基于因子分析的現代農業發展水平研究——以河南省為例

曹瀟雷，董 燕

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基于因子分析的現代農業發展水平研究——以河南省為例

曹瀟雷，董 燕*

（昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093）

河南省作為農業大省，研究現代農業發展現狀對推動河南農業的發展具有重要的意義。近年來現代農業缺乏科學評價指標體系，利用歸納總結和因子分析等方法構建現代農業發展指標體系。本文采用多元統計分析中的因子分析方法，選取了河南省2005-2016年的9個農業指標構建指標體系，對各年份進行打分排名，得出河南省現代農業正處于穩步快速發展階段，并對現代農業提出合理化的建議。

河南省；現代農業；因子分析

0 引言

河南省有著悠久的歷史和農業生產條件，作為中華民族的發祥地，不但是我國的第一農業大省，而且也是第一糧食生產大省，在我國歷史上具有“中原熟，天下定”的說法。如何在快速發展的經濟狀態下，推動農業現代化的發展，對推動我國農業現代化發展以及河南省現代化農業發展都具有極其重要的意義。農業現代化是農業發展的根本方向，是實現農業提質增效的必由之路，也是實現“四化同步”的關鍵所在[1]。根據河南省農業發展現狀，本文選取了9個與農業現代化相關的指標，收集2005年到2016年《河南省統計年鑒》中的數據，對農業現代化狀況進行分析，并提出合理化的建議。

1 河南省農業發展現狀

1.1 農民生活質量

自從2005年以來，河南省農民收入水平不斷提高，2005年河南省農村居民家庭人均純收入2870.58元，2016年河南省農村居民家庭人均純收入18087.79元，農民人均純收入呈直線上升的趨勢。2016年河南省農村居民人均可支配收入1.1696萬元，較之2015年上升843.88元，增幅7.8%，增長速度更是連續超越城鎮居民，城鄉居民收入比從2010年的2.65∶1縮小至2015年的2.36∶1[2]。農村人民生活質量明顯提升，社會公共服務也有了很大的改善。

1.2 農業產業結構完善

“十二五”以來河南省積極構建農業現代化體系，深入推進農業供給側結構性改革，促使農業綜合生產力穩步提升[3]。到2016年底，河南省糧食產量位居全國第二、花生的產量位居全國第一，蔬菜產量位居全國第三，全河南省的肉類產量位居全國第二，農產品產量保持穩定。

1.3 農業科技水平提高

河南省積極推進農業發展，采用先進科學技術來促進農業的發展，現代農業生產力水平得到有效的提高。2011年到2015年，在農業科技創新方面，河南省涌現出166名科技創新人才，獲得多項科學技術獎。到2016年底，在農業方面，利用科學技術培養出300多個農業新產品，科學技術貢獻率達到57.8%。河南省的科技化水平不斷提高。

1.4 農業產業水平提高

河南省積極改變傳統農業發展理念，通過與第一、第二、第三產業相結合來促進農業的快速發展。自2012年以來，河南省糧油加工轉化率從70%提高到81.5%，主食產業化率從15%提高到32%，農業產業化水平顯著提高。

2 評價指標體系

農業是國民經濟發展的基礎，農業現代化過程是不斷發展變化的，它是從相對落后的傳統農業發展到具有先進技術水平的現代化農業。不同的時代，不同的區域，農業現代化所具備的涵義也會有所區別，它已經不再局限于農業生產條件、技術以及組織管理實現現代化，還涵蓋了優化資源配置與相關的制度體系[4]。一般來說，要選擇一個數據集合中的頻繁數據集，則需要自定義評估標準[5]。在進行因子分析之前需要進行評價指標體系的構建。本文選取《河南省統計年鑒》中的農村居民家庭人均純收入（元）、耕地面積（千公頃）、鄉村人口（萬人）、農業機械總動力（萬千瓦）、灌溉面積（千公頃）、固定資產投資（億元）、農村居民家庭人均生活消費支出（元）、糧食產量（萬噸）、農業總產值（億元）、建成區綠化覆蓋率（%）的10個指標，計算出人均耕地面積（公頃）和單位耕地面積有效灌溉率（%），與其他指標相結合構建評價指標體系。在現代化農業評價中，還有很多影響評價的指標，但是有些指標難以有效的利用分析，所以就不考慮在內。評價河南省現代化農業發展的9個指標如表1所示。

