趙慶宇， 朱家明，楊　洋， 錢舒婷

（安徽財經(jīng)大學 a.金融學院；b.統(tǒng)計與應用數(shù)學學院，安徽 蚌埠　233030）

基于熵值法的生態(tài)文明建設評價與預測

趙慶宇a， 朱家明b*，楊洋a， 錢舒婷a

（安徽財經(jīng)大學 a.金融學院；b.統(tǒng)計與應用數(shù)學學院，安徽 蚌埠233030）

針對生態(tài)文明建設的評價，使用加權乘法合成法、線性加權法、最小二乘法等方法，構建生態(tài)文明建設綜合評價和灰色預測模型，運用MATLAB軟件編程求解，得到全國和各省生態(tài)文明建設量化情況及對未來的預測，最后結合結果選取最有代表性的省提出改進措施并對改進后的結果做出預測。

生態(tài)文明建設；灰色預測；線性加權法；熵值法；加權乘法合成法

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，生態(tài)文明建設越來越重要。黨的十七大報告第一次提出了“建設生態(tài)文明的思想”，十八大報告明確指出將生態(tài)文明建設、政治建設、文化建設、社會建設相并列，形成建設中國特色社會五位一體的總布局。因此，建立一套我國的生態(tài)文明建設評級體系和評估方法，加快地區(qū)生態(tài)文明建設進程是具有重要現(xiàn)實意義，我們旨在科學有效的數(shù)學建模的基礎上對此問題進行分析。本文第一部分利用線性加權合成法定義了全國生態(tài)文明建設的綜合評價模型，從總體上看我國的生態(tài)文明建設情況；在第一部分的基礎上進行改進，第二部分中利用線性加權法建立各省具體建設指標評價模型，從不同?。ㄖ陛犑校┑慕嵌瓤次覈纳鷳B(tài)文明建設情況。最后，第三部分建立灰色預測模型準確預測省市未來發(fā)展狀況，在假設政府改進具體力度的前提下預測采取措施后的落后省發(fā)展狀況，為生態(tài)文明建設較為落后的省提供參考。

核污染對人們的心靈震撼和潛在危害引發(fā)了人們對生態(tài)環(huán)境問題的普遍重視。在國外，20世紀60年代以后，環(huán)保意識和環(huán)保運動在西方發(fā)達國家興起并引發(fā)對生態(tài)環(huán)境問題進行科學研究。出于對環(huán)境污染狀況和原因的科學探求需要，以及人與自然之間相互作用關系的科學認識需要，引發(fā)了人們對生態(tài)學的普遍重視，從而大大推動了生態(tài)學的發(fā)展及其相關的環(huán)境科學的產(chǎn)生，促進了人們對生態(tài)環(huán)境問題的科學研究，為人們環(huán)境意識的提高和環(huán)境保護運動的發(fā)展提供了科學依據(jù)。在社會實踐領域，隨著環(huán)境保護運動發(fā)展，對現(xiàn)實環(huán)境污染和破壞的治理要求，也開始在社會政治生活中產(chǎn)生重要影響，并導致有關環(huán)境立法的產(chǎn)生和世界“環(huán)境日”確定?？v觀這一時期對生態(tài)環(huán)境問題的認識和實踐活動，總體上還表現(xiàn)為對某一局部地區(qū)或國家，特別是發(fā)達國家所出現(xiàn)的環(huán)境污染的認識和治理要求，只是把環(huán)境污染看作是影響社會發(fā)展的一個不容忽視的問題而加以研究和解決的，而沒有充分認識到生態(tài)危機的全球性及其對人類文明發(fā)展的長遠影響。即便如此，這卻為人們將自然納入其社會發(fā)展的視野中并從社會文明發(fā)展的高度去看待生態(tài)環(huán)境問題奠定了思想基礎。隨著時間的推進，生態(tài)危機不僅沒有消除，反而越來越嚴重并呈現(xiàn)出全球性的特征。為此，人們不得不從人類文明發(fā)展的高度去看待全球性的生態(tài)危機，重新審視人與自然的關系，變革傳統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境觀從社會文明建設的角度去改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)方式、生活方式和思維方式，采取有效的措施控制污染、保護生態(tài)環(huán)境，并進行廣泛的國際合作，以實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。盡管這些理論成果對中國的理論研究和社會實踐具有重要的借鑒意義，但其中也不乏思想糟粕，如生態(tài)霸權主義、生態(tài)殖民主義等思想。這些思想在國際事物中都有表現(xiàn)，如發(fā)達資本主義國家在生態(tài)環(huán)境保護上的雙重標準，對世界自然資源的壟斷和掠奪，對欠發(fā)達國家的污染轉(zhuǎn)移等。

