基于分位數(shù)回歸的湖南省城市生態(tài)環(huán)境風險測度研究

蔡宏宇 吳 荊 馬苗苗 張家斌

（湖南工商大學,湖南 長沙 410205）

1 引言

生態(tài)環(huán)境安全作為國家安全的重要組成部分，是經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展的重要保障，生態(tài)環(huán)境風險防控是保障生態(tài)環(huán)境安全的重要手段。評估生態(tài)環(huán)境風險，研究其影響因素，對生態(tài)環(huán)境建設(shè)、經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，國內(nèi)學者大多關(guān)注于生態(tài)環(huán)境安全，有關(guān)生態(tài)環(huán)境風險評估研究不足，或是對其影響因素缺乏定性分析。本文以湖南省城市生態(tài)環(huán)境為切入點，運用DPSIR模型評估生態(tài)環(huán)境風險，使用分位數(shù)回歸模型，定量分析不同分位數(shù)水平下的生態(tài)環(huán)境風險影響因素，探討改善城市生態(tài)環(huán)境的可行之徑。

2 模型設(shè)定

本文運用DPSIR模型評估生態(tài)環(huán)境風險、分位數(shù)回歸模型研究不同風險水平下的生態(tài)環(huán)境風險主要影響因素[1]。

2.1 DPSIR模型

DPSIR模型把評價指標劃分為5種不同的類型：驅(qū)動力（D）、壓力（P）、狀態(tài)（S）、影響（I）及響應（R）。每個類型下包含多個指標。DPSIR模型基本思想：由于人類社會對資源過度采集，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)面臨巨大壓力并逐漸趨于惡化，而環(huán)境的不斷惡化又會阻礙人類社會發(fā)展，需要采取有效措施維持人與自然和諧共生，保持經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

2.2 分位數(shù)回歸模型

回歸模型基本原理是使擬合值盡量靠近樣本觀測值，即盡可能將估計值和樣本觀測值的距離縮減到最小。其中，傳統(tǒng)OLS最小二乘法回歸模型采取的是均值回歸，令殘差平方和最小，即（其中代表實測因變量數(shù)值，代表計算的因變量擬合值），未考慮極端值或異常值帶來的影響，且尾部估計不夠準確。分位數(shù)回歸的原理為讓期望損失盡可能最小，即（其中為實測因變量數(shù)值，為因變量擬合值，代表分位數(shù)水平下的條件分布，下標代表分位數(shù)水平）。分位數(shù)回歸使用條件要求相對較低，能夠反映極端值信息特征。因此，分位數(shù)回歸更為穩(wěn)健，可靠性較高。

本文采用分位數(shù)回歸模型研究城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量對城市生態(tài)環(huán)境風險的影響，分別在不同分位數(shù)水平下基準回歸，得出不同風險程度下城市生態(tài)環(huán)境風險影響因素。分位數(shù)回歸模型：

公式（1）中城市生態(tài)風險作為因變量Y,城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量采用3個指標作為自變量Ga、SO2、control代表一系列對因變量Y有影響的控制變量，β1、β2、β3代表2個核心解釋變量和諸多控制變量的回歸系數(shù)，α為其他對人力資本集聚有影響的因素所做出的綜合貢獻，ε為誤差項。

3 實證分析

依據(jù)模型設(shè)定，選取相應指標數(shù)據(jù)，分別測度湖南省城市生態(tài)環(huán)境風險，研究不同風險狀態(tài)下的生態(tài)環(huán)境風險主要影響因素[2]。