表1 河南省現代化農業發展水平指標體系

Tab.1 Index system of modern agricultural development level in henan province

3 研究方法

目前，數據挖掘技術中使用范圍最廣、頻率最高的要數主成分分析法、關聯規則和聚類法[6]。因子分析方法最早在1904年提出，是由心理學家Chales Spearman發現的，它是將具有錯綜復雜關系的變量綜合為幾個數量較少的因子，從而發現因子和原始變量之間的關系，根據變量之間的關系可以將其分類[7]。因子分析是從許多的變量中提取隱藏的或者共性因子，將許多變量歸結為一個因子，以減少變量的數目，并檢驗變量間的關系的統計技術。因子分析在損失較少原始數據信息的前提下，可以用比較少的綜合指標來代替較多的原始指標，達到對原始變量的重新分類和降維效果[8]。聚類的關鍵在于尋找一個可以量化兩個數據對象之間相似性的函數[9]。聚類分析（cluster analysis）是數據挖掘領域中最為常見的技術之一[10]。但是，K-means算法的聚類結果對初始聚類中心的依賴性導致聚類結果不穩定，并且僅依據對象間的歐式距離而忽略數據對象不同屬性對對象間差異程度的影響也使得K-means算法的聚類精確度降低[11]。因此采用因子分析的方法，假設對例樣本中觀測個指標，即1,2,3,…,X，得到觀測數據。通過這些觀測數據， 根據各指標間的相互聯系，從中找出一個或者幾個具有代表性的因子，找出的因子能夠解釋其他指標之間的相關性。詳細的因子分析模型如：

可觀察隨機變量=(1,2,…,X)，均值向量()=0，協方差Cov()與相關矩陣R相等。

不可預測的向量=(1，2，…，m)（≤），均值()=0,協方差矩陣Cov()=1，即向量的各分量是獨立的。

=(1,2,…,e)與相互獨立，且()=0，的協方差矩陣是對角矩陣，即之間是相互獨立的。

因子分析的模型：

因子分析模型的因子是正交的，并且是針對變量進行分析的，因此模型也叫做型正交因子模型。

矩陣公式為：=+

本文從中選取了9個與農業經濟現代化相關聯的指標，利用河南省統計局2005年到2016年的數據，具體原始數據如表2所示。

4 分析過程及結果

4.1 判斷是否適合因子分析

經過spss軟件分析首先得到如下表3所示。

表2 2005-2016年各指標的原始數據

Tab.2 Original data of indicator from 2005 to 2016

表3 KMO和Bartlett的檢驗

Tab.3 Test of KMO and Bartlett

在進行實證分析之前，首先要對樣本數據做標準化處理[12]。從表3中可以看出檢驗結果中KMO度量值為0.832，根據Kaiser給出的KMO度量標準,0.8—0.9表示為很適合，Bartlett的球形度檢驗的Sig為0.000，小于效度檢驗顯著水平0.05，適合進行因子分析。

4.2 計算原始數據的特征值和貢獻率，提取主因子

公因子方差表示各變量中所含原始信息能被提取的公因子所表示的程度，提取比例越高，解釋力越強[13]。如表4所示，采用因子分析法，運用spss軟件進行因子分析，從表4種可以看出只有第一個因子的特征值大于1，特征值為7.664，提取一主因子，可以解釋原始變量總方差的85.157%，能夠體現出原始數據的85.157%的信息，變量的信息丟失較少，具有代表性。因此可以使用一個因子進行分析，將9個指標轉換成1個指標構建河南省農業現代化發展水平原始指標。

4.3 成分矩陣a

從表5可以看出所有的因子都被分為一組，其數值大部分都是大于0.5，只有單位面積有效灌溉率為-0.567，由于數值的客觀性，故其主觀認為河南省現代農業發展能力水平。