在國內(nèi)，對生態(tài)文明的研究主要包括如下幾個方面。關于生態(tài)文明的涵義：任恢忠和劉月生在《生態(tài)文明論綱》中指出“生態(tài)文明是指人類在改造自然界的同時又主動保護自然界，積極改善和優(yōu)化人與自然的關系，建設良好的生態(tài)環(huán)境所取得的物質(zhì)成果、精神成果和制度成果的總和。它是生態(tài)生產(chǎn)發(fā)展水平及其積極成果的體現(xiàn)，是社會文明在人類賴以生存的自然環(huán)境領域的擴展和延伸，是社會文明的生態(tài)化表現(xiàn)”。國家環(huán)保局副局長潘岳認為生態(tài)文明是人們在改造客觀物質(zhì)世界的同時，不斷克服改造過程中的負面效應，積極改善和優(yōu)化人與自然、人與人的關系，建設有序的生態(tài)運行機制和良好的生態(tài)環(huán)境所取得的物質(zhì)、精神、制度成果的總和。

生態(tài)文明的地位、作用及獨立性：生態(tài)文明與物質(zhì)文明、精神文明、政治文明之間的關系，實際上也是生態(tài)文明在文明結構中的地位問題，比較全面的觀點為張云飛在《試論生態(tài)文明在文明系統(tǒng)中的地位和作用》中指出的“在整個人類文明系統(tǒng)中，生態(tài)文明事實上構成了物質(zhì)文明、政治文明和精神文明的物質(zhì)外殼。隨著社會生產(chǎn)力的進步和人類改造和保護自然能力的增強，這一物質(zhì)外殼在日益拓展其厚度、深度和廣度。這樣，就促使社會結構的三個基本的層次改變自己的存在方式，以適應這種發(fā)展。在這個過程中，這一物質(zhì)外殼己經(jīng)從物質(zhì)文明、政治文明和精神文明中獨立出來，成為了一種專門的文明形式。因此，從社會的結構層次上來看，人類文明就是由物質(zhì)文明、政治文明、精神文明和生態(tài)文明構成的一個整體文明系統(tǒng)”。

關于生態(tài)文明與科學技術的關系：有些學者認為，科學技術是現(xiàn)代工業(yè)文明的基石，人類運用不斷發(fā)展的科學技術改造自然，改造社會，創(chuàng)造并實現(xiàn)了今天的物質(zhì)文明和精神文明，在人類發(fā)展史上寫下了輝煌的一頁。但與此同時，人類與自然關系的不斷惡化及一系列全球性生態(tài)問題的出現(xiàn)，也是科學技術的伴生物，表明現(xiàn)代科學技術具有明顯的二律背反性。作為一種比工業(yè)文明更先進、更高級的文明形態(tài)—生態(tài)文明，其發(fā)展也依賴科學技術的進步，但為了避免科學技術在工業(yè)文明中產(chǎn)生的種種問題，必須對科學技術進行生態(tài)化的改造，按照生態(tài)學原理的要求進行科學技術的研究、發(fā)展、管理與應用。

關于生態(tài)文明建設與科學發(fā)展觀：胡錦濤總書記在十七大報告中強調(diào)，“要建設生態(tài)文明，基本形成節(jié)約能源資源和保護生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結構、增長方式和消費模式。循環(huán)經(jīng)濟形成較大規(guī)模，可再生能源比重顯著上升。主要污染物排放得到有效控制，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯改善。生態(tài)文明觀念在全社會牢固樹立”。學術界對于生態(tài)文明建設與科學發(fā)展觀的關系基本上達成共識，即生態(tài)文明建設必須以科學發(fā)展觀為指導。建設中國特色社會主義，必須建立符合社會發(fā)展要求的文明形態(tài)。生態(tài)文明建設必須以科學發(fā)展觀為指導，從思想觀念上實現(xiàn)三大轉(zhuǎn)變從傳統(tǒng)的“向自然宣戰(zhàn)”、“征服自然”等理念，向樹立“人與自然和諧相處”的理念轉(zhuǎn)變必須從粗放型的以過度消耗資源破壞環(huán)境為代價的增長模式，想增強可持續(xù)發(fā)展能力、實現(xiàn)經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展的模式轉(zhuǎn)變必須從把增長簡單地等同于發(fā)展的觀念、重物輕人的發(fā)展觀念，向以人的全面發(fā)展為核心的發(fā)展理念轉(zhuǎn)變。

