基于數據包絡分析（DEA）模型的牧業旗縣三生空間結構績效評價方法與實證

榮麗華 李伊彤 王彥開

摘要：草原牧業旗縣三生空間結構迥異于農業發展地區，通過空間結構績效評價，探求影響該類地區發展的主要因素，對提升牧區人居環境、加快經濟發展具有重要意義。本文以內蒙古錫林郭勒盟鑲黃旗2006—2017年三生空間為牧業旗縣三生空間結構績效評價研究對象，構建包含6個子目標層16項評價因子的績效評價體系，通過熵權法加權計算子目標層評價分值，對子目標層得分采用CCR模型進行數據包絡分析（DEA），發現有效DEA數目眾多，無法進行排序，因此在CCR模型基礎上采用超效率模型進行績效值排序。通過評價得出結論：（1）牧業旗縣三生空間績效投入產出是政策與自然環境雙重作用結果；（2）鑲黃旗三生空間績效呈現整體上升趨勢，但2015年受到自然、政策因素影響，出現陡然降低的情況；（3）牧業旗縣發展較為緩慢，有效DEA數目眾多，需要進一步采用超效率模型進行績效排序。

關鍵詞：三生空間；空間結構績效；數據包絡分析；超效率模型；牧業旗縣；鑲黃旗

doi：10.3969/j.issn.1009-1483.2019.11.014 中圖分類號：TU982

文章編號：1009-1483（2019）11-0089-07 文獻標識碼：A

DEA Model Based Ecological-Production-Living Space Performance Evaluation Method and Empirical Study in Animal Husbandry Area

Rong Lihua， Li Yitong， Wang Yankai

[Abstract] The spatial structure of ecological-production-living space in animal husbandry area is different from that in agricultural development area. Through the evaluation of spatial structure performance， it is of great significance to explore the main factors affecting the development in these areas in order to improve the living environment and accelerate economic development. The case of Xianghuang Banner， Xilingol League in 2006-2017 is used as the research object of the ecological-production-living space performance evaluation in the animal husbandry and county. This ecological-production-living spatial performance evaluation system constructs sixteen evaluation factors from six sub-target layers. The evaluation score of the sub-target layer was calculated by weighting the entropy weight. Using the CCR model for DEA analysis of the sub-target layer， it is found that the number of effective DEAs is too large to be sorted. Therefore， the CCR model based on the super-efficiency model is used for ranking performance values. The conclusion is drawn through the evaluation： （1） The input and output of ecological-production-living spatial performance in the animal husbandry and county are the results of the dual effects of policy and natural environment.（2） The performance of the ecological-production-living space in Xianghuang Banner， Xilingol League showed an overall upward trend， but in 2015 it decreased which was affected by natural and policy factors. （3） The development of ecological-production-living space in animal husbandry area is relatively slow， and the number of effective DEA is large. It is necessary to adopt the super-efficiency model for performance ranking in further study.

[Keywords] ecological-production-living space； spatial performance； DEA； super efficiency model； animal husbandry area； Xianghuang Banner

引言

空間結構績效是空間發展內在作用機制下物質表現形式所產生的生態、經濟、社會等諸多方面的效益[1-4]。空間結構績效研究主要是從不同維度進行評價體系的構建，通過績效評價探求空間結構的內在影響因素，以及提出相應的績效優化策略，通過對相關研究進行梳理，發現現階段該領域主要分為4個研究維度：生態環境維度、社會經濟維度、土地利用維度、公共政策維度[1，3-8]。對于牧業旗縣而言，空間結構績效評價相關研究較少，現階段該類地區相關評價研究主要是從生態、經濟、社會、現代化建設等方面進行。牧業旗縣作為北疆生態屏障的重要組成單元，生態安全及生態恢復問題成為影響該類地區人居環境的重要因素，為應對生態問題相繼出臺“生態補償”“退牧還草”等相關生態政策，并以生態政策為導向對社會及生態恢復能力進行評價[9-10]。牧業旗縣地處我國西北部地區，屬經濟欠發達地區，經濟發展效率關系到牧業旗縣基礎設施建設、公共服務能力等居民基本生活保障設施的建設，由此引入管理學中績效評價的思路對內蒙古地區社會經濟發展進行評價[11-13]。相關研究注重以單要素為核心進行評價，但城鄉空間是經濟、社會、政策等要素的物質空間載體，如何高效地配置各方面投入與產出，成為了優化空間結構的核心問題。

