周 洋，宗 科，侯淑婧

區(qū)域生態(tài)效率評價及空間相關(guān)性分析
——以山東省為例

周 洋，宗 科，侯淑婧

隨著山東省區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，經(jīng)濟、資源、環(huán)境之間的問題越來越突出，因此，提高生態(tài)效率已受到了普遍的關(guān)注。文章采用超效率DEA模型方法測度了山東省2010-2014年17個地市的生態(tài)效率，并運用空間統(tǒng)計分析模型對山東省區(qū)域生態(tài)效率的空間相關(guān)性進行實證研究。

山東省；區(qū)域生態(tài)效率；超效率DEA；空間相關(guān)性

一、引 言

隨著經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境資源矛盾的日益加劇，人類生產(chǎn)活動已經(jīng)不再單純重視勞動和資本生產(chǎn)率的提高，而是把重點放在了關(guān)注生態(tài)效率的提高上，以此來實現(xiàn)人類與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

生態(tài)效率[1][2]這一概念由schaltegger等人于20世紀90年代最早提出，他們認為“生態(tài)效率”可以更加客觀和全面地描述人類社會的各種經(jīng)濟行為對生態(tài)和自然環(huán)境所帶來的一系列影響。1992年，WBCSD組織對生態(tài)效率這一概念進行了重新界定，認為實現(xiàn)生態(tài)效率的路徑有兩個：一是要不斷地提供競價性商品和服務(wù)滿足人類需要，同時提升人們生活質(zhì)量；二是要減少資源使用，使其消耗量在地球可承受的范圍之內(nèi)。

從研究方法上看，大致上有兩種思路來進行生態(tài)經(jīng)濟效率的考量：第一種方法是構(gòu)建指標體系，在此基礎(chǔ)上運用專家打分等方法對不同指標進行賦值，從而進行生態(tài)效率評價，例如Van Caneqhem（2010）[3]，曾鵬和朱玉鑫（2013）等人[4]的研究；第二種方法是采用非參數(shù)的形式來分析生態(tài)效率，主要有數(shù)據(jù)包絡(luò)法等，例如Kortelainen（2015）等人[5]的研究。由于非參數(shù)的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法可以避免專家打分所帶來的主觀性，因此目前大多數(shù)學者都采用第二種方法。從研究內(nèi)容上看，隸屬于不同行政區(qū)域的地區(qū)在社會發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展等方面會存在一定程度的關(guān)聯(lián)性，這種關(guān)聯(lián)性可以表現(xiàn)為區(qū)域間所進行的貿(mào)易來往、區(qū)域間技術(shù)的模仿與擴散、區(qū)域間人口的流動以及區(qū)域間各種產(chǎn)業(yè)之間的聯(lián)系，因而無法滿足傳統(tǒng)回歸分析方法中樣本相互獨立的假設(shè)。我們可以利用空間計量模型描述上述現(xiàn)象，該模型可以將空間的相互關(guān)聯(lián)性與回歸分析相結(jié)合。本文以2010-2014年山東17個地市數(shù)據(jù)為樣本，采用DEA分析法，借助Matlab 7.1，得出該省17個地市的相對生態(tài)效率。進一步，運用空間計量經(jīng)濟模型對該省各地市的生態(tài)效率情況進行空間統(tǒng)計研究。

二、山東省區(qū)域生態(tài)效率的測算

（一）模型和方法

Chames和Cooper等人[6]在1978年提出一種用來評價效率的方法，即數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA），這是一種非參數(shù)統(tǒng)計的方法，通常以相對效率作為基礎(chǔ)，以凸分析和線性規(guī)劃作為工具，以多投入、多產(chǎn)出作為標準，對相同類型的決策單元DMU的相

對有效性進行測度。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法在確定指標權(quán)重時由決策單元的實際數(shù)據(jù)求得，減少了評價者主觀因素的影響，具有很強客觀性。

