè)評價研究[1]、中國綠色發(fā)展指數(shù)研究[2]、全球環(huán)境績效指數(shù)（EPI）研究[3]等。這些評價研究的指標(biāo)覆蓋廣、綜合性強(qiáng)，反映了不同國家、不同城市生態(tài)文明的發(fā)展?fàn)顩r，但在具體指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化評估方法上仍存在不足，如極差標(biāo)準(zhǔn)化和Z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法僅限于數(shù)據(jù)的無量綱處理，處理后的數(shù)據(jù)無實際含義。本研究提出雙目標(biāo)漸進(jìn)法的標(biāo)準(zhǔn)化方法，對比討論了其與極差標(biāo)準(zhǔn)化和單目標(biāo)漸進(jìn)法的差異，并在此基礎(chǔ)上對2014年我國31個省、自治區(qū)、直轄市（不包含香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)和臺灣地區(qū)）的生態(tài)文明發(fā)展水平進(jìn)行評估。

二、研究方法與數(shù)據(jù)來源

（一）指標(biāo)體系構(gòu)建

本研究結(jié)合我國生態(tài)文明建設(shè)的總體目標(biāo)，以生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善為核心，兼顧經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境領(lǐng)域的協(xié)調(diào)發(fā)展，遵守客觀性、可行性、綜合性、簡明性和合理性原則，綜合衡量生態(tài)文明建設(shè)各領(lǐng)域的整體協(xié)調(diào)程度，全面客觀地評價整個經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，構(gòu)建包含4個領(lǐng)域、10個目標(biāo)、25個指標(biāo)的評估體系，對我國生態(tài)文明發(fā)展水平進(jìn)行評估。具體指標(biāo)體系見表1。

表1 生態(tài)文明發(fā)展水平評估指標(biāo)體系

（二）評價方法及數(shù)據(jù)來源

本研究以2014年為評估年，以我國31個省、自治區(qū)、直轄市為評價單元。采用標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行無量綱歸一化處理，采用層次分析法對各層級指標(biāo)賦予權(quán)重，并利用綜合加權(quán)指數(shù)法對生態(tài)文明發(fā)展水平進(jìn)行評估，最終將生態(tài)文明發(fā)展水平得分劃分為5個等級，即A級（K≥90）、B級（70≤K＜90）、C級（60≤K＜70）、D級（50≤K＜60）和E級（K＜50）。對評估指標(biāo)中所涉及的社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)優(yōu)先選擇該年度中國統(tǒng)計年鑒、城市統(tǒng)計年鑒等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對環(huán)境保護(hù)、污染排放、污染治理等指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)優(yōu)先選擇該年度環(huán)境統(tǒng)計年鑒的統(tǒng)計數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，此外,對個別指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)則采用對相關(guān)研究成果的引用，如生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、人均生態(tài)足跡等。權(quán)重及指標(biāo)數(shù)據(jù)來源見表2。

綜合加權(quán)指數(shù)法公式如下：

表2 權(quán)重及指標(biāo)數(shù)據(jù)來源

式（1）中，K為綜合評價指數(shù),即生態(tài)文明發(fā)展指數(shù)；Wi為各指標(biāo)權(quán)重；Aj為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后值。其中，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法參考現(xiàn)階段評估研究普遍采用的方法，列舉3種不同標(biāo)準(zhǔn)化方法，即極差標(biāo)準(zhǔn)化[5]、單目標(biāo)漸進(jìn)法[6]、雙目標(biāo)漸進(jìn)法，并著重對標(biāo)準(zhǔn)化的方法及結(jié)果進(jìn)行比較研究。極差法采用指標(biāo)數(shù)據(jù)的最大、最小值作為歸一化依據(jù)，單目標(biāo)漸進(jìn)法選用每個指標(biāo)的唯一目標(biāo)值進(jìn)行歸一化處理，雙目標(biāo)漸進(jìn)法在單目標(biāo)漸進(jìn)法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，選取設(shè)定不同目標(biāo)值作為歸一化依據(jù),具體標(biāo)準(zhǔn)化方法如下。

1.極差標(biāo)準(zhǔn)化

極差標(biāo)準(zhǔn)化方法是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，設(shè)min X和max X分別為屬性A的最小值和最大值，將A的一個原始值x通過max-min標(biāo)準(zhǔn)化映射成在區(qū)間[0,1]中的值X，其具體公式如下：

式（2）中，Aij為第i年的第j個評價指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Xij為第i年的第j個評價指標(biāo)的原始值；max(Xij)為第i年的第j個評價指標(biāo)最大值；min(Xij)為第i年的第j個評價指標(biāo)最小值。

