張麗麗，何躍

（四川大學(xué)工商管理學(xué)院，成都610064）

基于PCA和GMDH的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換研究

張麗麗，何躍

（四川大學(xué)工商管理學(xué)院，成都610064）

采用主成分分析方法綜合評價產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力，然后采用GMDH方法來研究產(chǎn)業(yè)比重分布對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的影響。文章對四川省1991～2008年間的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換進(jìn)行了實證分析，研究表明：在工業(yè)化進(jìn)行階段，增強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的關(guān)鍵是提高第二產(chǎn)業(yè)的相對比重，操之過急的發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)會削弱產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)換能力；主成分分析；GMDH

0 引言

產(chǎn)業(yè)升級是各省市及全國范圍內(nèi)高度認(rèn)同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)具有內(nèi)在規(guī)律性，是由低級向高級不可跨越式進(jìn)行的，所以在產(chǎn)業(yè)升級這個戰(zhàn)略框架下，對處在工業(yè)化階段的經(jīng)濟(jì)體從時間角度來研究其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力及方向是有意義的，使其更好落實產(chǎn)業(yè)升級戰(zhàn)略設(shè)計基點。

本文采用主成分分析方法對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力進(jìn)行了綜合評價和比較，然后采用GMDH方法求出產(chǎn)業(yè)比重分布對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的影響，分析增強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向。

本文以四川省1991～2008年間的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換進(jìn)行了實證分析，通過主成分分析方法對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力進(jìn)行了綜合評價，并指出了影響和制約四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化能力的因素，然后用GMDH方法構(gòu)建了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力與三次產(chǎn)業(yè)比重之間的關(guān)系模型，最后得出：在工業(yè)化進(jìn)行階段，大力發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)是增強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的關(guān)鍵因素，若工業(yè)化未完成，過早的發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)是會削弱產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力，所以在工業(yè)化進(jìn)行階段，四川省產(chǎn)業(yè)升級戰(zhàn)略的設(shè)計的基點應(yīng)該是走新型工業(yè)化的道路，大力發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)，而不是過早地進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)換。

1 相關(guān)理論介紹

1.1 主成分分析方法

主成分分析的基本思想是根據(jù)根據(jù)變量之間的相關(guān)性，通過處理用較少的不相關(guān)的變量來代替原來較多的變量，并盡可能的反映原來多變量的信息，從而到達(dá)降維效果及非主觀的指標(biāo)權(quán)重賦值，能夠使多指標(biāo)衡量的綜合評價更客觀合理。

主成分分析方法的主要步驟：

（1）數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理。由于數(shù)據(jù)的單位或計量單位的不同，需要先對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即，其中S=，n表示樣本容量。

（2）指標(biāo)之間的相關(guān)性判定；

（3）確定主成份個數(shù)m；

（4）主成份Yi表達(dá)式；

（5）主成份Yi的命名；

1.2 GMDH方法

數(shù)據(jù)分組處理方法GMDH(Group Method ofData Handling)是自組織理論數(shù)據(jù)挖掘的核心，是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)科學(xué)的迅速發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。

數(shù)據(jù)分組處理方法算法的基本步驟如下：

（1）將已知的N次觀測數(shù)據(jù)樣本劃分為訓(xùn)練集A和檢測集B(N=A+B）.

（2）建立“參考函數(shù)”。經(jīng)典的K-G多項式如下：

（3）從具有“外補充”性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)選擇準(zhǔn)則表中選出目標(biāo)準(zhǔn)則即外準(zhǔn)則。最常用的外準(zhǔn)測例如正則化準(zhǔn)測：

其中，yB為在樣本B上得到的實際輸出；y贊B(A)指用樣本集A上得到的模型系數(shù)估計，在樣本集B上作出的輸出估計。

（4）基于“參考函數(shù)”對局部函數(shù)分類。

（5）在學(xué)習(xí)集A上通過參數(shù)估計方法估計所有局部模型的系數(shù)。

（6）根據(jù)所選擇的外準(zhǔn)則，在檢測集B檢驗局部模型的性質(zhì)。

選擇具有最佳性質(zhì)的函數(shù)作為最優(yōu)模型。如不滿意，選擇F個較好的模型函數(shù)（F稱為選擇自由度）繼續(xù)分析。

2 實證分析

2.1 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力綜合評價的指標(biāo)體系

對于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展有三大影響因素，即投入因素、制約因素和政策因素。而某個地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力是一個綜合概念，需要結(jié)合這三大影響因素，從供給、需求、技術(shù)進(jìn)步和結(jié)構(gòu)本身等方面來尋找指標(biāo)，本著指標(biāo)選取的四大基本原則，本文選擇了X1至X9指標(biāo)（見表1）來綜合評價四川省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力。

