基于DEA模型的土地整理規劃方案比選研究

黃 海，楊清偉

（1.西南大學資源環境學院，重慶400716；2.重慶交通大學河海學院，重慶400074）

基于DEA模型的土地整理規劃方案比選研究

黃 海1，2，楊清偉2

（1.西南大學資源環境學院，重慶400716；2.重慶交通大學河海學院，重慶400074）

研究目的：構建科學的評價模型，比較土地整理項目不同的規劃方案，為規劃方案的選擇提供依據。研究方法：數據包絡分析方法，層次分析法，實例驗證法。研究結果：對重慶市偏巖鎮土地整理項目3個不同規劃方案采用帶AHP約束錐的DEA方法計算出其效率值分別為：0.95871、0.96881、1，方案3為相對有效方案。研究結論：帶AHP約束錐的DEA方法把傳統DEA方法對輸入輸出數據的客觀分析與決策者的主觀偏好結合起來，應用于土地整理項目規劃方案的比選，是一種可行的方法。

土地整理規劃；評價模型；數據包絡分析；層次分析法

1 引言

目前國內外學者多從經濟、生態、社會等方面研究土地整理效益，通過比較備選方案的潛在效益對方案進行優選。項目經濟評價由傳統的“成本—效益分析”發展為“新方法論”，通過內部收益率、財務凈現值、回收期等指標進行土地整理項目經濟效益評價。生態效益評價可以用市場價格法、替代成本法和支付意愿法（WTP）進行衡量，也可以采用狀態描述法、指標法、能值分析法等進行評價。社會效益評價主要以經濟學為基礎，常用定量與定性分析法、對比分析法以及綜合分析評價法將經濟增長和收入分配緊密結合加以反映。不少土地整理規劃方案的選擇是在粗略地評價和比較備選方案的基礎上進行的，不確定的因素較多，因此，建立適合土地整理規劃方案優選的評價指標體系，科學準確地對土地整理規劃方案進行評價并選出最優方案，制定正確合理的土地整理規劃，實現土地資源的可持續利用，是十分必要的[1-2]。

本文引入數據包絡分析（DEA）方法，研究土地整理項目規劃方案的相對有效性，建立基于偏好DEA的方案評價模型。并通過實證，證明該模型是土地整理規劃方案評價的一種有效可行的方法。

2 帶AHP約束錐的DEA模型

數據包絡分析法（Data Envelopment Analysis，DEA）是在輸入輸出的觀察數據基礎上，采用變化權對各評價單元（Decision Making Unit，DMU）進行評價的[3]，其特點是在評價某一評價單元時，選擇最有利于該評價單元的權。這樣其評價結果不受任何人為因素的影響，但也不能反映輸入（輸出）指標之間存在的重要程度不同的問題，從而評價結果僅僅依賴于各評價單元的輸入輸出數據，往往不能反映決策者對各指標的偏好程度。而層次分析法（AHP）卻是根據人的主觀判斷來構造判斷矩陣，其分析過程體現了人的決策思維的基本特征：分析、判斷、綜合，充分反映了決策者的偏好。但在某種程度上，AHP方法又“過于”依賴于決策者的主觀判斷。

將DEA方法和AHP方法結合起來，即將層次分析法思想應用到DEA相對有效性評價中，建立AHP約束錐的概念，使DEA評價的客觀分析與AHP的主觀分析相結合，從而使DEA方法更適合實際。

在多投入和多產出的評價系統中，某種“生產”活動可以用一組投入值和產出值表示。假設有n個評價單元DMUj（j=1，2，…，n），每個DMU都有m種輸入和s種輸出，分別用不同的經濟指標表示，這樣就構成了n個評價單元的多指標投入和多指標產出的評價系統。其中xj=（x1j，x2j，…，xmj），T＞0，xij為對第j個DMU的第i種輸入的投入量，yj=（y1j，y2j，…，ysj），T＞0,yij為對第j個DMU的第i種輸出的產出量[4]。

