資源型城市可持續(xù)發(fā)展評價模型構建及實證研究

羅虎 饒敏莉 陜振沛

（六盤水師范學院數學與計算機科學學院，貴州六盤水553001）

在全世界呼吁實現可持續(xù)發(fā)展的大背景下，我國作為世界上最大的發(fā)展中國家，如何實現經濟、社會、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。在過去的十幾年中，國內外許多學者都致力于可持續(xù)發(fā)展問題的研究。資源型城市作為我國基礎性能源的重要產地，曾經為國民經濟高速發(fā)展提供能源保障和支撐，做出了突出的貢獻，但是現階段，一系列生態(tài)環(huán)境問題的出現導致我國資源型城市的發(fā)展面臨困境。因此，對資源型城市可持續(xù)發(fā)展問題開展系統的研究進而實現資源型城市經濟可持續(xù)發(fā)展尤為關鍵。當前對此展開的研究主要有：黃天能等［1］采用改進的TOPSIS 法和障礙度模型對湖北大冶市2007—2016 年十年轉型發(fā)展的績效開展評價并診斷障礙因子。唐菊等［2］采用層次分析法和可持續(xù)發(fā)展模型對青海省海西州可持續(xù)發(fā)展評價進行研究。李夢雅等［3］利用DEA模型和熵權法對我國40 個典型的地市級資源型城市產業(yè)轉型效率進行評價。吳戰(zhàn)勇［4］借助DEA方法對礦業(yè)城市發(fā)展瓶頸和效率進行評估與優(yōu)化。安慧等［5］運用主成分分析法構建資源枯竭型城市的評價模型。李江蘇等［6］采用C2R和C2GS2兩種DEA模型對2004—2013年中國115個資源型城市發(fā)展效率進行評價。汪克亮等［7］運用因子分析和熵權法對煤炭資源型城市可持續(xù)發(fā)展能力進行研究。通過對這些文獻分析發(fā)現，目前資源型城市可持續(xù)發(fā)展評價以DEA模型展開研究居多，其研究存在以下不足：（1）評價指標選取不恰當，指標體系建立無統一標準，同時也缺乏科學合理性；（2）指標權重多采用單一的主客觀賦權，即使采取組合賦權，仍然只是對主客觀權重簡單粗糙地組合疊加，沒能達到權重最優(yōu)；（3）評價方法單一，側重于一種方法或是兩組方法的簡單耦合?；诖?，本文建立資源型城市可持續(xù)發(fā)展評價指標體系及其可持續(xù)發(fā)展評價模型，并用此模型對六盤水市可持續(xù)發(fā)展狀況進行實證分析。

一、評價指標體系的建立

評價指標的選取及指標體系的建立是開展評價的前提，為了科學有效地對資源型城市可持續(xù)發(fā)展展開評價，根據科學性、整體性、代表性、可行性和可比性的原則，通過對當地政府和民間調研，結合本地實際發(fā)展狀況，查閱整合此類有關的文獻資料，綜合比對分析最終建立了由資源系統可持續(xù)等5 個一級指標、人均主要礦產資源量等33個二級指標組成的資源型城市可持續(xù)發(fā)展評價指標體系，所建指標體系見表1。

表1 資源型城市可持續(xù)發(fā)展評價指標體系

二、研究方法

（一）指標預處理

各指標的含義不同，計量單位和量綱也不相同。為了避免指標間數量級差異和量綱不同影響評價結果，先對其進行標準化處理。

對效益型指標，有［8］：

對成本型指標，有［8］：

（二）評價指標權重的確定

評價指標的權重分配對評價結果影響很大，因此，在計算指標權重時需要同時考慮主客觀因素的影響。文中首先利用群決策相對熵集結方法求取評價指標的主觀權重，接著根據改進的熵權法獲得客觀權重，然后，通過最小鑒別信息原理對求得的主客觀權重向量采取組合賦權，進而得到兼顧主客觀因素的權重系數，從而達到權重最優(yōu)。

1.指標主觀權重的確定

群決策相對熵集結模型是對多個目標進行評判決策的主觀權重賦權方法［9］。其計算步驟為：

①給出群組決策矩陣H=(hij)m×n（hij表示第i個專家對第j個評選目標的評分值，這里我們通常采用10分制來打分，i=1,2, … ,m,j=1,2, … ,n）。

