基于雙目標漸進法的中國省域生態文明發展水平評估研究

解鈺茜，張林波，羅上華，楊嬌，李芬，王德旺

（中國環境科學研究院，北京 100012）

基于雙目標漸進法的中國省域生態文明發展水平評估研究

解鈺茜，張林波，羅上華，楊嬌，李芬，王德旺

（中國環境科學研究院，北京 100012）

本文構建了包含4個領域、10個目標、25個指標的省域生態文明發展水平評估指標體系。在對比和改進現有數據標準化處理方法的基礎上，提出雙目標漸進法對評價指標進行歸一化處理，并采用綜合加權指數法對2014年我國的31個省、自治區、直轄市的生態文明發展水平進行評估。結果顯示，我國生態文明發展水平較低，東南沿海地區生態文明發展水平高于中西部地區。總體來看，目前我國整體經濟社會建設成效顯著，但我國生態文明發展水平與預期目標及國際水平相比還有一定差距，因此在生態環境保護、工業污染控制、產業優化和資源高效利用方面還需加強。

生態文明發展水平；省域生態文明評估；雙目標漸進法；單目標漸進法； 極差標準化

一、研究背景

針對可持續發展和生態文明建設情況的評估，國內外一些機構、學者已從不同視角、不同尺度開展研究，如中國省域生態文明建設評價研究[1]、中國綠色發展指數研究[2]、全球環境績效指數（EPI）研究[3]等。這些評價研究的指標覆蓋廣、綜合性強，反映了不同國家、不同城市生態文明的發展狀況，但在具體指標數據標準化評估方法上仍存在不足，如極差標準化和Z-score標準化方法僅限于數據的無量綱處理，處理后的數據無實際含義。本研究提出雙目標漸進法的標準化方法，對比討論了其與極差標準化和單目標漸進法的差異，并在此基礎上對2014年我國31個省、自治區、直轄市（不包含香港特別行政區、澳門特別行政區和臺灣地區）的生態文明發展水平進行評估。

二、研究方法與數據來源

（一）指標體系構建

本研究結合我國生態文明建設的總體目標，以生態環境質量改善為核心，兼顧經濟、社會和環境領域的協調發展，遵守客觀性、可行性、綜合性、簡明性和合理性原則，綜合衡量生態文明建設各領域的整體協調程度，全面客觀地評價整個經濟社會的發展，構建包含4個領域、10個目標、25個指標的評估體系，對我國生態文明發展水平進行評估。具體指標體系見表1。

表1 生態文明發展水平評估指標體系

（二）評價方法及數據來源

本研究以2014年為評估年，以我國31個省、自治區、直轄市為評價單元。采用標準化方法進行無量綱歸一化處理，采用層次分析法對各層級指標賦予權重，并利用綜合加權指數法對生態文明發展水平進行評估，最終將生態文明發展水平得分劃分為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）。對評估指標中所涉及的社會經濟指標的原始數據優先選擇該年度中國統計年鑒、城市統計年鑒等統計數據，對環境保護、污染排放、污染治理等指標的原始數據優先選擇該年度環境統計年鑒的統計數據及遙感數據、環境監測數據等行業統計數據，此外,對個別指標的原始數據則采用對相關研究成果的引用，如生態環境質量指數、人均生態足跡等。權重及指標數據來源見表2。

綜合加權指數法公式如下：

表2 權重及指標數據來源

式（1）中，K為綜合評價指數,即生態文明發展指數；Wi為各指標權重；Aj為各指標標準化后值。其中，數據標準化方法參考現階段評估研究普遍采用的方法，列舉3種不同標準化方法，即極差標準化[5]、單目標漸進法[6]、雙目標漸進法，并著重對標準化的方法及結果進行比較研究。極差法采用指標數據的最大、最小值作為歸一化依據，單目標漸進法選用每個指標的唯一目標值進行歸一化處理，雙目標漸進法在單目標漸進法的基礎上進行了改進，選取設定不同目標值作為歸一化依據,具體標準化方法如下。

