基于主成分分析法的低碳城市發(fā)展綜合評(píng)價(jià)

楊德志(遼東學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)院，遼寧丹東118001)

基于主成分分析法的低碳城市發(fā)展綜合評(píng)價(jià)

楊德志
(遼東學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)院，遼寧丹東118001)

研究低碳城市發(fā)展進(jìn)程問(wèn)題，采用主成分分析的方法.利用該方法對(duì)由經(jīng)濟(jì)發(fā)展、低碳技術(shù)、低碳環(huán)境以及低碳社會(huì)四大子系統(tǒng)、21個(gè)指標(biāo)的低碳城市評(píng)價(jià)體系進(jìn)行分析.根據(jù)上海市2000－2009年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)上海市低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到上海市的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平正處于不斷上升的狀態(tài)的結(jié)論.

低碳城市;層次分析法;發(fā)展進(jìn)程

“發(fā)展國(guó)家經(jīng)濟(jì)，建設(shè)綠色家園”是建設(shè)和諧社會(huì)的重要任務(wù)之一［1］.國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者紛紛研究低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的評(píng)價(jià)體系，對(duì)低碳城市的發(fā)展顯得尤為重要.在文獻(xiàn)［2］中，利用層次分析法建立了低碳經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系，該方法簡(jiǎn)單易行，但構(gòu)造判別矩陣的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值的取得過(guò)于主觀，不夠科學(xué).上述原因，通過(guò)主成分分析法篩選主成分，并結(jié)合主成分來(lái)定量評(píng)價(jià)低碳經(jīng)濟(jì)對(duì)上海城市發(fā)展的影響.

1 低碳城市評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

1.1 確定研究問(wèn)題的初始分析變量

低碳經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的21個(gè)初始指標(biāo)［3，4］:公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的滿意率、居民的低碳理念、人均公共綠地面積、綠化覆蓋率、單位生產(chǎn)總值二氧化硫排放量、單位生產(chǎn)總值化學(xué)需氧量排放量、R＆D占GDP比重、單位生產(chǎn)總值綜合能耗、單位工業(yè)增加能耗、機(jī)動(dòng)車(chē)保有量變化趨勢(shì)、工業(yè)廢水排放總量、工業(yè)重復(fù)用水量、污水處理率、歷年環(huán)境保護(hù)投入情況、歷年環(huán)境空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良率、人口自然增長(zhǎng)率、人均生產(chǎn)總值、對(duì)外開(kāi)放度、人均可支配收入、第三產(chǎn)業(yè)比重、外貿(mào)進(jìn)出口總額.

1.2 用相關(guān)矩陣來(lái)求主成分

模型數(shù)據(jù)來(lái)源，2000～2009年上海統(tǒng)計(jì)年鑒.用相關(guān)矩陣求主成分.求得21個(gè)指標(biāo)的特征根，如表1所示.

根據(jù)表1可以發(fā)現(xiàn)從指標(biāo)10開(kāi)始所有的指標(biāo)特征根非常接近0，因此認(rèn)為這21個(gè)指標(biāo)存在多重共線性.刪減指標(biāo)最后留9個(gè)作為分析變量.這9個(gè)指標(biāo)分別為:居民的低碳理念、人均公共綠地面積、綠化覆蓋率、單位生產(chǎn)總值二氧化硫排放量、單位生產(chǎn)總值化學(xué)需氧量排放量、R＆D占GDP比重、單位生產(chǎn)總值綜合能耗、單位工業(yè)增加能耗、機(jī)動(dòng)車(chē)保有量變化趨勢(shì).通過(guò)Matlab求得以上9個(gè)指標(biāo)的特征根，如表2所示.

表1 相關(guān)矩陣的特征根

表2 篩選的9個(gè)指標(biāo)的特征根

由于表2中各個(gè)指標(biāo)不存在非常接近0的特征根，因此可以認(rèn)為消除了多重共線性.

1.3 確定主成分及其表達(dá)式

本模型假設(shè)將特征根大于1指標(biāo)作為主成分，由表2可得主成分宜取兩個(gè)分別記為y1、y2.主成分y1、y2的方差和占全部方差的比例為96.66%.因此選取y1為第一主成分，y2為第二主成分，主成分基本上保留了原來(lái)指標(biāo)信息，這樣原來(lái)的9個(gè)指標(biāo)就轉(zhuǎn)化為2個(gè)新指標(biāo).通過(guò)Matlab軟件得到因子載荷矩陣如下表3所示.

表3 因子載荷矩陣

其中x1、x2、x4、x5、x6、x7、x8、x9分別代表居民的低碳理念、人均公共綠地面積、綠化覆蓋率、單位生產(chǎn)總值二氧化硫排放量、單位生產(chǎn)總值化學(xué)需氧量排放量、R＆D占GDP比重、單位生產(chǎn)總值綜合能耗、單位工業(yè)增加能耗、機(jī)動(dòng)車(chē)保有量.第i個(gè)主成分的系數(shù)，結(jié)果如表4所示.