比如說，有m個地區(qū)，如果想要計算它們的生態(tài)效率，那么每個地區(qū)都會有g(shù)個投入變量和n個產(chǎn)出變量，如果用Sjk來表示第k個DMU中的第i個輸入變量，用Yjk來表示第k個DMU中的第i個輸出變量，而其中第k個DMU的輸入表示為Xk= (X1k，X2k，…，Xmk)T，輸出可以用 Yk=(Y1k，Y2k，…，Ysk)T進行表示，θ是第k個DMU的效率值，且θ介于0和1之間，我們先設(shè)目標函數(shù)為“第 k個地區(qū)的生態(tài)效率”，然后計算生態(tài)效率的約束條件是“所有決策單元（DMU）的效率指數(shù)”，再運用Charnes-Cooper變換的方法就可以得出DEA中最基礎(chǔ)的C2R模型的線性表達式：

上式（1）測算生態(tài)效率時，因為所有有效率的決策單元都為1，所以會出現(xiàn)多個最優(yōu)決策單元（DMU），而這些有效單元可能會出現(xiàn)無法對地區(qū)生態(tài)效率好壞進行有效劃分的情況。本文為了避免這一問題的產(chǎn)生，也為了提高準確性，減小誤差，選擇運用 Andersen等學者提出的超效率 DEA(Super Efficiency DEA，SE-DEA)模型的方法來測算山東省各地區(qū)的生態(tài)效率。SE-DEA模型和傳統(tǒng)DEA模型有所不同：根據(jù)SE-DEA測算出的生態(tài)效率評價值，并不改變決策單元(DMU)的有效性，但對于有效率的 DMU，它卻可以對每個決策單元的有效程度進行排序。SE-DEA可以用式（2）進行表述：

（二）指標的建立及測算結(jié)果

1.指標選擇。生態(tài)效率要求在考慮經(jīng)濟收益的同時還要減少環(huán)境的消耗，也就是說用最小的生態(tài)環(huán)境污染消耗來換取最大的社會經(jīng)濟效益，在超效率 DEA模型的分析過程中，我們通常將產(chǎn)出指標體系用收益型指標進行衡量，而投入指標體系則用成本型指標進行衡量。為了能夠全方位地、較為真實地展現(xiàn)山東省每個地級市的生態(tài)效率及其變化情況，同時考慮數(shù)據(jù)的易獲取性，構(gòu)建如下指標體系，見表1。

表1 山東省區(qū)域生態(tài)效率投入與產(chǎn)出評價指標體系

2.結(jié)果分析。利用超效率DEA模型，計算山東省2010-2014年17個地市的數(shù)據(jù)，獲得區(qū)域生態(tài)效率評價值，測算結(jié)果如表2所示。

表2 山東省2010-2014年區(qū)域生態(tài)效率評價結(jié)果

由山東省2010-2014年區(qū)域生態(tài)效率評價結(jié)果可得出結(jié)論，在宏觀層面上，山東省的總體生態(tài)效率在5年內(nèi)呈下降趨勢，且變化不大；中觀層面

上，山東省各經(jīng)濟區(qū)域的生態(tài)效率有明顯差別，東部區(qū)域的生態(tài)效率相較于中西部明顯要高，雖然每年的區(qū)域生態(tài)效率值基本都大于1.0，但卻呈逐年遞減趨勢，中西部地區(qū)生態(tài)效率值相比較東部地區(qū)都比較低，并且沒有顯著的變化；在微觀層面上，青島、日照、威海、濰坊、煙臺等5個城市的生態(tài)效率水平最高，并且這5個城市都位于東部經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域，中部和西部地區(qū)生態(tài)效率低下，這說明該地區(qū)主要采用的是高耗能、高污染為代價的發(fā)展模式，這種經(jīng)濟模式將導致中西部區(qū)域的環(huán)境污染、資源利用效率低等問題產(chǎn)生，而這些問題將會伴隨經(jīng)濟的發(fā)展越來越嚴峻，這種現(xiàn)象尤以棗莊、濟寧、淄博等資源型城市突出。因此中西部區(qū)域要借鑒東部發(fā)達地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展經(jīng)驗，逐步向低污染、低消耗、高效率、可持續(xù)的集約型經(jīng)濟發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。