牧業地區作為自然和人類及政策共同作用的復雜系統，三生空間結構是否合理關系到草原地區能否實現可持續發展。20世紀以來隨著工業化與城鎮化進程的加快，草原牧區原有“逐水草居”的生活生產方式受到沖擊，在以經濟為導向的發展思路下牧業旗縣生態環境安全受到威脅。隨著生態文明建設的快速推進，牧業旗縣需從過去經濟導向下的發展模式轉變為三生協同的發展模式，通過綜合性評價發現影響牧業旗縣的關鍵因素，構建合理的三生空間結構。本文借鑒空間結構績效評價的思路，從投入產出角度對牧業旗縣生態空間、生產空間、生活空間結構績效進行評價研究，結合相關政策因素分析牧業旗縣三生空間結構績效成因，為該地區三生協同發展思路提供依據。

1牧業旗縣三生空間的特征

生態空間是自然環境本底，承擔生態服務功能的空間載體，為任何生產生活活動有序進行的前提條件；生活空間是人類進行吃、穿、住、行、用及進行日常交往的場所；生產空間是居民從事勞動活動從而創造經濟價值的物質空間。生態環境是一切活動的前提，社會生活適度宜居是“三生空間”協調發展重要紐帶[14]。對于牧業旗縣而言，三生空間融合關系更為緊密。生態空間一方面提供了畜牧業生產所需的牧草、水源等牧業生產資料與工礦業生產所需的礦產資源、場所條件、氣候環境等條件，另一方面在保障傳統的游牧生活的同時孕育草原文化，是草原地區發展與進步的基礎；生活空間是人類在草原地區繁衍生存的空間載體，是草原文化弘揚傳承的承載點，生活空間質量一方面受到自然生態環境的影響，另一方面受到生產力條件的制約，生活空間的布局、承載的人口等因素影響著草原生態環境的好壞，同時為草原生產活動所需勞動力提供休閑、娛樂、居住所需的物質載體；生產空間是草原地區發展的經濟基礎，其規模與承載力大小在受到生態空間制約的同時又反作用于生態空間，影響著草原生態系統能否良好運行，同時生產空間效益是牧區人居環境的經濟基礎與保障。牧業旗縣三生空間存在交集，相輔相成，相互依托，相互制約。自然生態環境承載著草原地區經濟發展與文化生活，產業發展程度、文化生活水平反作用于自然生態本底，三者是一個有機體，牧業旗縣三生空間協調布局，是實現可持續發展的關鍵環節。

2牧業三生空間績評價體系構建

2.1研究區概況及數據來源

鑲黃旗位于內蒙古自治區中部、錫林浩特市西部、北鄰蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，東鄰正鑲白旗，南部與西部分別與烏蘭察布市化德縣、商都縣接壤。地理位置處于東經113°22至114°45、北緯41°56至42°45，全旗總面積5137.26km2，可利用草場面積4889km2。全旗下轄2鎮、2蘇木、61個嘎查。文貢烏拉蘇木與寶格達音高勒蘇木以牧業發展為主導，巴音塔拉鎮以工礦業結合農牧業發展主導，具有不同類型牧業旗縣的代表性特征。

本研究經濟產業數據來源《鑲黃旗統計年鑒（1986—2017）》與歷年政府工作報告及相關部門訪談，氣象數據來源于鑲黃旗氣象局2000—2017年監測數據。植被覆蓋度通過遙感影像圖反演得到，進行統計后采用均值，牧草地草量通過CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）對地區初級生產力（NPP）進行計算，從而推算產草量。

2.2績效指標選擇

對于牧業型旗縣而言，生態環境脆弱、人地關系緊張、設施水平低下、經濟發展滯后，由于生產生活方式由游牧變為定居，加之草原工業化的無序進行，草場退化現象及草原沙漠化現象明顯，隨著生態文明建設的快速推進與北疆生態安全屏障戰略的提出，現階段牧業旗縣要以生態環境恢復與人居環境提升為主要任務[15-18]。因此生態空間結構績效評價主要從生態治理力度與環境治理成效兩方面進行；生活空間結構績效指標因子選取以生活設施完善程度、居民生活便捷程度為切入點；牧業生產空間結構績效以牧業發展潛力與牧業發展程度為維度。空間結構績效評價分為橫向評價與縱向評價，橫向評價是對同一時間段不同評價單元的評價，縱向評價是對同一評價單元不同時間段的評價，本研究采用縱向評價思路，以每個年份為決策單元（DMU），對鑲黃旗2006—2017年空間結構績效進行評價。

