基于PCA—DEA方法的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群生態(tài)效率測(cè)度

許麗珍?葉長(zhǎng)華

本文采用PCA—DEA方法，基于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群2006—2014年的數(shù)據(jù)，對(duì)其生態(tài)效率進(jìn)行測(cè)度。研究發(fā)現(xiàn)，總體上，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率逐年上升，但是各個(gè)城市群間生態(tài)效率存在明顯差距，表現(xiàn)為長(zhǎng)三角、滇中、長(zhǎng)中游、成渝、黔中城市群依次遞減趨勢(shì)。

一、研究背景

《關(guān)于依托黃金水道推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出：以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為統(tǒng)領(lǐng)，把保護(hù)、修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在首要位置，推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)成為生態(tài)文明的先行示范帶。當(dāng)前，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)文明建設(shè)已引起政府部門和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。然而，僅2014年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)生256起環(huán)境污染事件，約占全國(guó)總數(shù)的54% 。早在1990年，“生態(tài)效率”就已被Schaltegger和 Sturm就提出，在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過程中必須關(guān)注環(huán)境污染問題，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)境效益的統(tǒng)一。此外，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶橫跨我國(guó)東中西三大地區(qū)，包括長(zhǎng)江三角洲、長(zhǎng)江中游、成渝、黔中和滇中5大城市群。基于流域經(jīng)濟(jì)特征，受自然地理位置、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素影響，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各城市群的生態(tài)效率存在較大差距，不利長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的協(xié)同治理。為此，本文將對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2006—2014年的生態(tài)效率進(jìn)行測(cè)度，以求在科學(xué)測(cè)度其生態(tài)效率的基礎(chǔ)上提出推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展的政策建議。

二、生態(tài)效率的概念及研究方法

（一）生態(tài)效率的概念

Claude Fussler于1995年首次在中國(guó)提出了生態(tài)效率的概念，歷經(jīng)20多年，有關(guān)生態(tài)效率的內(nèi)涵趨于完善。通常認(rèn)為生態(tài)效率是指每單位的生產(chǎn)消費(fèi)過程中造成的對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，或者每單位產(chǎn)出的資源消耗量和對(duì)環(huán)境污染產(chǎn)生的排放量。生態(tài)效率本質(zhì)上都是從“經(jīng)濟(jì)”和“生態(tài)”兩個(gè)維度來研究，即通過減少對(duì)資源的消耗和降低對(duì)環(huán)境的影響以產(chǎn)生最大的經(jīng)效益。

（二）生態(tài)效率的測(cè)度方法

測(cè)度生態(tài)效率的方法有三種：?jiǎn)我恢笜?biāo)法、指標(biāo)體系法和模型法。單一指標(biāo)法就是產(chǎn)品與服務(wù)的價(jià)值和環(huán)境影響增加量的比率，即“投入/產(chǎn)出”的比值。指標(biāo)體系法如戴鐵軍和陸鐘武（2005）從資源效率、能源效率和環(huán)境效率對(duì)高能源消耗企業(yè)的生態(tài)效率進(jìn)行分析。白彩全等（2014）構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境效率、資源能源效益、經(jīng)濟(jì)績(jī)效和循環(huán)經(jīng)濟(jì)4個(gè)準(zhǔn)則層以測(cè)度生態(tài)效率。而更多的是采用模型法，包括數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型、因子分析法和模糊層次分析法等來測(cè)量生態(tài)效率。本文借鑒馬勇、劉軍（2015）采用PCA—DEA的方法，在降低變量間相關(guān)性的同時(shí)，保存了變量的完整性，以求較科學(xué)地衡量長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率。首先運(yùn)用PCA方法，對(duì)DEA方法的投入產(chǎn)出原始指標(biāo)進(jìn)行處理，將相關(guān)性大的原始指標(biāo)進(jìn)行PCA分析，提取適量主成分以反應(yīng)原始指標(biāo)最主要信息，之后再將處理后的數(shù)據(jù)代入DEA模型測(cè)度生態(tài)效率，力求使測(cè)度出來的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率科學(xué)可信。

三、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群生態(tài)效率的測(cè)度與分析

（一）生態(tài)效率評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系構(gòu)建及測(cè)度過程

1.生態(tài)效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。生態(tài)效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括“投入”和“產(chǎn)出”兩個(gè)維度，投入指標(biāo)主要是指在生產(chǎn)過程中主要投入的各相關(guān)變量；產(chǎn)出指標(biāo)主要指該地區(qū)生產(chǎn)的產(chǎn)品或服務(wù)價(jià)值的總和。本文將環(huán)境污染（非合意產(chǎn)出）作為投入指標(biāo)處理，在非合意產(chǎn)出指標(biāo)中，將從環(huán)境污染和環(huán)境治理兩個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。各指標(biāo)所包含的具體變量如下表所示：

2.生態(tài)效率測(cè)度的具體處理過程。本文首先用spss20軟件對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶77個(gè)地級(jí)市各個(gè)年份的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，提取主成分后采用DEA2.1軟件對(duì)各個(gè)地級(jí)市的生態(tài)效率進(jìn)行測(cè)度。以2006年數(shù)據(jù)為例，對(duì)PCA-DEA操作過程做詳細(xì)描述。

