基于主成分分析和沿海地區對比的全國海洋產業競爭力評價

葉 昕,金成國,賈蕙萍

(北部灣海洋發展研究中心，廣西 欽州 535011)

1 引言

近年來，我國針對海洋產業發展頒布了一系列涉海專項計劃，這些涉海專項規劃從多個角度確定了海洋領域發展的階級目標和任務，以支撐和滿足國家發展的重大需求。2021年11月27號，國務院批復同意《“十四五”海洋經濟發展規劃》，提出要以深化供給側結構性改革作為海洋發展的主線，大力發展改革創新作為根本動力，將滿足人民日益增長的生活需求作為根本目的，加快構建現代化海洋產業體系，優化海洋經濟發展布局。當前我國正處于海洋經濟發展的重要階段，《“十四五”海洋經濟發展規劃》的提出有助于新時代占領海洋經濟制高點，并有利于提升傳統產業的生產力。

中國是海洋大國，擁有的海洋面積超過國土總面積的30%。在如今世界各國對于海洋經濟發展越來越重視的時代背景下，如何高效合理地開發和利用海洋資源已經成為關系到國家發展與強盛的重要戰略性問題。當前我國沿海省份海洋產業發展如何？存在著哪些問題？如何利用目前所擁有的優勢解決問題并提升綜合競爭力水平？本文結合數據建立海洋產業競爭力指標評價體系，將全國沿海省份進行對比，試圖得出上述問題的答案，以探索新時代背景下提升我國海洋產業競爭力水平的對策和建議。

2 文獻回顧

相較于國內研究，國外學者對于產業競爭力的研究開始得更早、研究方法更成熟、研究成果更豐富。美國哈佛大學教授邁克爾·波特(Michael Porter)放棄傳統的研究方法，首次從產業層面研究國家競爭力，提出著名的“鉆石模型理論”，即一個國家的某個產業是否具有國際競爭力和國際影響力是由企業戰略、需求條件、生產要素以及相關和支持性產業四類關鍵要素和政府、機遇兩類輔助要素共同影響決定[1]。在此之后Cartwright[2]、Dunning[3]、Ragman[4]等學者對鉆石模型進行了完善和改進，為形成系統的產業競爭理論打下了堅實的基礎。目前國外學者對于海洋產業的發展模式研究較為關注，對于海洋產業競爭力的評估還較少。比如Judith Kildow結合加利福利亞海洋產業從業人數、海洋產業產值及工資水平等數據，從國內和國際2個方面進行了分析[5]。

國內對于產業競爭力的研究起步較晚，但是在國內眾多學者不斷的努力、探索下也取得了一定成果。以全國沿海地區為研究對象，殷克東[6]運用解釋結構模型構建中國海洋產業競爭力評價體系，運用主客觀相結合的方法和Kendall一致性檢驗方法構建了中國海洋產業競爭力的“四維一體”的聯合決策理論測度模型 ；劉大海[7]利用主成分分析法，從勞動力素質、科技水平、制度背景等方面對我國沿海城市的區域海洋競爭力進行研究 ；嚴焰[8]運用從產業的投入、產出、技術創新能力和發展潛力4個方面選取9個指標構建海洋高技術產業競爭力指標體系，并從中提取3個公共因子運用因子分析法進行海洋高技術產業競爭力分析 ；吳姍姍[9]運用集對分析和主成分分析對我國沿海的11個省海洋競爭力進行分析研究，劃分為3個層次；孫才志[10]從比較優勢和競爭優勢相結合的角度出發，采用Fuzzy Isodata模型將兩種優勢分類，并用NRCA模型對沿海城市海洋競爭力進行分析；白福臣[11]運用主成分析法和聚類分析法對沿海省份海洋競爭力綜合評價，將我國區域海洋產業競爭力的評價因素分為四類。