1　我國生態(tài)文明建設的綜合評價

1.1研究思路

對現(xiàn)有的生態(tài)文明建設的評價指標進行分析選擇重要的、可行的10個評價指標，根據(jù)全國的相應指標數(shù)據(jù)，確定評價指標權重的大小模型［1］；再由權重的大小，結合經(jīng)濟發(fā)展的情況建立綜合評價模型，對我國逐年生態(tài)文明建設進行評價并建立和年份之間的線性相關模型［2］。最后，利用MATLAB、EVIEWS進行求解，得到我國生態(tài)文明建設逐年的綜合評價得分和與時間的量化關系［5］。

1.2研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)處理

對生態(tài)文明建設評價指標體系的評價范圍可以分為四類：生態(tài)經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境、生態(tài)社會、政府保障。其中每類選取了最具代表性的指標作為評價某個地區(qū)生態(tài)文明建設的二級指標如表1和表2所示。

針對選取出的10個指標，結合表2中數(shù)據(jù)，利用熵值法求得各級指標的權重［3］，步驟為：

（1）分正逆指標進行標準化處理；（2）計算信息熵和信息熵冗余度；（3）計算指標權重；（4）計算單指標評價得分。

表1　本問題提出生態(tài)文明建設評價指標體系

表2　二級指標數(shù)據(jù)

1.2.2建立模型

計算綜合評價得分，考慮到每個指標有不同的權重，采用帶權重的乘法合成法［4］，公式為：其中，x′代表與x呈反向變化的另一類指標的評價值，若x為正指標，x′則為逆指標，m代表x′類指標的個數(shù)，wi為權重系數(shù)（見表3權重系數(shù)表），n表示評價指標的個數(shù)，y為綜合評價得分。對公式（1），利用MATLAB進行計算［5］，得到表4：

利用計算出的綜合評價得分，利用EVIEWS建立線性回歸模型觀察其與時間的關系。

1.3研究結果

從（2）的回歸估計的結果看，模型擬合較好。可決系數(shù)R2=0.998 046，樣本對模型的擬合程度較高。F=2 386.849＞＞F（1，6）=13.7，模型在a=0.01的置信區(qū)間下可以通過。prob（t）=0，模型解釋變量顯著。說明我國的生態(tài)文明建設不僅逐年改善，還可以用（2）進行預測。每增加一年，我國生態(tài)文明建設總指標增加0.015 855。

表3　各生態(tài)文明建設指標權重表

表4　2006-2013年我國生態(tài)文明建設綜合評價得分

2　十個省生態(tài)文明建設的各指標評價

2.1研究思路

根據(jù)地理位置，從華北地區(qū)、華東地區(qū)、西南地區(qū)、西北地區(qū)四個地區(qū)中選??；再根據(jù)經(jīng)濟發(fā)達程度的不同，選取出具有不同水平的代表性的十個?。ㄊ校?。結合問題二建立的數(shù)學模型對這十個?。ㄊ校┥鷳B(tài)文明建設的程度進行評價，數(shù)據(jù)來源為國家統(tǒng)計局網(wǎng)，利用線性加權法計算各省生態(tài)文明各評價指標［6］。