3.1 湖南省城市生態(tài)環(huán)境風險測度

3.1.1 湖南省生態(tài)環(huán)境安全評價指標體系構(gòu)建

參考張麗君等（2019）指標選取思路，遵循系統(tǒng)性、真實性和數(shù)據(jù)可得性的原則，選取驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響及響應5個準則層，驅(qū)動力層包含人口密度、人均可支配收入率和工業(yè)化水平3項指標；壓力層包括萬元產(chǎn)值SO2排放強度、萬元產(chǎn)值電耗和萬元產(chǎn)值能耗噸標準煤；狀態(tài)層包含森林覆蓋率、大氣環(huán)境質(zhì)量和水環(huán)境質(zhì)量；影響層包含人口自然增長率、恩格爾系數(shù)和水質(zhì)達標率；響應層包括生活污水集中處理率、工業(yè)固廢綜合利用率和清潔能源[3]。

使用組合權(quán)重方法計算出各準則層和指標層的權(quán)重，得到驅(qū)動力層權(quán)重為0.2 053，其中，人口密度、人均可支配收入率和工業(yè)化水平的權(quán)重分別為0.0 311、0.081、0.0 932。壓力層的權(quán)重為0.2 770，其中，萬元產(chǎn)值SO2排放強度、萬元產(chǎn)值電耗和萬元產(chǎn)值能耗噸標準煤的權(quán)重分別為0.1 123、0.1 406、0.0 241。狀態(tài)層權(quán)重為0.1 845，其中，森林覆蓋率、大氣環(huán)境質(zhì)量和水環(huán)境質(zhì)量分別為0.0 423、0.0 618、0.0 804。影響層權(quán)重為0.1 000，其中，人口自然增長率、恩格爾系數(shù)和水質(zhì)達標率權(quán)重分別為0.0 513、0.0 361、0.0 126。響應層權(quán)重為0.2 332，其中，生活污水集中處理率、工業(yè)固廢綜合利用率和清潔能源使用比例權(quán)重分別為0.0 803、0.0 718、0.0 811。

3.1.2 生態(tài)環(huán)境風險評估

結(jié)合各項指標權(quán)重，計算2005～2019年湖南省13個地級市生態(tài)環(huán)境安全綜合指數(shù)，取其均值，采用系統(tǒng)聚類法，對各地級市生態(tài)環(huán)境安全指數(shù)進行分類，將各地市劃分為低、中、高風險地區(qū)，評估結(jié)果：生態(tài)環(huán)境安全綜合指數(shù)均值較高的地區(qū)有張家界、郴州和湘潭，生態(tài)環(huán)境處于低風險狀態(tài)，其中，張家界作為著名旅游城市，其生態(tài)環(huán)境安全指數(shù)最高，生態(tài)環(huán)境風險最低；長沙、衡陽、常德、株洲、岳陽、邵陽和益陽生態(tài)環(huán)境安全指數(shù)一般，處于中風險狀態(tài)；婁底、懷化和永州生態(tài)環(huán)境安全指數(shù)較低，整體處于高風險狀態(tài)。

3.2 湖南省生態(tài)環(huán)境風險影響因素分析

3.2.1 變量說明

限于數(shù)據(jù)可得性，本文選取湖南省13個地級市2005～2019年的城市數(shù)據(jù)，其來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》，缺失數(shù)據(jù)采用插值法補充。

（1）因變量。選擇生態(tài)環(huán)境安全綜合指數(shù)倒數(shù)作為城市生態(tài)環(huán)境風險。

（2）核心解釋變量。選取人均綠地面積和人均二氧化硫排放量，反映城市環(huán)境質(zhì)量。人均綠地面積代表城市環(huán)境質(zhì)量中的土地指標，人均二氧化硫排放量代表空氣指標，二者互補豐富城市環(huán)境質(zhì)量內(nèi)涵。

（3）控制變量。選取經(jīng)濟發(fā)展水平、政府規(guī)模、外商直接投資水平、固定資產(chǎn)投資水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平、工業(yè)化水平、信息化水平和社會福利水平作為控制變量。其中，政府規(guī)模、投資水平、工業(yè)化水平、信息化水平的指標數(shù)據(jù)均乘以100作為錄入數(shù)據(jù)。具體如表1所示。