牧業旗縣經過長期的演進，形成一定地域內典型的空間特征，空間結構績效評價指標體系和評價方法以現有的空間結構績效評價模式為基礎，摒除城市或農村因素，融合草原地區地域、民族、文化等牧區特有因子，借鑒草原社會—生態系統恢復能力評價[10]、經濟社會發展水平評價[11，13]、生態畜牧業評價等[13]相關評價指標體系及因子，構建空間結構績效評價指標體系，找出能夠體現空間行為高效、集約、公平的核心要素和關鍵性問題。根據前人研究及已有數據，建立空間結構績效評級因子庫。通過專家意見及調研實踐，本著科學性、系統性、地域性、可操作性與精簡性的原則，根據牧業旗縣三生空間特征選擇績效指標（見表1）。

（1）牧業旗縣風沙侵蝕嚴重、草原沙漠化現象嚴重，由于過去粗放式的發展模式，導致現階段生態問題嚴重，因此牧業旗縣生態空間結構績效評價以環境治理為切入點，以生態治理力度為投入，選取沙源治理面積、造林面積為評價因子；生態治理成效為產出進行評價，選取植被覆蓋度、風沙日天數、土地荒漠化面積比例為評價因子。

（2）牧業旗縣以第二產業為主導產業，因此以畜牧業發展為切入點，進行生產空間結構績效評價，以畜牧業發展潛力為投入，選取18～60歲勞動力占比、牧草地單位面積產草量為評價因子；畜牧業發展程度為產出，選取載畜量（羊單位）、牧民年均純收入、第二產業人數為評價因子。

（3）牧業旗縣生活空間結構績效主要體現在設施的完善程度，因此以生活設施完善程度為投入，選取人均建設用地規模、人口密度、社會固定資產投入、草原書屋配置數為評價因子；居民生活便捷程度為產出，選取城鎮化水平、人均交通性道路長度為評價因子。

2.3數據處理及權重確定

2.3.1指標標準化

由于績效評價指標中存在不同量綱，在進行評價之前首先需將指標進行標準化處理，由于各項指標對系統產生的影響有正向與負向，即將正向指標與負向指標進行分別標準化處理。

正向指標標準化，采用公式如下：

2.3.2權重的確定

空間結構績效評價中權重的確定方法有層次分析法[3，5]、主成分分析法、環比打分法，本研究采用熵權法[6]，利用原始數據的內部變化規律客觀賦權，從而計算得分。熵權法具備兩點優勢：一是消除了認為評分過程中的主觀因素；二是避免了主成分分析可能得到的負值，更加明確地表現了牧業旗縣空間效率，方便進一步計算的需要，熵權法確定權重公式為：

3牧業旗縣三生空間績效評價方法

在空間結構績效評價中的方法模型有，“壓力—狀態—響應”模型[7-8]、AHM—熵權復合權重法[6]、數據包絡分析（DEA）[9-10]、模糊評價法[3]等。本研究通過加權得出子目標層得分，采用數據包絡分析（DEA）對子目標層得分進行包絡分析，從而對決策單元（DMU）進行相對效率的計算。

3.1DEA的CCR模型

DEA是對多個輸入、多個輸出決策單元（DUM）進行相對效率評價的方式，DEA模型方法不需要事先對決策單元（DUM）做出假定，從而確定具體投入產出函數形式，該模型通過投入與產出的值，利用線性規劃方法估計生產前沿邊界。決策單元（DUM）投入值和產出值組合落在生產前沿的邊界上，決策單元（DUM）的相對效率值為最大值（其值為1）。落在生產前沿的邊界下，決策單元的相對效率無效（其值大于0且小于1）。CCR模型是數據包絡分析的一種，由美國運籌學家Charnes、Cooper和Rhodes在“相對效率評價”的基礎上提出的，CCR模型建立在規模報酬不變的假設下[19-22]。