2.單目標(biāo)漸進(jìn)法標(biāo)準(zhǔn)化

單目標(biāo)漸進(jìn)法標(biāo)準(zhǔn)化采用每個指標(biāo)的唯一目標(biāo)值作為參考，通過每個指標(biāo)趨近目標(biāo)值的程度，對相應(yīng)指標(biāo)的要求進(jìn)行賦值（原理見圖1），其具體公式如下：

當(dāng)Aij＜ 0時，取值為0；當(dāng)Aij＞ 100時，取值為100。式（3）、式（4）中，Aij為第i年的第j個評價指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Xij為第i年的第j個評價指標(biāo)的原始值；S(Xij)為第i年的第j個評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。

圖1 單目標(biāo)漸進(jìn)法標(biāo)準(zhǔn)化方法原理圖

3.雙目標(biāo)漸進(jìn)法標(biāo)準(zhǔn)化

雙目標(biāo)漸進(jìn)法標(biāo)準(zhǔn)化在單目標(biāo)漸進(jìn)法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)定2個不同目標(biāo)值作為參考，通過每個指標(biāo)趨近目標(biāo)值的程度，對相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行賦值。兩個目標(biāo)值分別設(shè)定為A值和C值，A值即指標(biāo)通過標(biāo)準(zhǔn)化后可獲得90分時所對應(yīng)的數(shù)值，C值即指標(biāo)通過標(biāo)準(zhǔn)化后可獲得60分時所對應(yīng)的數(shù)值。A值和C值的選擇主要依據(jù)我國及各部門行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定、國家相關(guān)規(guī)劃或其他要求、國內(nèi)外同發(fā)展水平城市的現(xiàn)狀值,如本次評估主要參考《國家生態(tài)文明建設(shè)示范縣、市指標(biāo)（試行）》（草案）《城市園林綠化評價標(biāo)準(zhǔn)》《生態(tài)縣、生態(tài)市、生態(tài)省建設(shè)指標(biāo)（試行）》《到2020年化肥使用量零增長行動方案》《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》和《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》等文件，及世界銀行有關(guān)中高等收入、高等收入國家的2014年數(shù)據(jù)，具體目標(biāo)值的選取見表3。對于部分無法找到確切參考依據(jù)的指標(biāo)，將依據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)分布特征，即選取各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)按順序排列時，位置在整體數(shù)據(jù)60%位置的數(shù)值作為C值、90%位置的數(shù)值作為A值（原理見圖2）。其具體公式如下：式（5）中，當(dāng) Aij＜ 0 時，Aij取值為 0；當(dāng) Aij＞ 100 時，Aij取值為100。其中，Aij為第i年的第j個評價指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Xij為第i年的第j個評價指標(biāo)的原始值；SA(Xij)為第i年的第j個評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)值；SC(Xij)為第i年的第j個評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值C值；SA為此評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)值對應(yīng)分?jǐn)?shù)（90分）；SC為此評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值C值對應(yīng)分?jǐn)?shù)（60分），為某一指標(biāo)每增加（或減少）時對應(yīng)賦分值的增加（或減少）。

圖2 雙目標(biāo)漸進(jìn)法標(biāo)準(zhǔn)化方法原理圖

三、結(jié)果與討論

（一）不同評價方法評估結(jié)果對比及分析

本研究對3種標(biāo)準(zhǔn)化評估結(jié)果進(jìn)行對比，以評估研究中普遍采用的極差法作為參照，分別對比單目標(biāo)漸進(jìn)法和雙目標(biāo)漸進(jìn)法的差異，結(jié)果對比見表4、表5。

從3種標(biāo)準(zhǔn)化方法的計算原理來看，極差標(biāo)準(zhǔn)化等主要以數(shù)學(xué)原理為依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法僅對指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱的歸一化處理，即計算得出每個數(shù)據(jù)在各自評估數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的定位（順序），但處理后的數(shù)據(jù)無實際含義。而目標(biāo)漸進(jìn)法由于參考國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃目標(biāo)值、國際同水平值等相關(guān)指標(biāo)要求，或直接給定了每個指標(biāo)的實際目標(biāo)值，且本研究首次提出的雙目標(biāo)漸進(jìn)法定義了值（見評價方法中“雙目標(biāo)漸進(jìn)法”公式），即指標(biāo)原始數(shù)值每增加（或減少）多少，對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化后所得分?jǐn)?shù)增加（或減少）多少，也就是規(guī)定了指標(biāo)原始值與標(biāo)準(zhǔn)化值的變化關(guān)系，故此方法在滿足無量綱化數(shù)據(jù)處理的同時兼具實際得分情況，可判定最終評估結(jié)果得分能否反映實際生態(tài)文明的發(fā)展水平，或是否符合我國或世界相應(yīng)的發(fā)展水平。雙目標(biāo)漸進(jìn)法還提出了指標(biāo)目標(biāo)值在無規(guī)定的參考要求時如何選取目標(biāo)值，即可以根據(jù)每個指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)分布特征設(shè)定目標(biāo)值，解決了目標(biāo)漸進(jìn)法評估中指標(biāo)目標(biāo)值的取值問題。