2.2研究方法

2.2.1數(shù)據(jù)處理

分正逆指標進行標準化處理。

2.2.2建立模型

（1）對附表中的數(shù)據(jù)進行無量綱處理［10］。

對正指標，

對逆指標，

bij表示i省 j評價指標的無量綱數(shù)據(jù)，aij表示i省，j評價指標的標準化數(shù)據(jù)。

（2）分別對每一類下的指標賦權相乘再加和，利用線性加權綜合法建立應用線性模型來進行綜合評價的方法。公式如下

其中n為每個一級指標下的二級指標個數(shù)。從而得到矩陣［c1c2c3c4］，進而分別得出十個省每類指標評分具體數(shù)值及高低情況。

（3）應用相同的方法，得到各省生態(tài)文明建設總指標c5比較各省生態(tài)文明建設總指標的高低情況。

2.3研究結果

利用MATLAB求解，整理得表5和表6。

二級指標的比較方法為對每一指標下的數(shù)值由大到小排列，數(shù)值越大說明這一指標的建設越好。如據(jù)表6，北京、天津、上海、江蘇的人均GDP較高，而河北、貴州、青海人均GDP較低。一級指標的比較方法同二級指標的比較方法，數(shù)值越大說明這一類指標的建設越好。圖1可以直觀體現(xiàn)。如北京、天津、江蘇的生態(tài)經(jīng)濟建設相對較好，而貴州、青海則相對較差；北京、福建、青海的生態(tài)環(huán)境建設影響相對較好，而江蘇、河北的則相對較差。

3　基于灰色預測對生態(tài)文明建設落后地區(qū)的研究

3.1研究思路

以生態(tài)文明建設落后的青海省為例，對2008-2014年較為落后的三個指標進行灰色預測［7］；假設政府采取不同力度的改進措施，利用MATLAB編程進行灰色預測模型的求解，得出某一指標到2017年能否達到全國平均水平［8］。

3.2研究方法

（1）青海省地區(qū)GDP能耗的灰色預測

根據(jù)青海省2008-2014年的GDP萬元能耗噸標準煤歷史數(shù)據(jù)，對2015-2017年的居民人均可支配收入進行灰色預測，得到圖2。分析可得青海省地區(qū)GDP能耗在2008-2017年間平均環(huán)比下降8.576%，到2017年能耗達到1.275 6噸標準煤/萬元，遠低于全國平均水平。

圖1　10個省一級指標蛛網(wǎng)圖

表5　2014年10個省二級指標評分

表6　2014年10個省一級指標評分

假設政府從2009年初開始，在2009-2014年間采取措施，如調(diào)動企業(yè)熱情參與，使“環(huán)保入戶行動”內(nèi)容更加充實等。使得接下來每年地區(qū)GDP能耗平均環(huán)比下降10%，則將2008-2014年數(shù)據(jù)處理為2.940，2.646，2.381，2.143，1.929，1.736，1.563再進行預測，得表7。

（2）青海省城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的預測

根據(jù)青海省2008-2014年的人均可支配收入/元歷史數(shù)據(jù)，對2015-2017年的居民人均可支配收入進行灰色預測，得到圖3。

分析可得青海省城鎮(zhèn)居民人均可支配收入在2008-2017年間平均環(huán)比上升10.689%，若政府不采取措施，到2017年青海省鎮(zhèn)居民人均可支配收入為3.253 8萬元。萬張。

表7　改進前后地區(qū)GDP能耗（噸標準煤/萬元）

圖2　歷史地區(qū)GDP能耗灰色預測圖

圖3　歷史城鎮(zhèn)居民人均可支配收入灰色預測圖

假設政府從2009年初開始，在2009-2014年間采取措施，如采取企業(yè)優(yōu)惠政策，支持創(chuàng)業(yè)，調(diào)動市場等。使得接下來每年地區(qū)GDP能耗平均環(huán)比上升12%，則將2008-2014年數(shù)據(jù)處理為11 640.40，13 037.25，14 601.72，16 353.92，18 316.39，20 514.36，2 461.723 2再進行預測，得表8。

表8　改進前后地區(qū)城鎮(zhèn)居民人均可支配收入（萬元）

（3）青海省衛(wèi)生機構床位數(shù)

根據(jù)青海省2008-2014年的衛(wèi)生機構床位數(shù)歷史數(shù)據(jù)，對2015-2017年的機構床位數(shù)進行灰色預測，得到圖4。

圖4　歷史衛(wèi)生機構床位數(shù)灰色預測圖

分析可得青海省衛(wèi)生機構床位數(shù)在2008-2017年間平均環(huán)比上升10.13%，若政府不采取措施，到2017年青海省衛(wèi)生機構床位數(shù)為4.138 5

