基于PCA—DEA方法的長江經濟帶城市群生態(tài)效率測度

許麗珍?葉長華

本文采用PCA—DEA方法，基于長江經濟帶城市群2006—2014年的數據，對其生態(tài)效率進行測度。研究發(fā)現，總體上，長江經濟帶城市群的生態(tài)效率逐年上升，但是各個城市群間生態(tài)效率存在明顯差距，表現為長三角、滇中、長中游、成渝、黔中城市群依次遞減趨勢。

一、研究背景

《關于依托黃金水道推動長江經濟帶發(fā)展的指導意見》指出：以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為統(tǒng)領，把保護、修復長江生態(tài)環(huán)境擺在首要位置，推動長江經濟帶建設成為生態(tài)文明的先行示范帶。當前，長江經濟帶生態(tài)文明建設已引起政府部門和學術界的廣泛關注。然而，僅2014年長江經濟帶發(fā)生256起環(huán)境污染事件，約占全國總數的54% 。早在1990年，“生態(tài)效率”就已被Schaltegger和 Sturm就提出，在經濟增長過程中必須關注環(huán)境污染問題，以達到經濟價值和環(huán)境效益的統(tǒng)一。此外，長江經濟帶橫跨我國東中西三大地區(qū)，包括長江三角洲、長江中游、成渝、黔中和滇中5大城市群。基于流域經濟特征，受自然地理位置、經濟發(fā)展水平等因素影響，長江經濟帶各城市群的生態(tài)效率存在較大差距，不利長江經濟帶的協同治理。為此，本文將對長江經濟帶2006—2014年的生態(tài)效率進行測度，以求在科學測度其生態(tài)效率的基礎上提出推動長江經濟帶綠色發(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年首次在中國提出了生態(tài)效率的概念，歷經20多年，有關生態(tài)效率的內涵趨于完善。通常認為生態(tài)效率是指每單位的生產消費過程中造成的對生態(tài)環(huán)境的影響，或者每單位產出的資源消耗量和對環(huán)境污染產生的排放量。生態(tài)效率本質上都是從“經濟”和“生態(tài)”兩個維度來研究，即通過減少對資源的消耗和降低對環(huán)境的影響以產生最大的經效益。

（二）生態(tài)效率的測度方法

測度生態(tài)效率的方法有三種：單一指標法、指標體系法和模型法。單一指標法就是產品與服務的價值和環(huán)境影響增加量的比率，即“投入/產出”的比值。指標體系法如戴鐵軍和陸鐘武（2005）從資源效率、能源效率和環(huán)境效率對高能源消耗企業(yè)的生態(tài)效率進行分析。白彩全等（2014）構建了生態(tài)環(huán)境效率、資源能源效益、經濟績效和循環(huán)經濟4個準則層以測度生態(tài)效率。而更多的是采用模型法，包括數據包絡分析模型、因子分析法和模糊層次分析法等來測量生態(tài)效率。本文借鑒馬勇、劉軍（2015）采用PCA—DEA的方法，在降低變量間相關性的同時，保存了變量的完整性，以求較科學地衡量長江經濟帶城市群的生態(tài)效率。首先運用PCA方法，對DEA方法的投入產出原始指標進行處理，將相關性大的原始指標進行PCA分析，提取適量主成分以反應原始指標最主要信息，之后再將處理后的數據代入DEA模型測度生態(tài)效率，力求使測度出來的長江經濟帶城市群的生態(tài)效率科學可信。

三、長江經濟帶城市群生態(tài)效率的測度與分析

（一）生態(tài)效率評價的指標體系構建及測度過程

1.生態(tài)效率的評價指標體系。生態(tài)效率的評價指標體系包括“投入”和“產出”兩個維度，投入指標主要是指在生產過程中主要投入的各相關變量；產出指標主要指該地區(qū)生產的產品或服務價值的總和。本文將環(huán)境污染（非合意產出）作為投入指標處理，在非合意產出指標中，將從環(huán)境污染和環(huán)境治理兩個方面進行綜合評價。各指標所包含的具體變量如下表所示：

2.生態(tài)效率測度的具體處理過程。本文首先用spss20軟件對長江經濟帶77個地級市各個年份的投入產出數據進行主成分分析，提取主成分后采用DEA2.1軟件對各個地級市的生態(tài)效率進行測度。以2006年數據為例，對PCA-DEA操作過程做詳細描述。