1.極差標準化

極差標準化方法是對原始數據進行線性變換，設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標準化映射成在區間[0,1]中的值X，其具體公式如下：

式（2）中，Aij為第i年的第j個評價指標數據標準化后的值；Xij為第i年的第j個評價指標的原始值；max(Xij)為第i年的第j個評價指標最大值；min(Xij)為第i年的第j個評價指標最小值。

2.單目標漸進法標準化

單目標漸進法標準化采用每個指標的唯一目標值作為參考，通過每個指標趨近目標值的程度，對相應指標的要求進行賦值（原理見圖1），其具體公式如下：

當Aij＜ 0時，取值為0；當Aij＞ 100時，取值為100。式（3）、式（4）中，Aij為第i年的第j個評價指標數據標準化后的值；Xij為第i年的第j個評價指標的原始值；S(Xij)為第i年的第j個評價指標標準值。

圖1 單目標漸進法標準化方法原理圖

3.雙目標漸進法標準化

雙目標漸進法標準化在單目標漸進法的基礎上進行了改進，設定2個不同目標值作為參考，通過每個指標趨近目標值的程度，對相應指標進行賦值。兩個目標值分別設定為A值和C值，A值即指標通過標準化后可獲得90分時所對應的數值，C值即指標通過標準化后可獲得60分時所對應的數值。A值和C值的選擇主要依據我國及各部門行業標準中的相關規定、國家相關規劃或其他要求、國內外同發展水平城市的現狀值,如本次評估主要參考《國家生態文明建設示范縣、市指標（試行）》（草案）《城市園林綠化評價標準》《生態縣、生態市、生態省建設指標（試行）》《到2020年化肥使用量零增長行動方案》《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》和《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年）》等文件，及世界銀行有關中高等收入、高等收入國家的2014年數據，具體目標值的選取見表3。對于部分無法找到確切參考依據的指標，將依據指標數據的統計學分布特征，即選取各指標原始數據按順序排列時，位置在整體數據60%位置的數值作為C值、90%位置的數值作為A值（原理見圖2）。其具體公式如下：式（5）中，當 Aij＜ 0 時，Aij取值為 0；當 Aij＞ 100 時，Aij取值為100。其中，Aij為第i年的第j個評價指標數據標準化后的值；Xij為第i年的第j個評價指標的原始值；SA(Xij)為第i年的第j個評價指標標準值A值；SC(Xij)為第i年的第j個評價指標標準值C值；SA為此評價指標標準值A值對應分數（90分）；SC為此評價指標標準值C值對應分數（60分），為某一指標每增加（或減少）時對應賦分值的增加（或減少）。

圖2 雙目標漸進法標準化方法原理圖

三、結果與討論

（一）不同評價方法評估結果對比及分析

本研究對3種標準化評估結果進行對比，以評估研究中普遍采用的極差法作為參照，分別對比單目標漸進法和雙目標漸進法的差異，結果對比見表4、表5。

從3種標準化方法的計算原理來看，極差標準化等主要以數學原理為依據的標準化方法僅對指標原始數據進行無量綱的歸一化處理，即計算得出每個數據在各自評估數據范圍內的定位（順序），但處理后的數據無實際含義。而目標漸進法由于參考國內行業標準、規劃目標值、國際同水平值等相關指標要求，或直接給定了每個指標的實際目標值，且本研究首次提出的雙目標漸進法定義了值（見評價方法中“雙目標漸進法”公式），即指標原始數值每增加（或減少）多少，對應標準化后所得分數增加（或減少）多少，也就是規定了指標原始值與標準化值的變化關系，故此方法在滿足無量綱化數據處理的同時兼具實際得分情況，可判定最終評估結果得分能否反映實際生態文明的發展水平，或是否符合我國或世界相應的發展水平。雙目標漸進法還提出了指標目標值在無規定的參考要求時如何選取目標值，即可以根據每個指標數據統計學分布特征設定目標值，解決了目標漸進法評估中指標目標值的取值問題。