表1 變量名稱及計算

3.2.2 平穩(wěn)性檢驗

采用單位根檢驗對各變量進行平穩(wěn)性檢驗，若結(jié)果非平穩(wěn)，需進行一階差分或據(jù)重要程度予以剔除。因變量和核心解釋變量的平穩(wěn)性檢驗結(jié)果如表2所示。

表2 主要變量的平穩(wěn)性檢驗結(jié)果

因變量與核心解釋變量的P值均低于0.05，在5 %的置信水平下通過平穩(wěn)性檢驗。

3.2.3 基準回歸

通過不同分位數(shù)水平劃分界定城市生態(tài)環(huán)境風險，10 %、25 %分位數(shù)水平為低風險，50 %為中風險，75 %、90 %為高風險，回歸結(jié)果如表3所示。

表3 城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量對生態(tài)環(huán)境風險的分位數(shù)基準回歸結(jié)果

（1）—（3）模型中，人均綠地面積系數(shù)均為負數(shù)，表示人均綠地面積增加，城市生態(tài)環(huán)境風險降低。分位數(shù)水平為25 %時，在1 %的顯著性水平下通過檢驗，分位數(shù)水平為10 %和50 %時，在5 %的顯著性水平下通過檢驗。可見，當城市生態(tài)環(huán)境處于中低風險時，增加人均綠地面積能有效減少城市生態(tài)環(huán)境風險。

（2）—（5）模型中，人均二氧化硫排放量對城市生態(tài)環(huán)境風險產(chǎn)生正向影響。分位數(shù)水平為25 %時，在1 %的顯著性水平下通過檢驗，分位數(shù)水平為25 %時，在10 %的顯著性水平下通過檢驗，分位數(shù)水平為90 %時，在5 %的顯著性水平下通過檢驗。當生態(tài)環(huán)境處于中高風險時，人均二氧化硫排放量的減少能夠在一定程度上減小城市生態(tài)環(huán)境風險。

生態(tài)環(huán)境處于低風險時，僅有人均綠地面積對城市生態(tài)風險作用顯著，人均二氧化硫排放量并未起到顯著影響，說明當風險管控對象為生態(tài)風險水平較低的城市時，應當更加注重城市綠化；生態(tài)風險處于中等水平時，兩項指標的回歸結(jié)果均顯著，說明生態(tài)環(huán)境風險中等的城市，應努力做好生態(tài)環(huán)境風險全方面管控；當生態(tài)風險處于高水平時，僅有人均二氧化硫排放量的作用顯著，說明高生態(tài)風險的城市，管控風險時應更注重生態(tài)環(huán)境修復與改善。此外，控制變量的顯著性雖沒有通過檢驗，但在總體估計中做出了貢獻。

4 總結(jié)與建議

分析實證結(jié)果可知：13個地級市在2005～2019年的生態(tài)安全指數(shù)多數(shù)位于臨界安全狀態(tài)，大部分城市仍處于中風險，但生態(tài)環(huán)境安全指數(shù)逐漸上升；市區(qū)綠化和空氣治理舉措能夠抑制城市生態(tài)風險，有效提高湖南省各地級市生態(tài)安全指數(shù)。據(jù)此，提出以下可行性建議。

第一，因地制宜，對環(huán)境質(zhì)量不同的地區(qū)采取不同措施。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量欠佳的地區(qū)，如婁底和懷化，應更注重生態(tài)環(huán)境修復與改善；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的地區(qū)如張家界，應更注重生態(tài)環(huán)境維持與進一步提高。

第二，加大生態(tài)環(huán)境保護投資力度。湖南省各地方政府應秉持“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)理念，調(diào)用更多的財政資金去進行環(huán)保投資以及環(huán)境的基礎(chǔ)建設(shè)，穩(wěn)固生態(tài)安全指數(shù)穩(wěn)步上升發(fā)展趨勢。

第三，加強城市綠化建設(shè)與大氣污染治理。各地政府應嚴格把控污染排放底線，促進污染型傳統(tǒng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，降低城市生態(tài)風險，為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展保駕護航。