提取主成分之前，要對數據相關性進行檢驗，本文將測度生態(tài)效率的原始指標相關性進行檢驗，總體而言變量相關性在0.7—0.8之間，存在強相關性。

變量間存在較大相關性得到驗證后，就可以對投入變量進行主成分分析：先對數據做標準化處理；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度超過85%的標準，并結合因子載荷矩陣或旋轉后的因子載荷矩陣，據之分析提取的公因子的實際意義；最后輸出的因子得分系數矩陣就是提取的各個主成分。本研究對2006年各個城市的生態(tài)效率測度結果如下文所示。

根據輸出結果，KMO=0.81，一般KMO=0.7就可進行主成分分析，此外，sig.=0，即說明變量間存在相關性，進一步驗證主成分分析的可行性。

根據“公因子的提取按照累積方差貢獻度超過85%”的標準，本文對生態(tài)效率的相關指標提取了5個主要因子，5個主成分的累計貢獻率達到86.40%。

本文對1個產出項（國民生產總值）和5個投入項（5個主成分）進行規(guī)模收益不變的標準DEA模型估計。對比簡單的DEA模型，純粹的DEA模型測度出的長江經濟帶城市群的生態(tài)效率，有較多城市的生態(tài)效率為1，且結果存在高估，而對原始數據進行PCA-DEA處理后，各個城市的生態(tài)效率值區(qū)分度高，結果得到有效改善。

（二）長江經濟帶城市群生態(tài)效率測度結果分析

為研究長江經濟帶城市群2006年至2014年生態(tài)效率的變化趨勢，本文將長江經濟帶城市群每個年份的生態(tài)效率均值用散點圖表示，結合圖2，長江經濟帶城市群的生態(tài)效率逐年上升，尤其是從2010年開始，生態(tài)效率上升快，這可能與國家更加重視生態(tài)環(huán)境建設以及長江經濟帶各省市的努力有關。

本文將長江經濟帶77個城市按照所屬城市群歸類，計算出五大城市群在2006—2014年的生態(tài)效率均值，以對比長江經濟帶城市群的生態(tài)效率水平。如圖3所示，長江經濟帶五大城市群的生態(tài)效率大體呈逐年上升狀態(tài)，但是各個城市群間生態(tài)效率存在明顯差距，表現為長三角、滇中、長中游、成渝、黔中城市群依次遞減趨勢。長三角城市群每年的生態(tài)效率均明顯高于其他四個城市群，從生態(tài)效率具體值可以得出，在2012年以后長三角生態(tài)效率達到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）對比，還有較大差距，這也進一步證實長江經濟帶進行生態(tài)文明建設的必要性。

四、研究結論與政策建議

長江經濟帶城市群生態(tài)文明建設是我國一大發(fā)展戰(zhàn)略。本文基于PCA-DEA方法，研究了長江經濟帶城市群的生態(tài)效率，最終得出，總體上，長江經濟帶城市群的生態(tài)效率逐年上升，但是各個城市群間生態(tài)效率存在明顯差距，表現為長三角、滇中、長中游、成渝、黔中城市群依次遞減趨勢。基于研究結論，本文提出如下幾點建議：（1）生態(tài)效率水平高的城市應繼續(xù)發(fā)揮帶動作用，以促進鄰近地區(qū)生態(tài)效率水平的提高。通過產業(yè)轉移、經濟合作等模型，加強五大城市群間合作，以提升長江經濟帶城市群的生態(tài)效率水平；（2）在長江經濟帶“河長制”的基礎上，可以進一步發(fā)揮中央政府在生態(tài)效率的協調與監(jiān)督作用，以促進長江經濟帶城市群的生態(tài)協同治理，實現長江經濟帶生態(tài)環(huán)境建設的互利共贏。（作者單位為重慶大學公共管理學院）

作者簡介：許麗珍（1993-），女，福建漳州人，重慶大學公共管理學院產業(yè)經濟學碩士研究生。

葉長華（1982-），男，重慶榮昌人，重慶大學公共管理學院應用經濟學博士研究生。

基金項目：國家社會科學基金項目（15BJL115），重慶大學中央高校基本科研業(yè)務費重慶市重點研究基地項目（106112015CDJSK01JD14）。