以下圖1顯示山東省生態(tài)效率水平是以東、中、西、南依次進行梯度分布的，具體為：處于第一梯隊（生態(tài)效率最高）的日照、青島、濰坊、煙臺、威海都位于東部地區(qū)；中部地區(qū)生態(tài)效率水平較好，屬于第二梯隊，主要包括濟南、萊蕪、泰安、東營、濱州等5個城市；菏澤、聊城、德州位于第三梯隊（生態(tài)效率水平一般）；南部地區(qū)生態(tài)效率水平最差，主要有淄博、臨沂、棗莊和濟寧4個城市。同時，生態(tài)效率分布具有明顯的“俱樂部現(xiàn)象”：高水平的生態(tài)效率區(qū)主要集中在以魯東為代表的東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)；第二梯隊和第三梯隊城市主要分布在魯西和魯中地區(qū)；魯南地區(qū)由于其資源型城市特征形成了第四梯隊聚集地。

圖1 山東生態(tài)效率水平四分位圖

三、山東省區(qū)域生態(tài)效率的空間相關(guān)性分析

（一）全域空間自相關(guān)

分析區(qū)域之間整體上的空間關(guān)聯(lián)與差異程度，一般可以使用空間自相關(guān)（Moran'I）指數(shù)，其公式為：

先在統(tǒng)計數(shù)據(jù)分布的基礎(chǔ)上，求出E（I）和VAR（I），然后計算 Moran'I的正態(tài)統(tǒng)計量 Z=，通過上述計算我們就可以檢驗不同區(qū)域是否有空間關(guān)聯(lián)性。

Moran'I在-1到1的范圍內(nèi)，Moran'I顯著且大于零時，表示地理分布模式中相似的屬性值呈正相關(guān)（正空間關(guān)聯(lián)）；Moran'I小于零，同時存在顯著性時，說明不同區(qū)域的屬性值呈負相關(guān)的地理模式分布（負空間關(guān)聯(lián)）；Moran'I等于零，同時存在顯著性時，說明了隨機現(xiàn)象的屬性值不相關(guān)，是隨機的。

山東17個地市生態(tài)效率的Moran'I指數(shù)為0.3272，檢驗的p值為0.0006，表明在空間分布上山東17個地市的生態(tài)效率存在較顯著的正自相關(guān)的聯(lián)系，即城市之間的生態(tài)效率相互正向影響。

（二）局部空間的關(guān)聯(lián)性

全域空間自相關(guān)將各個地區(qū)之間的差異進行了平均，所以只能從整體上考察山東省空間自相關(guān)的情況，要想全面具體地展示山東省各個區(qū)域之間的空間關(guān)聯(lián)性，需要利用局域空間關(guān)聯(lián)指標。為了達到這一目標，本文選取局域Moran'I指數(shù)來對山東省局域顯著性空間關(guān)聯(lián)進行分析：

從式（4）和式（5）看出，通過計算局部Moran'I，可以作出各個地區(qū)的聚集圖及其Moran散點圖。其中Moran散點圖展現(xiàn)了四個不同的空間相關(guān)性，這四種類型具體是：第一象限是H－H，也就是高－高型，

它表明生態(tài)效率高的城市被生態(tài)效率高的相鄰城市包圍，從而進一步說明高水平生態(tài)效率具有高空間滯后性。第二象限是L－H，即低－高型，它表明生態(tài)效率低的城市被生態(tài)效率高的相鄰城市包圍，說明低水平生態(tài)效率具有高空間滯后性。第三象限是L－L，即低－低型，它表明生態(tài)效率低的城市被生態(tài)效率低的相鄰城市包圍，說明低水平生態(tài)效率具有低空間滯后性。第四象限是H－L，即高－低型，它表明生態(tài)效率高的城市被生態(tài)效率低的相鄰城市包圍，說明高水平生態(tài)效率具有低空間滯后性。在這四個象限中H－H以及L－L是正的空間自相關(guān)，LH和H－L為負的空間自相關(guān)。