假設政府從2009年初開始，在2009-2014年間采取措施，如加大醫(yī)療設備投入，提高衛(wèi)生機構人員素質(zhì)以降低設備損耗等。使得接下來每年青海省衛(wèi)生機構床位數(shù)環(huán)比上升13%，則將2008-2014年數(shù)據(jù)處理為1.8，2.034，2.298 42，2.597 2，2.934 9，3.316 4，3.747 5再進行預測，得表9。

表9　據(jù)歷史數(shù)據(jù)預測的青海省衛(wèi)生機構床位數(shù)（萬張）

3.3研究結果

若政府采取措施使得每年青海省GDP能耗環(huán)比下降10%，則到2015年青海省GDP能耗為1.405 7噸標準煤/萬元，2016年為1.265 3噸標準煤/萬元，2017年則為1.138 9噸標準煤/萬元，基本達到全國平均水平。

若政府采取措施使得每年青海省城鎮(zhèn)居民人均可支配收入上升12%，則到2015年青海省城鎮(zhèn)居民人均可支配收入為2.568 5萬元，2016年為2.876萬元，2017年則為3.221 2萬元，基本達到全國平均水平。

若政府采取措施使得衛(wèi)生機構床位數(shù)/萬張上升13%，則到2015年青海省衛(wèi)生機構床位數(shù)為4.225 2萬張，2016年為4.773 8萬張，2017年則為5.393 6萬張，人均醫(yī)療機構衛(wèi)生床數(shù)基本達到全國平均水平。

4　總結

據(jù)各指標重要性的不同，本文對我國生態(tài)文

因此，全純截曲率存在一個負上界，則由文獻［10］知定理2成立。明建設的綜合評價定義了賦權重的乘法合成法，使綜合評價更加準確可靠。另外還借助正逆性的思想，基于線性加權法對十個省的生態(tài)文明建設各指標進行評價，各省一、二級指標的生態(tài)文明建設可以定量的比較并表達出來。輔以各種清晰的圖、表、模型，簡潔實用?；贛ATLAB對青海省的灰色預測模型也適用于其他省份，可以估計改進后的落后項在2017年能否達到全國平均水平?；谥敖⒌娜N模型，可以及時監(jiān)督和考核國家和各省份指標的完成情況，著重考慮方案實施的可操作性［9］。第一部分做出了我國生態(tài)文明建設的預測模型，每增加一年，我國生態(tài)文明建設總指標增加0.015 855，我國的生態(tài)文明建設逐年改善。第二部分從各個?。ㄖ陛犑校┑慕嵌冉⒛Ｐ?，得出北京、天津、江蘇的生態(tài)經(jīng)濟建設相對較好，而貴州、青海則相對較差等結論。第三部分以生態(tài)文明建設落后的青海省為例，建立灰色預測模型，估計其改進后的落后指標在2017年是否能達到全國平均，如研究第三部分結果表述的，若政府采取適當改進力度，其落后指標基本能達到全國平均水平。

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Evaluation and prediction of ecological civilization construction based on modeling

ZHAO Qing-yua， ZHU Jia-mingb*，YANG Yanga， QIAN Shu-tinga

（a.School of Finance；b.School of Statistics and Applied Maths，Anhui University of Finance and Economy，Bengbu Anhui 233030，China.）

For the evaluation of ecological civilization construction，using weighted multiplication synthesis method，linear weighted method，least squares method，Ecological Civilization Construction Comprehensive Evaluation and gray prediction model was constructed，using MATLAB software programming to get the situation of the national and Provincial Ecological Civilization Construction and forecast of the future，and finally combined with the results of the selection of the most representative province improvement measures were proposed and forecast was made of the improved results.

ecological civilization construction；grey prediction；linear weighted method；entropy method；weighted multiplicative synthesis

X823

A

1004-4329（2016）02-017-07

10.14096/j.cnki.cn34-1069/n/1004-4329（2016）02-017-07

2016-1-12

國家自然科學項目（11301001）；安徽財經(jīng)大學教研項目（acjyzd201429）資助。

朱家明（1973－），男，碩士，副教授，研究方向：應用數(shù)學與數(shù)學建模。Email：zhujm1973@163.com。