表1 四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力評價指標(biāo)說明

2.2 運用PCA對四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力進(jìn)行綜合評價

我們通過主成分分析，探求影響四川產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的主要因素，并對四川省各階段的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力進(jìn)行綜合評價。

（1）數(shù)據(jù)搜集。根據(jù)四川省統(tǒng)計年鑒，整理出各個指標(biāo)在1991～2008年的具體數(shù)值。

（2）數(shù)據(jù)的處理與分析。先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再利用SPSS軟件[7]對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，得到KMO=0.764，通過Barelett的球形度檢驗，判斷其適合做因子分析，依據(jù)累計貢獻(xiàn)率大于85%的原則來確定因子的數(shù)目，從表2中我們可以看出前兩個因子的累計貢獻(xiàn)率為89.38%，則確定有兩個主成份，其特征根λ1=5.683，λ2=2.361，對應(yīng)的的特征向量為F1,F2，其中F1,F2是由SPSS軟件因子分析模塊直接給出，而主成分Yi是需要通過Yi=Fi/公式轉(zhuǎn)換得來。因此最終得到的主成份分析的結(jié)果如表2所示。

表2 主成分分析結(jié)果

則主成分Y1與Y2的線性組合如下所示：

Y1=0.4161X1+0.4165X2+0.3561X3+0.0348X4+0.4153X5+ 0.4061X6+0.3964X7-0.1753X8-0.0013X9

Y2=-0.0540X1-0.1488X2+0.2955X3+0.5675X4-0.0814X5-0.1549X6-0.1549X7-0.4380X8+0.5825X9

其中xij均是標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值。從因子載荷分析，人均GDP(x1)、勞動生產(chǎn)率(x2)、消費水平(x5)、農(nóng)民人均收入(x6)、城鎮(zhèn)化比例(x7)在第一因子上占有較大載荷，主要反映的是技術(shù)創(chuàng)新水平和需求因素，稱其為技術(shù)需求因子；GDP的增速(x4)、工業(yè)產(chǎn)值利稅率(x8)、外貿(mào)依賴度(x9)在第二因子上占有較大載荷，主要反映的是經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度和對外出口需求的因素，稱其為速度出口因子；對照表1我們可以總結(jié)出經(jīng)濟(jì)積累、技術(shù)創(chuàng)新、消費、工業(yè)效益是影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的主要因素。以因子的貢獻(xiàn)率占累計貢獻(xiàn)率的比重作為其權(quán)重加權(quán)求出四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的綜合評價模型：

Y=0.707Y1+0.293Y2

（3）評價結(jié)果與分析。分別求出四川省自1991～2008年各年度的第一、第二主成分值，計算各年度的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換綜合能力，結(jié)果見表3。

表3 各主成份得分及綜合排序

從表3可以看出以下情況：

首先從排列順序，我們可以看出從1991～2008年四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力是增強趨勢，但是在1997～2002年卻一度出現(xiàn)了綜合分值轉(zhuǎn)弱的趨勢。

再進(jìn)一步分析中，可以看出第二因子的作用分布與綜合得分基本一致，第二因子的得分從1991～1996年是呈現(xiàn)增長趨勢的，但是在1997～2002年同綜合得分一樣一度出現(xiàn)了下降趨勢。在第二因子中經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、工業(yè)效益因素和外部需求占有較大的載核，因此加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，提高工業(yè)效益，擴(kuò)大對外開放的廣度和深化對外開放的深度是提高四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的重要因素。

2.3 運用GMDH分析產(chǎn)業(yè)比重分布對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的影響

利用各階段的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的綜合得分值（表3），運用GMDH方法分析產(chǎn)業(yè)比重分布對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的影響關(guān)系。

以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的綜合得分值為因變量，自變量是三次產(chǎn)業(yè)占GDP的比重αi,j=1,2,3,表示第j產(chǎn)業(yè)的比重，且在knowledge miner軟件中代入1991～2008年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的綜合得分及三次產(chǎn)業(yè)占GDP的比重數(shù)據(jù)，得到如下輸入輸出方程：

Y=-58.91*α1-46.32*α3+31.1

從樣本數(shù)據(jù)的時間跨度上來看，對這個模型更準(zhǔn)確的定義應(yīng)該是模擬工業(yè)化進(jìn)行階段產(chǎn)業(yè)比重分布對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的影響。

因此，通過這個模型，我們可以看出在工業(yè)化進(jìn)行階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力與第二產(chǎn)業(yè)的比重是成正向關(guān)系的，第一產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的比重是呈反向關(guān)系，同時第一產(chǎn)業(yè)單位比重的變動要比第三產(chǎn)業(yè)單位比重更能增強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力。所以在工業(yè)化階段，第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)比重的相對降低能增強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力，也就是說相對的提高第二產(chǎn)業(yè)比重是增強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的關(guān)鍵。