②將群組決策矩陣H=(hij)m×n轉化為規(guī)范化決策矩陣K=(kij)m×n，轉化方法如下

式（4）中，jλ為專家Sj的決策權重，且，即假定專家個體之間無差異，對他們進行平均賦權。α=(α1,α2, …,αn)T即為所求的指標的主觀權重向量。

2.指標客觀權重的確定

傳統熵權法存在著一定的不足和弊端，如：rij= 0，ri jln(rij) = 0，當rij= 0和rij= 1時，ri jln(rij) = 0，這顯得有些不合理，針對此對其進行改進，改進的熵權法計算步驟為：

①計算第j個指標的信息熵

②計算第j個指標的差異系數

③確定第j個指標的權重

3.組合權重的確定

組合權重應該使主客觀權重向量的偏差盡可能小，充分考慮主客觀因素的影響。則所求的組合權重向量W=(w1,w2,…,wn)T與主觀權重α=(α1,α2,…,αn)T和客觀權重β=(β1,β2,…,βn)T的距離應該盡可能地接近。現通過最小鑒別信息原理［10］，建立下列優(yōu)化模型實現這一目標。

通過拉格朗日乘子法求解該優(yōu)化模型，得

（三）改進的TOPSIS-灰色關聯分析模型

加權的規(guī)范化決策矩陣Z=(zij)m×n通過組合權重向量W=(w1,w2, …,wn)T乘以規(guī)范化決策矩陣Y=(yij)m×n得到

則各評價年每個指標的正理想解z0+和負理想解為

式中，zi(j)為待評價年的zij值，i=1,2, … ,m，j=1,2, … ,n。

分別計算第i個評價年第j個指標與正理想解z0+和負理想解z0-的灰色關聯系數［11］

式中，ρ稱為分辨系數，ρ∈[0,1] ，通常取ρ=0.5 。

則可得出第i個評價年第j個指標與正理想解z0+和負理想解z0-的灰色關聯度

對比傳統的TOPSIS模型，改進主要集中在給出新的待評價對象與最優(yōu)解和最劣解的評價值公式［12］。基于此，文中給出新的第i個評價年第j個指標與正理想解z0+和負理想解z0-的歐式距離計算公式。

分別對γi+、γi-、di+和 di-進行規(guī)范化處理

計算各評價年的可持續(xù)發(fā)展總指數

式中，μ∈(0,1]，它是對決策者偏好程度的反映，通常取μ=0.5 。

根據可持續(xù)發(fā)展總指數iE值的大小，對各年度排序，iE的值越大說明該年的可持續(xù)發(fā)展指數越高，iE的值最大則對應的年份發(fā)展最優(yōu)。

三、實證分析

六盤水市是一座典型的資源型城市，作為我國重要的能源原材料基地，礦產資源富集，有煤、鐵、錳、鋅、玄武巖等礦產資源30 余種，其中煤炭資源尤其豐富，是長江以南最大的主焦煤基地，素有“江南煤都”之稱?，F對六盤水市可持續(xù)發(fā)展狀況進行實證研究。

原始數據來源于《六盤水統計年鑒（2008—2017年）》、《貴州統計年鑒（2008—2017年）》、《中國城市統計年鑒（2008—2017 年）》。根據指標的屬性特征，將六盤水市2008—2017年對應評價指標體系中指標層各指標的原始數據分別帶入式（1）和（2）進行標準化處理，限于文章篇幅，這里不在文中列出標準化結果。然后，將標準化的指標數據代入式（3）和（4）確定指標的主觀權重，所得結果列入表2的第4列；根據式（5）、（6）和（7）來確定指標的客觀權重列入表2的第5列；將求得的主客觀權重向量代入式（9）就得到指標的最優(yōu)組合權重向量，具體結果見表2。