以中觀尺度的省級為研究對象時會發現，山東和廣東省的研究明顯多于其他省市。劉洋[12]結合數據對山東沿海城市構建了海洋產業的增加值及結構兩大類競爭力指標，對海洋競爭力作了聚類分析；王圣[13]將影響山東省海洋經濟的因素分為四類：創新力、區位優勢、產業聚集和資源稟賦 ；康培元[14]運用主成分分析法和熵值法結合山東半島海洋數據對海洋產業競爭力進行評價，從宏觀、中觀和微觀3個層面提出促進海洋產業競爭力的建議 ；徐叢春[15]結合廣東省海洋發展狀況結合波士頓矩陣對海洋競爭力進行綜合評價 ；馮瑞敏[16]從海洋發展的基礎、潛力和科技實力3個方面構建海洋產業競爭力評價指標體系，并用因子分析法評價出三大主因子；對于其他省份也有相對研究，唐正康[17]結合江蘇省十年海洋數據運用偏離份額分析法對江蘇省海洋產業競爭力進行研究 ；丁攀[18]運用波士頓矩陣對上海的海洋產業競爭力進行分析，并且運用熵值法對上海市海洋產業競爭力進行實證分析，提出科技發展對海洋產業的重要作用；趙為良[19]選取8個二級指標和23個三級指標構建遼寧省海洋產業競爭力評價體系，運用主客觀相結合的方法綜合評價，提出相關改進措施和建議 ；韋有周[20]選取8個沿海省市作為對比樣本，結合江蘇省海洋產業數據構建海洋產業競爭力評價模型，運用因子分析的方法，對江蘇省的海洋產業競爭力進行排名分析，提出建議 ；目前國內有關海洋產業競爭力的研究領域主要集中在山東省、廣東省和長三角地區。

3 研究方法

主成分分析法(Principal Component Analysis簡稱PCA)首先是由K.皮爾森(Karl Pearson)針對非隨機變量提出的研究方法，之后H.霍特林通過研究將此方法推廣到隨機向量的研究。主成分分析主要是利用了降低維度的思想，指在損失少量信息的前提下可以將多個指標轉化為幾個綜合指標的多元統計方法。通過主成分分析法轉化產生的綜合指標稱為主成分，其中每一個主成分都是原始變量的線性組合，與此同時各個主成分之間互不相關，因此主成分相比較原始變量更具有代表性。由于評價海洋產業競爭力需要眾多的指標，而每個指標從不同的角度反映海洋產業水平，并且指標與指標之間可能會存在關聯性，導致指標反映的信息出現重疊，因此利用主成分分析法的降維思想將多個海洋產業指標轉化為幾個綜合指標，以此來找尋具有代表性的影響因子。具體分析步驟與原理如下。

3.1 將原始數據標準化，以消除量綱的影響

假設進行主成分分析的指標量有m個：x1，x2，…，xm，共有n個評價對象，第i個評價對象的第j個指標的取值為xij。將各指標值xij轉化為標準指標Xij：

(1)

3.2 建立變量之間的相關系數矩陣R

相關系數矩陣R=(rij)m×n

(2)

式(2)中,rii=1，rij=rji，rij是第i個指標與第j個指標的相關系數。

3.3 計算相關系數矩陣R的特征值和特征向量

計算相關系數矩陣R的特征值

λ1≥λ2≥…≥λm≥0，及對應的特征向量u1，u2，…，um，其中Uj=(u1，u2j，…，unj)T，由特征向量組成m個新的指標向量

(3)

式(3)中，y1是第1主成分，y2是第2主成分，…，ym是第m主成分。

3.4 寫出主成分并計算綜合得分

(1)計算特征值λj(j=1，2，…，m)的信息貢獻率和累計貢獻率。稱：

(2)計算綜合得分:

(4)

式(4)中，bj為第j個主成分的信息貢獻率。

4 實證分析

4.1 選擇數據構建海洋產業競爭力評價體系

通過對前人研究成果的歸納與總結，綜合考慮影響海洋產業競爭力的各種因素，結合海洋統計數據的可獲得性、全面性、科學性以及當地實際情況構建包含3個一級指標、9個二級指標的海洋產業競爭力評價指標體系(表1)。 數據來源于《中國海洋經濟統計年鑒2019》。

4.2 主成分分析具體步驟

4.2.1 相關性檢驗

使用SPSS26.0軟件，將原始數據標準化得到新的數據，進行KOM檢驗和Bartlett球性檢驗(表2)。KOM值等于0.655，大于0.5的檢驗標準，說明指標間存在一定的相關性。顯著性為0.001，小于0.05，說明拒絕相關系數是單位陣，即各個指標是相關的。

4.2.2 提取公因子

公因子方差表示每個變量被公共因子解釋的程度，其數值介于0～1之間，越接近于1，說明原始變量的大部分信息可以被提取出來的公共因子解釋，原始信息損失的越少。由表3可知，大部分變量的共同度介于0.7～0.9之間，表示提取的公共因子基本可以解釋每個變量的絕大部分信息。