對于決策單元DMUj0，使用AHP方法對權重選擇上加以一定的偏好限制，由此構造出AHP約束錐模型[3]：

對該分式規劃進行Charnes—Cooper變換，轉化為等價的線性規劃模型：

如果線性規劃存在最優解U*，V*滿足U*TY0=1，U*∈int UAHP，V*∈int VAHP，則稱決策單元DMUj0為DEA有效。

3 應用實例

重慶市北碚區偏巖鎮的土地整理項目分布在北碚區東北部偏巖鎮內，位于華鎣山南麓，東經106°37′30″—106°39′15″，北緯 29°58′00″— 29°59′55″之間，省道橫穿全境。項目區面積 550 hm2，涉及 4 個村，整理前耕地345.87 hm2，園地 0.75 hm2，林地 21.29 hm2，居民點及工礦用地 38.80 hm2，水域 16.27 hm2，交通用地 1.85 hm2，可墾未利用土地6.44 hm2，田土坎130.05 hm2。項目的建設任務是平整土地、完善灌排系統、形成通暢的交通系統、布置農田防護林，減少自然災害，改善環境與土地景觀。該項目規劃針對不同的灌溉方式和土地平整方式，在技術可行的前提下提出三套規劃方案，從綜合效益最大化角度選出一套最佳方案[1]。

DEA模型是一種針對多輸入、多輸出比較有效的分析評價方法，本文把不同土地整理規劃方案要求的投入視為輸入指標，把各方案實施后的效益視為輸出指標，同時考慮方案決策者對各種效益的主觀偏好，采用帶AHP約束錐的DEA評價模型對各可行方案進行綜合評價及排序，確定優劣[5]。其技術思路與過程如下：

（1）確定評價單元。由于該項目各規劃方案的差異主要在于灌溉方案和土地平整方案，所以備選方案取它們的不同組合，把它們作為評價單元（表1）。

表1 評價單元表Tab.1 Evaluation units

（2）確定DEA方法的輸入輸出指標及指標值。結合DEA方法對于輸入輸出指標數量方面的要求及土地整理項目區的實際，建立輸入輸出指標體系[3-7]。

對于輸入指標，選取土地整理項目總投資和需要投入的勞動力數。

對于輸出指標，在經濟效益方面，本項目經過整理后沒有未利用土地，所以“土地利用率”指標對于各規劃方案沒有差別；“人均收入增加值”與“單產增加”和“新增耕地數量”密切相關，具有可替代性，“新增耕地數量”作為社會效益的評價指標選入，所以人均收入增加值不選；項目的“投資回收期”、“財務凈現值”和“內部收益率”有一定的相關性，它們從不同側面反映項目的財務狀況，“財務凈現值”和“內部收益率”的計算要求確切的項目運營期，由于中國現代意義上的土地整理歷史很短，項目運營期的求取比較困難，所以采用項目的“投資回收期”來體現項目的財務狀況。綜上所述，采用“單產增加值”和“靜態投資回收期”作為經濟效益評價指標。在社會效益指標體系方面，“恩格爾系數降低值”反映居民生活質量提高的程度，與“單產增加”、“新增耕地面積”以及“土地利用便利度”具有很強的相關性，可以精簡；“道路密度”的增加和道路的合理布局，有利于增加“土地利用便利度”，所以，可以用后者包含；由于本項目區土地產權清晰，項目完畢后對土地產權糾紛的減少沒有明顯的作用，“土地產權糾紛減少率”不作為輸出指標。選用“新增耕地數量”和“土地利用便利度”作為社會效益評價指標。在生態效益指標體系方面，由于項目區主要存在旱澇災害，所以“災害控制率”可以由“灌排保證率”代替；本項目不涉及居民點整理，所以“村莊建筑物整齊率”方面項目前后沒有差別，不選用該指標。選用“灌排保證率”和“綠色植被覆蓋率”作為本項目的生態效益評價指標（表2）。