表4 解釋的總方差

Tab.4 Explaining of the total variance

表5 成分矩陣a

Tab.5 Component matrixa

4.4 計算因子得分

利用回歸法估計因子得分系數，并輸出因子得分系數[14]，如表6所示。

表6 成分得分系數矩陣

Tab.6 Ingredients of score coefficient matrix

從表6中可以看出，各個因子的得分基本都是相近的，只有X4單位耕地面積有效灌溉率與其他數據有較大差異，這說明選取的指標對河南省現代農業發展水平有一定的影響。根據表6的成分得分系數得出因子的得分函數為：

1=0.1261+0.1282+0.1173-0.0744+0.1255+ 0.1246+0.1247+0.1298+0.1269

根據上述的因子得分系數函數，用方差貢獻率作每個共因子的權數，進行加權處理后，得到每個年份因子最終得分，按最終得分的多少進行排序，以反映各個年份經濟發展的差異[15]。從而計算出綜合因子得分函數=0.851571,則可以得到河南省各個年份綜合排名如表7所示。

表7 得分及排名情況

Tab.7 Situation of score and ranking

根據表7所得到的2005年到2016年份的因子得分以及排名，繪制出表示河南省現代農業發展現狀的動態曲線圖，如圖1所示。

圖1 綜合得分曲線圖

從圖中可以看出，因子綜合得分是逐年增加的，表明本文所選取的指標都是與河南省現代農業發展水平呈現正相關性的。2016年的得分為1.26，發展水平最高。綜合表7和圖1以看出，每個年份的綜合得分都不相同，并且表現為逐年增加的趨勢，2016年的綜合得分值最大，說明河南省加快推進了農業的發展，增大了對農業的投入力度，并取得了顯著的效果。從圖1中可以看出從2005年開始，河南省現代農業發展呈現穩步上升，表明政府部門優化了對農業的管理，對自然環境進行了保護。且從2008到2009年的曲線的上升程度可以看出，這一年河南省加強了對農業管理，政府加大了對農業的扶持力度，特別是2008年北京奧運會以來，對生態環境的保護、資源的有效利用也上升了一定程度。直到2016年雖然發展趨勢有所減緩，但是還是呈現穩步增長的趨勢。

5 結論

通過對河南省2005年到2016年現代農業發展水平的研究發現，河南省農業發展一直處于上升發展的階段，從農民生活水平和農業產量可以看出現代化的發展進程，推動了相關農產品產業的發展。河南省承受巨大的人口壓力，還需要加大對農業的投入力度，隨著科學技術的不斷發展，在如今信息和數據爆炸的時代，未來農業發展還需不斷優化管理，重視農業與其他產業相融合，加強農業環境的保護和治理，促進農業又好又快發展。

在研究過程中，所選取的指標都是與現代農業發展呈正相關關系，選取指標具有一定的主觀因素。同時，指標的選取有一定的局限性，不能夠全面的反映現代農業發展水平，指標數量不足，缺少部分研究數據，并且只是對河南省現代農業發展的各個年份做縱向分析，并沒有對各市或其他省份進行系統的比較性研究。只是大體對河南省近幾年的農業發展現狀進行簡單的研究，指標數據還不夠完善，需要不斷優化，還需要進行更近一步的研究。

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Research on the Development level of Modern Agriculture Based on Factor Analysis-A Case Study of Henan Province

CAO Xiao-lei, DONG Yan*

(Faculty of Land and Resources Engineering Kunming University of Science and Technology. Kunming 650093)

Henan Province as a large Agricultural Province, It is of great significance to study the present situation of modern agriculture to promote the development of Henan agriculture.In recent years, modern agriculture lacks scientific evaluation index system, constructing the Index system of Modern Agricultural Development by means of Inductive Summary and Factor Analysis. The factor analysis method in multivariate statistical analysis is used in this paper. This paper selects nine agricultural indicators from 2005 to 2016 in Henan Province to construct an index system, rank year by year, It is concluded that Henan's modern agriculture is in a steady and rapid development stage. Some suggestions on rationalization of modern agriculture are put forward.

Henan province; Modern agriculture; Factor analysis

TP391.41

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.12.033

曹瀟雷(1993-)，男，碩士研究生，研究方向為地理信息技術與開發應用。

董燕(1974-)，女，副教授，碩士，研究方向為GIS開發與應用。

曹瀟雷，董燕. 基于因子分析的現代農業發展水平研究——以河南省為例[J]. 軟件，2018，39（12）：146-150