表1 海洋產業競爭力評價指標體系

表2 KMO和巴特利特檢驗

4.2.3 從相關矩陣出發求解主成分

由表4可知，前3個主成分方差百分比累計占據83.086%，說明提取的3個主成分能夠解釋原來9個海洋指標信息的83.086%，所提取的主成分用于評價海洋產業競爭力有一定的把握。因此，提取3個主成分，分別記為y1，y2和y3(圖1)。

表3 公因子方差

提取方法：主成分分析法,下同

表4 總方差解釋

圖1 碎石圖

4.2.4 運用SPSS26.0計算獲得成分得分系數矩陣

通常進行因子解釋的時候，將絕對值大于0.75的載荷認為是顯著的，由此可知：

第一主成分(y1)中，X6(沿海地區海洋研究與開發R&D課題占全國海洋R&D課題比重%)，X7(沿海地區海洋研究與開發R&D人數占全國海洋R&D人數比重%)，X8(沿海地區海洋研究與開發R&D人數占全國海洋R&D人數比重)，X9(沿海地區海洋產業從業人數占全國海洋產業從業人數的比重%)具有較高的顯著性，這些變量代表了海洋產業的科研創新的能力，對于海洋產業發展、海洋資源開發以及海洋產業技術提升等方面有著巨大的積極影響。

第二主成分(y2)中，X3(沿海地區海洋第三產業產值占地區海洋產業產值比重%)具有較高的顯著性，這一主成分代表了海洋產業的結構分配是否合理，科學、合理的海洋產業結構可以促進海洋產業更加高速、持久和可持續的發展。

第三主成分(y3)中，X2(沿海地區水資源量占全國水資源總量的比重%)具有較高的顯著性，這一主成分代表了海洋產業的發展基礎能力。海洋產業的發展基礎對于海洋產業競爭力有著巨大的幫助，能夠從多方面影響海洋產業發展(表5)。

4.2.5 寫出因子得分函數

在通過因子提取，因子旋轉等操作后，最終得到的3個主成分之間不再存在線性相關關系。得出因子得分函數：

表5 成分矩陣

y1=0.297X1+0.197X2-0.059X3-0.294X4+0.097X5+0.456X6+0.433X7

+0.412X8+0.437X9

y2=-0.403X1+0.168X2+0.614X3

-0.088X4-0.567X5-0.106X6

+0.074X7+0.262X8+0.133X9

y3=0.072X1+0.720X2-0.394X3+0.401X4-0.276X5+0.003X6-0.152X7

+0.216X8-0.125X9

將原始數據帶入因子得分函數計算得到各個樣本的主成分得分。

4.2.6 計算綜合得分

由表6可知，根據旋轉平方和載入的方差貢獻率，第一個主成分占50.833%，第二個主成分占20.039%，第三個主成分占12.214%，計算綜合得分函數，計算公式為：

Y=0.5053y1+0.2004y2+0.1221y3

(4)

將標準化后的數據代入公式計算十一個沿海城市各主成分以及綜合得分及排名(表7)。

4.3 結果分析

主成分一主要是海洋產業的科研以及創新的能力，廣東、山東省排名前列，廣西、天津、河北、海南排名靠后，并且同前列省份有著較大的差距。從排名表上可以直觀的看出海洋科技創新能力強的省份綜合排名都比較靠前，綜合排名靠后的省份海洋創新能力都比較弱，充分說明了海洋科研創新能力對于海洋產業競爭力的重要性。2021年11月26日，《廣州市海洋經濟發展“十四五”規劃》(征求意見稿)開始公示，其中提出，新時期，廣州被賦予打造全球海洋中心城市和世界海洋創新發展之都的使命。2022年2月7日，山東省全省工作動員大會召開。提出實施“十大創新”行動計劃，將加強“科技研發創新”擺在首位。

表6 總方差解釋

廣東省與山東省在科技創新方面的重視以及戰略措施值得其他省份學習。

主成分二主要是海洋產業結構分配的能力，廣東省、海南省排名前列，科學合理的海洋結構能夠促進海洋產業高速的發展。海南省是我國的旅游大省，擁有著旅游資源優勢的海南省大力發展第三產業，其濱海旅游業發展迅猛，全國排名連續多年名列前茅。科技創新能力不足的海南省抓住了自身發展的優勢合理分配產業結構，對于提高海洋產業競爭力起到了促進效果，這也是許多省份多年來一直努力進行的工作。2018年廣東省海洋生產總值估算約1.96萬億元，增長約8%，海洋三次產業比例調整為1.8∶41.8∶56.5，呈現出第二、三產業并駕齊驅的均衡發展格局，其中濱海旅游、海洋交通運輸、海洋油氣業等產業在全國占有優勢地位。