表3 目標值的選取

從3種標準化方法計算評估結果的數據統計學特征來看，生態文明發展水平各省平均值以雙目標漸進法評估的得分最高，其次是單目標漸進法、極差標準化法； 3種方法計算得出的平均值與中位值之差均較小，其中，以雙目標漸進法的計算結果之差最小。從評估結果的分布情況來看，極差標準化法計算結果的數據離散度較大，數據分布區間為38.05～85.29分，單目標漸進法計算結果的數據離散度較小，數據分布區間為47.34～69.85分，雙目標漸進法計算結果的數據離散度適中，數據分布區間為49.07～73.79分。

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

綜上所述，目標漸進法比普遍采用的極差標準化方法得出的指標歸一化結果更具有實際意義，且雙目標漸進法比單目標漸進法更具科學性。

表4 三種標準化方法評估結果對比

（二）基于雙目標漸進法的生態文明發展水平評估結果分析

本研究最終選取雙目標漸進法對2014年我國31個省、自治區、直轄市生態文明發展水平進行評估，評估結果見表6。結果顯示，2014年我國生態文明發展水平平均得分為59.73 ，屬于D級，其中，沒有生態文明發展水平達到A級的地區，生態文明發展水平達到B級的僅有浙江省和廣東省2個地區，占全國國土面積的2.97%；達到C級的地區，有14個，包括福建省、海南省等地區，占全國國土面積的23.45%；達到D級的地區有14個，包括江蘇省、內蒙古自治區等，占全國國土面積的69.08%；達到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%以上的地區生態文明發展水平得分未及格（60分以下為未及格）。總體來看，我國生態文明發展水平較低。

表5 三種標準化方法評估結果統計學特征

從空間分布情況看，我國東南沿海地區生態文明發展水平略高于中西部地區。從4個評價領域層來看（見圖3和表6），各省、自治區、直轄市平均綠色生活得分較高，為71.24分，綠色生產得分較低，為53.25分；其中，B級地區除綠色治理領域得分較低，其他領域得分均超過70分，發展較為均衡；C級地區的綠色生活得分較高，綠色環境和綠色治理得分均在60～70分，但綠色生產得分較低，是該地區的突出短板；D級地區除綠色生活得分在60分以上，其他領域得分均為60分以下；E級城市4個領域得分均較低，導致該地區生態文明發展水平最低。此外，從評價指標體系中的10個目標層來看（見圖3），各省、自治區、直轄市城鎮人居指數、環境質量指數和污染治理指數平均得分均較高，分別為82.31分、72.65分和70.52分，但污染排放指數、建設績效指數、資源效率指數平均得分均較低，分別為42.22分、49.11分和50.71分。綜上所述，我國生態文明發展水平與我國預期目標及國際水平還有一定差距，雖然在社會經濟生活方面有一定基礎，其中一些一線城市已達到國際中高收入或高收入國家的水平，我國整體經濟社會建設成效顯著，但在生態環境保護、工業污染控制、產業優化、資源高效利用方面還需進一步加強，以實現生態文明建設各領域的均衡發展。

圖3 各領域層和目標層雷達圖

表6 各評價等級生態文明發展指數及各領域得分

[1] 嚴耕, 吳明紅, 樊陽程，等. 中國省域生態文明建設評價報告(ECI 2015) [M]. 北京:社會科學文獻出版社, 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] 北京師范大學經濟與資源管理研究院,西南財經大學發展研究院，國家統計局中國經濟景氣監測中心. 2014中國綠色發展指數報告：區域比較 [M].北京: 科學出版社, 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] 董戰峰, 張欣, 郝春旭. 2014年全球環境績效指數(EPI)分析與思考 [J]. 環境保護, 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.

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

[6] 董戰峰, 郝春旭, 李紅祥, 等. 2016年全球環境績效指數報告分析 [J]. 環境保護, 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獻標識碼A

2017-06-16；

2017-07-03

張林波，中國環境科學研究院，研究員，主要研究方向為生態文明建設、生態資產核算等；E-mail: zhanglb@craes.org.cn

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

本刊網址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.04.010