表3 目標(biāo)值的選取

從3種標(biāo)準(zhǔn)化方法計算評估結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)特征來看，生態(tài)文明發(fā)展水平各省平均值以雙目標(biāo)漸進(jìn)法評估的得分最高，其次是單目標(biāo)漸進(jìn)法、極差標(biāo)準(zhǔn)化法； 3種方法計算得出的平均值與中位值之差均較小，其中，以雙目標(biāo)漸進(jìn)法的計算結(jié)果之差最小。從評估結(jié)果的分布情況來看，極差標(biāo)準(zhǔn)化法計算結(jié)果的數(shù)據(jù)離散度較大，數(shù)據(jù)分布區(qū)間為38.05～85.29分，單目標(biāo)漸進(jìn)法計算結(jié)果的數(shù)據(jù)離散度較小，數(shù)據(jù)分布區(qū)間為47.34～69.85分，雙目標(biāo)漸進(jìn)法計算結(jié)果的數(shù)據(jù)離散度適中，數(shù)據(jù)分布區(qū)間為49.07～73.79分。

從單目標(biāo)漸近法、雙目標(biāo)漸進(jìn)法與極差標(biāo)準(zhǔn)化法計算結(jié)果的各省生態(tài)文明發(fā)展水平排名來看，3種方法評估結(jié)果排名趨勢相似，以極差標(biāo)準(zhǔn)化法為參照，分別對比其與單目標(biāo)漸進(jìn)法、雙目標(biāo)漸進(jìn)法評估結(jié)果排名的變動情況，其中單目標(biāo)漸進(jìn)法的平均名次變化（上升或下降）為3.81，雙目標(biāo)漸進(jìn)法的平均名次變化（上升或下降）為2.90。

綜上所述，目標(biāo)漸進(jìn)法比普遍采用的極差標(biāo)準(zhǔn)化方法得出的指標(biāo)歸一化結(jié)果更具有實際意義，且雙目標(biāo)漸進(jìn)法比單目標(biāo)漸進(jìn)法更具科學(xué)性。

表4 三種標(biāo)準(zhǔn)化方法評估結(jié)果對比

（二）基于雙目標(biāo)漸進(jìn)法的生態(tài)文明發(fā)展水平評估結(jié)果分析

本研究最終選取雙目標(biāo)漸進(jìn)法對2014年我國31個省、自治區(qū)、直轄市生態(tài)文明發(fā)展水平進(jìn)行評估，評估結(jié)果見表6。結(jié)果顯示，2014年我國生態(tài)文明發(fā)展水平平均得分為59.73 ，屬于D級，其中，沒有生態(tài)文明發(fā)展水平達(dá)到A級的地區(qū)，生態(tài)文明發(fā)展水平達(dá)到B級的僅有浙江省和廣東省2個地區(qū)，占全國國土面積的2.97%；達(dá)到C級的地區(qū)，有14個，包括福建省、海南省等地區(qū)，占全國國土面積的23.45%；達(dá)到D級的地區(qū)有14個，包括江蘇省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等，占全國國土面積的69.08%；達(dá)到E級的城市有1個，為甘肅省，占全國國土面積的4.50%，可以看出，2014年我國占國土面積70%以上的地區(qū)生態(tài)文明發(fā)展水平得分未及格（60分以下為未及格）。總體來看，我國生態(tài)文明發(fā)展水平較低。

表5 三種標(biāo)準(zhǔn)化方法評估結(jié)果統(tǒng)計學(xué)特征

從空間分布情況看，我國東南沿海地區(qū)生態(tài)文明發(fā)展水平略高于中西部地區(qū)。從4個評價領(lǐng)域?qū)觼砜矗ㄒ妶D3和表6），各省、自治區(qū)、直轄市平均綠色生活得分較高，為71.24分，綠色生產(chǎn)得分較低，為53.25分；其中，B級地區(qū)除綠色治理領(lǐng)域得分較低，其他領(lǐng)域得分均超過70分，發(fā)展較為均衡；C級地區(qū)的綠色生活得分較高，綠色環(huán)境和綠色治理得分均在60～70分，但綠色生產(chǎn)得分較低，是該地區(qū)的突出短板；D級地區(qū)除綠色生活得分在60分以上，其他領(lǐng)域得分均為60分以下；E級城市4個領(lǐng)域得分均較低，導(dǎo)致該地區(qū)生態(tài)文明發(fā)展水平最低。此外，從評價指標(biāo)體系中的10個目標(biāo)層來看（見圖3），各省、自治區(qū)、直轄市城鎮(zhèn)人居指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)和污染治理指數(shù)平均得分均較高，分別為82.31分、72.65分和70.52分，但污染排放指數(shù)、建設(shè)績效指數(shù)、資源效率指數(shù)平均得分均較低，分別為42.22分、49.11分和50.71分。綜上所述，我國生態(tài)文明發(fā)展水平與我國預(yù)期目標(biāo)及國際水平還有一定差距，雖然在社會經(jīng)濟(jì)生活方面有一定基礎(chǔ)，其中一些一線城市已達(dá)到國際中高收入或高收入國家的水平，我國整體經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)成效顯著，但在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、工業(yè)污染控制、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化、資源高效利用方面還需進(jìn)一步加強(qiáng)，以實現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)各領(lǐng)域的均衡發(fā)展。