再進(jìn)一步的分析中，我們可以得出，在工業(yè)未完成時，進(jìn)行過激的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，即過早的發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，是會降低產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力。

2.4 分析四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向

下面我們對四川省在1991～2008年其間的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向進(jìn)行研究，我們從三大產(chǎn)業(yè)的增長速度與GDP的增長速度出發(fā)，依據(jù)其之間存在[1]的關(guān)系，其中βi表示某個產(chǎn)業(yè)的變動系數(shù)，πi表示某產(chǎn)業(yè)的增長速度，vp表示GDP的增長速度；求得各個產(chǎn)業(yè)的變動系數(shù)如表4所示。

表4 四川省的第一、二、三產(chǎn)業(yè)的變動系數(shù)

文獻(xiàn)[1]把產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向劃分為八類，從表4可以看出四川省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向大致分為1991～1996年并行階段，其中β1<1，β2>1，β3>1,1997～2002年的激進(jìn)階段，其中β1<1，β2>1，β3>1,2003～2008年的進(jìn)行階段，其中β1<1，β2>1，β3>1；

分析1991～1996年的并行階段，這個階段是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演進(jìn)的第一個階段，即勞動力由第一產(chǎn)業(yè)向第二產(chǎn)業(yè)過渡的階段，此時出現(xiàn)了第三產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)并行增長的階段；分析1997～2002年的激進(jìn)階段的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向，我們可以看出其間的第三產(chǎn)業(yè)的變動系數(shù)是大于第二產(chǎn)業(yè)的變動系數(shù)的，表明該階段是要實現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演進(jìn)的第二個階段，即勞動力由第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)過度的階段。但是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向第二階段的演進(jìn)需要工業(yè)化的完成，需要物質(zhì)實力的積累，很明顯四川省在1996年并未完成工業(yè)化任務(wù)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力還不是很強，未達(dá)到進(jìn)行質(zhì)變的度，所以在1997～ 2002年進(jìn)行的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向是不合理的，是過激的轉(zhuǎn)換。同時結(jié)合表3的分析1997～2002年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力是被削弱的。因此我們在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時一定要遵循產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演進(jìn)的內(nèi)在規(guī)律，注意質(zhì)變前量的積累。分析2003～ 2008年的進(jìn)行階段，該階段是四川省進(jìn)行工業(yè)化階段，為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的第二階段的轉(zhuǎn)換奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，同時四川省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力也是在逐步提高的。

3 結(jié)語

本論文采用主成分分析方法對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力進(jìn)行縱向的綜合評價，得出個時期的綜合分值，再采用GMDH方法研究三次產(chǎn)業(yè)比重分布對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力得分值之間的影響，為設(shè)計產(chǎn)業(yè)升級戰(zhàn)略找到基點。

本文對四川省1991～2008年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了實證分析，得到了以下結(jié)論：

（1）影響四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的主要因素是經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、工業(yè)效益因素和外部需求，因此加快地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，提高工業(yè)產(chǎn)值利稅能力，擴(kuò)大外貿(mào)需求，深化對外開發(fā)的程度，是增強四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的關(guān)鍵因素。

（2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換需要量的積累，尤其是在實現(xiàn)第二階段的演進(jìn)，需要工業(yè)化完成基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、實現(xiàn)人們消費達(dá)到一定的水平和檔次等眾多物質(zhì)條件的實現(xiàn)，不能操之過急，不然就會欲速則不達(dá)，破壞經(jīng)濟(jì)體的穩(wěn)步發(fā)展。

（3）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向的合理性是增強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的前提，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力的增強是進(jìn)行合理化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向的基礎(chǔ)。

(4)在工業(yè)化進(jìn)行階段，四川省產(chǎn)業(yè)升級這一戰(zhàn)略設(shè)計基點應(yīng)該是走新型工業(yè)化道路，這也是基于階段性國情的產(chǎn)業(yè)升級戰(zhàn)略，應(yīng)當(dāng)提高高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)所占比重，增強制造業(yè)在研發(fā)、設(shè)計、品牌營銷等環(huán)節(jié)的盈利能力，培育工業(yè)產(chǎn)業(yè)較強的國際競爭力，而不是過早的去發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，提高第三產(chǎn)業(yè)的相對比重。

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（責(zé)任編輯/易永生）

F061.5

A

1002－6487（2011）05－0124-03

國家自然科學(xué)基金資助項目（70771067）

張麗麗（1988-），女，山東菏澤人，碩士研究生，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、信息管理。

何躍（1961-），男，重慶人，博士，副教授，研究方向：宏觀經(jīng)濟(jì)、數(shù)據(jù)挖掘、決策支持系統(tǒng)。