提取主成分之前，要對(duì)數(shù)據(jù)相關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)，本文將測(cè)度生態(tài)效率的原始指標(biāo)相關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)，總體而言變量相關(guān)性在0.7—0.8之間，存在強(qiáng)相關(guān)性。

變量間存在較大相關(guān)性得到驗(yàn)證后，就可以對(duì)投入變量進(jìn)行主成分分析：先對(duì)數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理；然后用主成分法求公因子，公因子的提取按照累積方差貢獻(xiàn)度超過85%的標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合因子載荷矩陣或旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣，據(jù)之分析提取的公因子的實(shí)際意義；最后輸出的因子得分系數(shù)矩陣就是提取的各個(gè)主成分。本研究對(duì)2006年各個(gè)城市的生態(tài)效率測(cè)度結(jié)果如下文所示。

根據(jù)輸出結(jié)果，KMO=0.81，一般KMO=0.7就可進(jìn)行主成分分析，此外，sig.=0，即說明變量間存在相關(guān)性，進(jìn)一步驗(yàn)證主成分分析的可行性。

根據(jù)“公因子的提取按照累積方差貢獻(xiàn)度超過85%”的標(biāo)準(zhǔn)，本文對(duì)生態(tài)效率的相關(guān)指標(biāo)提取了5個(gè)主要因子，5個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到86.40%。

本文對(duì)1個(gè)產(chǎn)出項(xiàng)（國(guó)民生產(chǎn)總值）和5個(gè)投入項(xiàng)（5個(gè)主成分）進(jìn)行規(guī)模收益不變的標(biāo)準(zhǔn)DEA模型估計(jì)。對(duì)比簡(jiǎn)單的DEA模型，純粹的DEA模型測(cè)度出的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率，有較多城市的生態(tài)效率為1，且結(jié)果存在高估，而對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA-DEA處理后，各個(gè)城市的生態(tài)效率值區(qū)分度高，結(jié)果得到有效改善。

（二）長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群生態(tài)效率測(cè)度結(jié)果分析

為研究長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群2006年至2014年生態(tài)效率的變化趨勢(shì)，本文將長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群每個(gè)年份的生態(tài)效率均值用散點(diǎn)圖表示，結(jié)合圖2，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率逐年上升，尤其是從2010年開始，生態(tài)效率上升快，這可能與國(guó)家更加重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)以及長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各省市的努力有關(guān)。

本文將長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶77個(gè)城市按照所屬城市群歸類，計(jì)算出五大城市群在2006—2014年的生態(tài)效率均值，以對(duì)比長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率水平。如圖3所示，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶五大城市群的生態(tài)效率大體呈逐年上升狀態(tài)，但是各個(gè)城市群間生態(tài)效率存在明顯差距，表現(xiàn)為長(zhǎng)三角、滇中、長(zhǎng)中游、成渝、黔中城市群依次遞減趨勢(shì)。長(zhǎng)三角城市群每年的生態(tài)效率均明顯高于其他四個(gè)城市群，從生態(tài)效率具體值可以得出，在2012年以后長(zhǎng)三角生態(tài)效率達(dá)到0.5以上，但是與生態(tài)效率最優(yōu)前沿水平（生態(tài)效率值為1）對(duì)比，還有較大差距，這也進(jìn)一步證實(shí)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)的必要性。

四、研究結(jié)論與政策建議

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群生態(tài)文明建設(shè)是我國(guó)一大發(fā)展戰(zhàn)略。本文基于PCA-DEA方法，研究了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率，最終得出，總體上，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率逐年上升，但是各個(gè)城市群間生態(tài)效率存在明顯差距，表現(xiàn)為長(zhǎng)三角、滇中、長(zhǎng)中游、成渝、黔中城市群依次遞減趨勢(shì)?；谘芯拷Y(jié)論，本文提出如下幾點(diǎn)建議：（1）生態(tài)效率水平高的城市應(yīng)繼續(xù)發(fā)揮帶動(dòng)作用，以促進(jìn)鄰近地區(qū)生態(tài)效率水平的提高。通過產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、經(jīng)濟(jì)合作等模型，加強(qiáng)五大城市群間合作，以提升長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)效率水平；（2）在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶“河長(zhǎng)制”的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步發(fā)揮中央政府在生態(tài)效率的協(xié)調(diào)與監(jiān)督作用，以促進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群的生態(tài)協(xié)同治理，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境建設(shè)的互利共贏。（作者單位為重慶大學(xué)公共管理學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介：許麗珍（1993-），女，福建漳州人，重慶大學(xué)公共管理學(xué)院產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)碩士研究生。

葉長(zhǎng)華（1982-），男，重慶榮昌人，重慶大學(xué)公共管理學(xué)院應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)博士研究生。

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目（15BJL115），重慶大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)重慶市重點(diǎn)研究基地項(xiàng)目（106112015CDJSK01JD14）。