（3）運用DEA模型進行計算。在分析了土地整理規劃方案的輸入指標和輸出指標后，采用基于偏好的DEA模型進行方案比選，對輸出指標建立AHP判斷矩陣（式3）：

表2 各評價單元的輸入、輸出指標值Tab.2 Index values for input and output of each evaluation unit

表3 傳統DEA模型評價結果表Tab.3 Evaluation results of traditional DEA models

表4 帶AHP約束錐的DEA模型評價結果表Tab.4 Evaluation results of DEA models with AHP restraint cone

利用表1—2、式2—3的數據對每個評價單元分別建立線性規劃模型，并用單純形法求解，得到評價結果（其中表3結果為傳統DEA模型評價結果，表4為帶偏好約束錐的DEA模型評價結果）：

由表3—4可以看出，傳統DEA模型僅反映客觀數據，方案1、3的相對效率均為1；而帶AHP約束錐的DEA模型在考慮客觀數據的基礎上，加入決策者對輸出指標的偏好，只有方案3的相對效率為1。所以方案3為最有效方案，即灌溉采取提、蓄結合：一是利用現有渠道自流控制一部分田塊；二是黑水灘河兩側的二級階地從黑水灘河提水灌溉；在項目區東部和北部，沒有水源，只能從東、西干渠提水，并在高處修建蓄水池，自流灌溉。土地平整方式采取坡度為5°以下的坡地整理為水平梯田，坡度5°—25°整理為坡式梯田。

4 結語

土地整理項目規劃方案的選擇，涉及對投入和產出的多個指標進行測量、分析和評估，DEA方法是一種針對具有多指標投入和多指標產出的同類型部門進行相對有效性綜合評價的方法，能有效處理多輸入多輸出的復雜系統，同時給各輸出指標的權重施加約束以體現決策者的主觀偏好，實現了主觀與客觀的有機結合。基于此，本文建立了基于偏好DEA的土地整理規劃方案比選模型。通過對案例的分析表明，該方法可以有效地進行土地整理項目規劃方案的評價與優選。

（References）：

［1］高向軍.土地整理理論與實踐［M］.北京：地質出版社，2003：192-203.

［2］張貞，魏朝富，李萍，等.西南丘陵山區土地整理方案比選研究［J］.農業工程學報，2008，23（10）：98-105.

［3］盛昭瀚，朱喬.數據包絡分析理論方法應用［M］.北京：科學出版社，1995：15-19.

［4］葉義成，柯麗華，黃德育.系統綜合評價技術及其應用［M］.北京：冶金工業出版社，2006：237-246.

［5］王三喜，屈洋，黃建明，等.基于DEA模型的部隊編制方案評價［J］.系統工程理論與實踐，2006，26（4）：21-26.

［6］甄巧蓮.可拓優度評價法在土地整理規劃方案優選中的應用研究［D］.保定：河北農業大學，2005：12-17.

［7］翟有龍.土地開發整理規劃的目標體系及其確定依據［J］.干旱區地理，2004，27（2）：245-249.

Study on the Comparison and Selection of Land Reconsolidation Planning Schemes Based on DEA Model

HUANG Hai1，2,YANG Qing-wei2
（1.School of Resources&Environment,Southwest University,Chongqing 400716,China;2.School of River&Ocean,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China）

The purpose of the paper is to establish a scientific evaluation model for different planning schemes of land reconsolidation projects in order to provide reference points for the selection of schemes.Methods employed include data envelopment analysis,AHP and example verification.The results indicate:（1）efficiency values of three different planning schemes of land reconsolidation for Pianyan Town in Chongqing City are:0.95871,0.96881 and 1 respectively,which have been calculated via DEA method with AHP restraint cone;（2）scheme 3 is relatively effective.It is concluded that the DEA method with AHP restraint cone is a feasible approach for comparing and selecting land reconsolidation planning schemes due to its combination of objective analysis on data input and output from traditional DEA method and the subjective preference of decision maker.

land reconsolidation planning;evaluation model;data envelopment analysis;AHP

F301.2

A

1001-8158（2010）08-0066-05

2009-01-18

2010-06-04

國家自然科學基金資助項目（40871222）。

黃海（1972-），男，重慶人，講師，博士后。主要研究方向為土地評價與規劃、土地信息系統等。E-mail:lottery98@163.com