2009年鑲黃旗三生空間結構績效θ小于1，為非有效DEA，且存在投入冗余與產出不足，說明牧業發展潛力、生活設完善程度投入冗余，環境治理成效產出不足；2015年鑲黃旗三生空間結構績效θ小于1，為非有效DEA，生態治理力度投入冗余，但是環境治理成效產出不足，生活設施完善程度投入冗余；2016年鑲黃旗三生空間結構績效θ小于1，為非有效DEA，環境治理成效產出不足，生活設施完善程度、畜牧業發展程度投入冗余。其他年份鑲黃旗三生空間結構績效等于1，處于規模效益不變狀態（見表3）。CCR模型對于DEA有效的DUM的效率無法進行排序，因此使用DEA超效率模型對有效DUM進行排序。

3.2 DEA超效率模型

對于無效率DUM，θ為1不同可進行排序，而對于處在前沿面上DUM，由于其θ為1，故無法進行排序，也無法做出進一步的評價與比較。為將無效DEA進行排序，Anker and Gifford將DUM分離出參考效率前沿面，在CCR模型的基礎上構建超效率DEA模型測算有效DEA效率[19-21]。模型如下，并得出鑲黃旗三生空間結構績效評價結果排序（見表4）。

4研究結論分析

4.1鑲黃旗三生空間發展狀況分析

通過加權評價，可以得知鑲黃旗從2006年起加大對生態環境治理的投入力度，環境治理成效也隨之穩步提升，2015年鑲黃旗出現旱災，政府對生態治理力度仍然加大，但環境治理成效不明顯；由于旱情導致草場質量下降，產草量降低，畜牧業發展程度受到負面影響，但政府通過抗旱補貼的發放使得牧民生活得到保障，隨著2016—2017年環境治理與雨水量的增加及“增羊減牛”政策的初見成效，畜牧業發展程度效率逐步增加；全旗生活設施逐步完善，下轄蘇木（鄉鎮）、嘎查（村）公共服務設施、基礎設施逐步完善，城鎮化率放緩，交通性道路長度逐步增加，2015年鑲黃旗開始著手修建新寶拉格鎮到文巴音塔拉鎮的S413公路，因此指標計算人均交通性道路長度時將S413正在修建道路長度減去，人均交通性道路面積呈現2015年驟減趨勢，居民生活便捷程度受到影響（見圖1）。通過績效值排序，發現鑲黃旗三生空間結構績效2017年最高，均值為1.0154，2015年受到旱災及基礎設施更新的影響，績效值陡然降低，2015年隨著降水的增多及基礎設施的完善，于2017年到達最高（見圖2）。

4.2 政策與自然環境對投入產出水平分析

鑲黃旗地處渾善達克沙地邊緣，每年沙塵暴天數較多，因此政府2009年頒布《渾善達克沙源治理生態項目區管護實施意見（試行）》，由于剛剛開始實行，環境治理成效不明顯；2009年沒有實行全面禁牧政策，從事牧業生產人數較多，同時降水較為充足，植被覆蓋程度較高，畜牧業發展較為穩定；2015年，政府投資1.78億元建設城鎮基礎設施，因此生活設施完善程度投入冗余，同時實施了京津風沙源治理二期和重點區域造林綠化工程，政府加大投入，但是由于該工程處于起步階段成效不明顯；同年由于旱災的影響，政府加大了生態環境治理力度，致使生態環境治理投入冗余卻產出不足；2016年隨著“十個全覆蓋”工程的全面展開，生活設施完善程度投入冗余，全面提升全旗人居環境，同時“增羊減牛”政策推進已初見成效，牧業發展程度出現投入冗余（見表3）。

4.3牧業旗縣三生空間結構績效評價方法的實用性分析

從線性規劃求解的有效性入手，DUM數目應至少大于投入產出變量數目之和的2倍。本研究從生態、生產、生活三方面的投入產出入手，因此至少需要12年的數據以每年作為DUM。通過績效評價體系構建，將子目標層作為投入產出變量，通過熵權及直接加權計算每個子目標層的評價值。其后通過DEA模型中的CCR模型進行評價，評價發現有效DEA的DUM數量眾多，因此采用DEA模型中的超效率模型在CCR模型的基礎上進行求解績效值。這種方法對于發展緩慢、績效值均質化、歷年數據較為欠缺的牧業地區有明顯的優勢。

5結語

通過三生空間結構績效評價方法的構建，探求空間結構績效在牧業旗縣的演化規律，以及適合牧業旗縣空間結構績效評價方式，為牧業旗縣制定更為高效合理的空間策略提供依據。在空間規劃背景下更好的指導空間發展戰略制定與實施，為牧業旗縣建設更為生態、宜居的人居環境提供思路。

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