圖2 2014年山東省區(qū)域生態(tài)效率Moran散點圖

從圖2可以看出，2014年，處于第Ⅰ象限（即高－高的正自相關(guān)性集群）的6個地市為青島、煙臺、威海、東營、濟南、濱州。處于第Ⅱ象限（L－H負自關(guān)聯(lián)性集群）的是淄博。位于第Ⅳ象限（即H－L的負自相關(guān)性集群）的地市為德州、聊城以及菏澤。而泰安、萊蕪、臨沂、日照、濰坊和濟寧則同時位于第Ⅰ、第Ⅳ象限（即高－高的正自相關(guān)性集群和L－L的正自相關(guān)性集群）。位于第Ⅲ象限（即LL的正自相關(guān)性集群）的地市為棗莊。

在上述圖表中還存在“俱樂部收斂”的現(xiàn)象。以5%的顯著水平為例，共計7個城市的生態(tài)效率存在顯著的空間關(guān)聯(lián)：其中青島、煙臺、東營、威海、濟南位于H－H類型空間離群區(qū)，棗莊位于L－L型低值集聚區(qū)，而淄博處于空間離群區(qū)（L－H型）。H－L類型區(qū)域局部空間缺少關(guān)聯(lián)性，體現(xiàn)出生態(tài)效率高的區(qū)域，生態(tài)效率不僅產(chǎn)生著較弱的相互影響，而且也沒有明顯對鄰近的較低水平地區(qū)產(chǎn)生溢出效應(yīng)。

四、結(jié) 語

本文根據(jù)2011-2014年山東各區(qū)域資源環(huán)境及經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，利用DEA分析對山東省各地市生態(tài)效率的優(yōu)勢和劣勢做出了總結(jié)，并利用空間統(tǒng)計分析模型對各區(qū)域生態(tài)效率的空間相關(guān)性分析總結(jié)。結(jié)論表明：

第一，2010-2014年，山東省各地市生態(tài)效率表現(xiàn)為顯著的東高西低，呈梯度分布格局，三大經(jīng)濟地帶的生態(tài)效率具有較大的差異性，在三大經(jīng)濟地帶中東部地帶的生態(tài)效率最高，“俱樂部收斂”特征較為明顯，呈現(xiàn)日益降低的趨勢；中西部及南部地區(qū)生態(tài)效率值與東部地區(qū)相比明顯偏低，為粗放式經(jīng)濟增長模式，即高消耗、高污染、高排放，這種現(xiàn)象尤以棗莊、濟寧、淄博等城市最為嚴峻。

第二，山東省各地市生態(tài)效率正的自相關(guān)集聚，集聚程度在波動中趨于收斂，H-H集聚區(qū)位于東部沿海地區(qū)，L-L集聚區(qū)位于魯南資源型地區(qū)。

[1]楊斌.2000-2006年中國區(qū)域生態(tài)效率研究：基于dea方法的實證分析[J].經(jīng)濟地理，2009（7）.

[2]秦偉山，張義豐，袁境.生態(tài)文明城市評價指標體系與水平測度[J].資源科學，2013（8）.

[3]Van Caneghem J,Block C,Van Hooste H,et al.Ecoefficiency Trends of the Flem ish Industry:Decoupling of Environmental Impact from Econom ic Grow th[J].Journal of Cleaner Production，2010（14）.

[4]曾鵬，朱玉鑫.中國十大城市群生態(tài)發(fā)展狀況比較研究[J].地域研究與開發(fā)，2013（1）.

[5]Kortelainen M.Dynam ic Environmental Performance Analysis:A Malmquist Index Approach [J].Ecological Econom ics，2015（4）.

[6]Charnes A,Cooper W W,Rhodes E.Measuring the Efficiency of Decision Making Units[J].European Journal of Operational Research，1978（6）.

[責任編輯：劉烜顯]

周洋，山東科技大學經(jīng)濟管理系教授，碩士生導師；宗科（通訊作者），山東科技大學經(jīng)濟管理系講師，博士研究生；侯淑婧，山東科技大學經(jīng)濟管理系碩士研究生，山東 泰安 271000

F205

A

1004-4434(2016)10-0078-04

國家社科基金資助項目“基于多方法融合空間統(tǒng)計分析的區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟效益評價研究”(13BJY026)；教育部人文社科規(guī)劃項目“產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型期煤礦生態(tài)效率評價研究”(14YJCZH 236)的階段性成果