表7 得分及排名

主成分三主要是海洋產業發展的基礎，廣西、廣東地區排名前列，說明兩廣地區海洋產業發展的基礎還是比較好的，具有一定的天然優勢，有著充足的水資源和濕地面積。但是兩廣地區的海洋產業綜合水平差距卻很大，廣西的海洋產業發展落后是多方面因素導致的，需要抓住現有優勢，合理配置資源，加大科技創新方面的投入。上海，山東等地區雖沒有非常優越的發展資源基礎，但是依舊保持著高水平的海洋產業競爭力，說明在資源配置、科技創新方面下足了功夫。2019年，上海海洋生產總值率先突破萬億元，達到10372億元，占全市GDP30%左右。上海提出“十四五”進一步提升全球海洋中心城市能級，特別是要依托臨港新片區發展現代服務業，依托長興島海洋經濟發展示范區打造世界級海洋裝備島，推進全球海洋中心城市建設。

綜合排名上，廣東、山東省兩個海洋大省位處第一梯隊，海洋產值、海洋產品數量方面具有較大的優勢，應該抓住成為國家海洋經濟試點戰略的契機，充分發揮優勢，構建具有國際競爭力的現代海洋產業體系。浙江、江蘇、上海、遼寧等省市位居第二梯隊，具有較強的海洋產業競爭力，海洋產業發展有著各自的優勢與特點，但是短板也比較明顯，需要結合自身實際情況充分挖掘資源優勢，提高資源開發效率，提升海洋產業競爭力水平。河北、海南等省位居第三梯隊，同海洋大省有著較大的差距。海洋產業規模較小，海洋經濟總量較小，需要加大科技創新方面的投入，深刻挖掘海洋產業發展的潛力。

5 對策建議

5.1 優化海洋產業結構，提升海洋產業競爭力

海洋產業結構不合理是許多沿海省份一直存在的問題，新興產業與傳統產業之間的不平衡一直得不到有效改善。政府相關部門不僅要重點發展海洋主導產業，對于部分具有優勢的新興產業更應該給予相應的、甚至額外的政策予以扶持，因為同傳統行業相比，新興產業的規模比較小，人員較少且存在著較大的行業風險，需要相關部門給予更多的支持，例如資金的分配、人員的投入、設施的完善等諸多方面。

5.2 增強海洋科技創新能力，提高海洋產業的科技水平

海洋科技創新能力是海洋產業發展的動力源泉，海洋產業競爭力強的省份海洋科技創新能力必定領先于其他沿海省份。想要提高海洋科技創新能力，需要從內部和外部兩個方面入手：對內需要培養科技創新人才，合理配置科技創新資源，例如資金、人員、設施等，優化科技創新發展的環境，提高科技創新的能力，鼓勵海洋科研機構參加高技術含量的科研項目；對外需要引進海洋科技創新型人才，與世界各國進行學術交流，提升海洋科研及從業人員的綜合素質。

5.3 合理配置資源，充分發揮資源豐富的優勢

如何將資源優勢轉化為海洋產業競爭力提升的推動因素，需要各方面的協調配合，一方面,需要培育良好的產業發展環境，將資源優勢轉化為產業競爭力;另一方面,也要提升資源開發利用率，避免資源浪費的現象，提升海洋產業整體開發的質量，構建海洋產業發展新格局。各個沿海地區應結合實際情況，充分發揮資源優勢，促進提升海洋產業競爭力水平。

5.4 加強海洋環境保護，增強海洋可持續發展能力

海洋生態環境是海洋產業發展的保障，近年來部分企業盲目追求經濟發展導致海洋生態環境遭到破壞，這是萬萬不可的，要時刻謹記追求經濟增長不能以犧牲生態環境為代價。想要對生態環境治理，需要從源頭出發，整治部分違規企業。與此同時，要建立相關管理制度體系，保持海洋信息的公開，發揮公共監督作用。通過多種渠道宣傳海洋法律法規，增強社會海洋可持續發展的意識，實現海洋經濟可持續發展深入人心。