表2 評價指標權重

將表2中的組合權重wj代入式（10）求出加權的規(guī)范化決策矩陣，然后根據式（11）和（12）確定待評價年每個指標的正理想解z0+和負理想解z0-：

=（0.068 2,0.015 2,0.007 2,0.010 7,0.027 6,0.036 2,0.020 4,0.017 9,0.018 9,0.005 4,0.017 1,0.026 5,0.007 2,0.017 6,0.025 6,0.036 9,0.022 6,0.016 1,0.026 1,0.010 7,0.024 9,0.023 9,0.030 2,0.013 2,0.001 8,0.006 2,0.011 0,0.022 4,0.030 1,0.052 6,0.024 8,0.026 4,0.019 9）T

=（0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0）T

依據式（13）和（14）分別計算待評價年每個指標與正理想解z0+和負理想解z0-的灰色關聯系數，再根據式（15）和（16）來確定待評價年每個指標與正理想解z0+和負理想解z0-的灰色關聯度，計算結果見表3。

表3 灰色關聯度

根據式（17）和（18）分別計算待評價年每個指標與正理想解z0+和負理想解z0-的歐式距離，計算結果見表4。

表4 歐氏距離

依據式（19）分別對表3和表4中的iγ+、iγ-、di+和d i-進行規(guī)范化處理，規(guī)范化結果見表5。

表5 規(guī)范化距離

根據式（20）計算各評價年的可持續(xù)發(fā)展總指數，并根據可持續(xù)發(fā)展總指數iE值的大小來排序，具體結果見表6。

表6 六盤水市2008～2017年可持續(xù)發(fā)展指數

六盤水市2008—2017 年可持續(xù)發(fā)展總指數 變化趨勢如圖1所示。

圖1 六盤水市可持續(xù)發(fā)展總指數變化趨勢

從圖1 中可以看出，六盤水市可持續(xù)發(fā)展總指數2008—2017年有一定的波動，每年都是持續(xù)上升的，從2012年開始呈現平穩(wěn)高速的增長趨勢。

下面分別計算資源系統、環(huán)境系統、經濟系統、社會系統和智力系統這5 大子系統2008—2017 年間每年的可持續(xù)發(fā)展指數，所得結果如表7所示。

表7 子系統可持續(xù)發(fā)展指數

從表7 中可以看出，資源系統和社會系統可持續(xù)發(fā)展指數比環(huán)境系統、經濟系統和智力系統的可持續(xù)發(fā)展指數要高。資源系統、環(huán)境系統、經濟系統、社會系統和智力系統的可持續(xù)發(fā)展指數總體上看是逐年增大加強的。

六盤水市資源系統可持續(xù)指數、環(huán)境系統可持續(xù)指數、經濟系統可持續(xù)指數、社會系統可持續(xù)指數和智力系統可持續(xù)指數變化趨勢如圖2所示。

圖2 六盤水市資源、環(huán)境、經濟、社會、智力系統可持續(xù)發(fā)展指數變化趨勢

從圖2 中可以看出，六盤水市資源、環(huán)境、經濟、社會、智力系統這5大子系統2008—2017年間每年的可持續(xù)發(fā)展指數總體上是上升發(fā)展的，可持續(xù)發(fā)展狀況在不斷改善。環(huán)境系統從2011 年后呈現平緩的增長趨勢，智力系統是一直都趨于平穩(wěn)。特別是從2013 年開始，資源系統、經濟系統和社會系統可持續(xù)發(fā)展水平增長較快，說明六盤水市自2013年后資源利用率在不斷地提高，產業(yè)發(fā)展轉型在不斷地改造和升級，經濟發(fā)展狀況也呈現良好的上升勢頭，但是各系統可持續(xù)發(fā)展指數普遍不高。

四、結論

本文以一種新的視角來建立資源型城市可持續(xù)發(fā)展評價指標體系，從資源系統可持續(xù)、環(huán)境系統可持續(xù)、經濟系統可持續(xù)、社會系統可持續(xù)和智力系統可持續(xù)這5個層面對六盤水市可持續(xù)發(fā)展狀況進行實證分析。對TOPSIS方法進行了改進，構建基于最優(yōu)組合賦權的改進TOPSIS-灰色關聯分析的資源型城市可持續(xù)發(fā)展評價模型，這相比單一的使用TOPSIS 方法或灰色關聯分析方法，結果更為合理和有說服力。