圖3 各領(lǐng)域?qū)雍湍繕?biāo)層雷達(dá)圖

表6 各評價等級生態(tài)文明發(fā)展指數(shù)及各領(lǐng)域得分

[1] 嚴(yán)耕, 吳明紅, 樊陽程，等. 中國省域生態(tài)文明建設(shè)評價報告(ECI 2015) [M]. 北京:社會科學(xué)文獻(xiàn)出版社, 2015.Yan G, Wu M H, Fan Y C, et al. Annual report on China’s provincial ecological civilization index (ECI 2015) [M]. Beijing:Social Sciences Academic Press (China), 2015.

[2] 北京師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與資源管理研究院,西南財經(jīng)大學(xué)發(fā)展研究院，國家統(tǒng)計局中國經(jīng)濟(jì)景氣監(jiān)測中心. 2014中國綠色發(fā)展指數(shù)報告：區(qū)域比較 [M].北京: 科學(xué)出版社, 2014.School of Economics and Resource Management of Beijing Normal University, Institute of Development Studies of SWUFE, China Economic Monitoring & Analysis Center of National Bureau of Statistics of the PRC. 2014 China green development index report:Regional comparison [M]. Beijing：China Science Publishing &Media Ltd., 2014.

[3] 董戰(zhàn)峰, 張欣, 郝春旭. 2014年全球環(huán)境績效指數(shù)(EPI)分析與思考 [J]. 環(huán)境保護(hù), 2015, 43(2): 55-59.Dong Z F, Zhang X, Hao C X. Analysis and thoughts on 2014 environmental performance index [J]. Environmental Protection,2015, 43 (2): 55-59.

[4] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部. 生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范 [M].北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2015.Ministry of Environmental Protection of the PRC. Technical regulations of ecological environment assessment [M]. Beijing: China Environmental Science Press, 2015.

[5] 胡永宏, 賀思輝. 綜合評估方法[M].北京:科學(xué)出版社, 2000.Hu Y H, He S H. Comprehensive assessment method [M]. Beijing:China Science Publishing & Media Ltd., 2000.

[6] 董戰(zhàn)峰, 郝春旭, 李紅祥, 等. 2016年全球環(huán)境績效指數(shù)報告分析 [J]. 環(huán)境保護(hù), 2016 , 44(20): 52-57.Dong Z F, Hao C X, Li H X, et al. Analysis of the environmental performance index: 2016 report [J]. Environmental Protection,2016, 44(20): 52-57.

Evaluating the Level of Provincial Ecological Civilization Development in China Using the Double-Benchmark Progressive Method

Xie Yuxi, Zhang Linbo, Luo Shanghua, Yang Jiao, Li Fen, Wang Dewang
(Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)

To assess the level of provincial ecological civilization development in China, this work constructs an evaluation index system that includes four areas, 10 targets, and 25 specific indicators. Based on a comparison and improvement of existing data standardization methods, this study puts forward a double-benchmark progressive method as the standardization method, and adopts the comprehensive weighted-index method to evaluate the ecological civilization development level of China’s 31 provinces (including provinces, autonomous regions, and municipalities). The results indicate that the ecological civilization development level in China is low, and that the ecological civilization development level of the southeastern coastal areas is higher than those of Central and Western China. In general, gaps still exist between China’s ecological civilization development level, its expected level, and the global level.Although China has made remarkable achievements to date in terms of overall economic and social construction, it is necessary to further strengthen and pay attention to ecological environmental protection, industrial pollution control, industrial optimization, and efficient resource use.

ecological civilization development level; provincial ecological civilization evaluation; double-benchmark progressive method; single-benchmark progressive method; maximum-difference normalization method

X22獻(xiàn)標(biāo)識碼A

2017-06-16；

2017-07-03

張林波，中國環(huán)境科學(xué)研究院，研究員，主要研究方向為生態(tài)文明建設(shè)、生態(tài)資產(chǎn)核算等；E-mail: zhanglb@craes.org.cn

中國工程院咨詢項目“生態(tài)文明建設(shè)若干戰(zhàn)略問題研究（二期）”(2015-ZD-16)

本刊網(wǎng)址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.04.010