表4 主成分系數(shù)

表5 2000～2009年的主成分得分

從表3中可以看出第一主成分的線性組合中正系數(shù)的大小基本相當(dāng)，所以可以看作x1、x2、x3、x6、x8的綜合變量，即低碳理念、人均公共綠地面積、綠化覆蓋率、R＆D占GDP比重、單位工業(yè)增加能耗的綜合效果.低碳理念展現(xiàn)低碳生活在社會(huì)中的普及度，人均公共綠地面積和綠化覆蓋率則體現(xiàn)了低碳環(huán)境指標(biāo)，R＆D占GDP比重和單位工業(yè)增加能耗兩種體現(xiàn)了政府和企業(yè)在低碳技術(shù)上的“投入—產(chǎn)出”，因?yàn)?個(gè)指標(biāo)系數(shù)基本相同，因此可以認(rèn)為第一主成分體現(xiàn)的是一個(gè)較為綜合的低碳經(jīng)濟(jì)指標(biāo).第一主成分的得分越高則說(shuō)明低碳經(jīng)濟(jì)的綜合效益越顯著［6］.

第二主成分中，正系數(shù)的指標(biāo)有低碳理念、單位生產(chǎn)總值二氧化硫排放量、單位生產(chǎn)總值化學(xué)需氧量排放量、單位生產(chǎn)總值綜合能耗、單位工業(yè)增加能耗.以上指標(biāo)體現(xiàn)的是低碳認(rèn)識(shí)普及度以及企業(yè)實(shí)際“低碳”措施效果，同時(shí)低碳理念和單位生產(chǎn)總值綜合能耗是兩個(gè)系數(shù)比較大的，因此可以認(rèn)為第二主成分是低碳經(jīng)濟(jì)的“成果”指標(biāo).第二主成分的得分越小，則說(shuō)明低碳經(jīng)濟(jì)的實(shí)施效果越好.兩個(gè)主成分包含的原始數(shù)據(jù)的信息總量達(dá)到了96.66%.這說(shuō)明這2個(gè)主成分代表原來(lái)9個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)社會(huì)的低碳經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)有足夠的把握.

根據(jù)上表4得到的主成分得分可以發(fā)現(xiàn)，第一主成分的得分是逐年遞增，第二主成分的得分基本上逐年遞減.即低碳經(jīng)濟(jì)在這10年當(dāng)中的效益是逐年遞增顯現(xiàn).本模型利用主成分y1、y2的線性組合，以主成分yk的方差貢獻(xiàn)率αk作為權(quán)數(shù)構(gòu)造一個(gè)綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為:F=0.85y1－0.11y2.將表4中2000～2009年的主成分y1，y2得分代入上述表達(dá)式，得到低碳城市發(fā)展的綜合得分的排名，如表6所示.

表6 2000～2009年上海低碳城市發(fā)展的綜合得分

圖1 2000～2009年上海低碳城市發(fā)展的綜合得分

2000～2009年上海低碳城市發(fā)展的綜合得分如圖1所示，可以更明顯的發(fā)現(xiàn)近10年低碳城市發(fā)展的趨勢(shì)基本處于快速的增長(zhǎng)，特別是在2002年到2003年和2008年到2009年的發(fā)展速度更大.

2 結(jié)論

通過(guò)主成分分析法建立了上海低碳城市發(fā)展進(jìn)程的評(píng)價(jià)體系和綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，利用該評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)上海城市發(fā)展進(jìn)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到上海近10年的低碳城市發(fā)展的趨勢(shì)基本處于快速的增長(zhǎng).

［1］李俊峰，馬玲娟.低碳經(jīng)濟(jì)是規(guī)制世界發(fā)展格局的新規(guī)則［J］.世界環(huán)境，2008(2):17－20.

［2］李曉燕.基于模糊層次分析法的省區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)探索［J］.華東經(jīng)濟(jì)管理，2010，24(2):24－28.

［3］中國(guó)科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組.2009中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告［M］.北京:科學(xué)出版社，2009:199－230.

［4］上海世博會(huì)事務(wù)協(xié)調(diào)局上海市環(huán)境保護(hù)局.中國(guó)2010年上海世博會(huì)環(huán)境報(bào)告［R］.上海:上海市環(huán)境保護(hù)局，2009:8－46.

［5］上海統(tǒng)計(jì)局.上海統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2009.

［6］何曉群.多元統(tǒng)計(jì)分析［M］.第二版.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社，2008.

(責(zé)任編輯:王宏志)

O242.1

A

1008－7974(2011)04－0007－03

遼寧省高等教育學(xué)會(huì)基金項(xiàng)目(GZYB09024)

2010－12－27

楊德志(1976－)，滿族，遼寧丹東人，碩士，遼東學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)院講師.