吳旭曉

基于DEA視窗分析的河南生態(tài)文明建設效率評價

吳旭曉

（河南省社會科學院 城市與環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002）

生態(tài)文明建設不僅要考慮其建設水平，更要重視其付出的成本。文章以經(jīng)濟生態(tài)化、空間綠色化、生態(tài)產(chǎn)業(yè)化、資源集約化、環(huán)境健康化、社會福祉化為產(chǎn)出指標，以生態(tài)文明建設所付出的人力、財力、資本為投入指標，運用DEA視窗分析模型對2009—2017年河南省生態(tài)文明建設效率進行評價研究，分析了區(qū)域生態(tài)文明建設效率的收斂性，并將生態(tài)文明建設水平與效率的均值進行比較分析。

生態(tài)文明建設效率；乘法集成法；DEA視窗分析；河南

河南省經(jīng)濟總量已經(jīng)多年穩(wěn)居全國第五位，但與此同時也付出了巨大的資源環(huán)境成本。堅持生態(tài)優(yōu)先和綠色引領的生態(tài)文明建設是現(xiàn)階段河南省推進美麗中原建設的主要目標模式。河南省生態(tài)文明建設是不斷完善的動態(tài)過程，需要依據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和理想目標的差距，不斷修正階段性目標、調整階段性努力方向，才能最終以低成本高效率實現(xiàn)預定建設目標。河南省生態(tài)文明建設已經(jīng)推進多年，但生態(tài)文明建設的階段性目標是否實現(xiàn)？實現(xiàn)程度如何？付出多大的成本？存在哪些有待改進的短板？為了今后高質量推進生態(tài)文明建設，有必要從供給側結構性改革的視角選擇科學合理的指標體系，對河南生態(tài)文明建設效率進行客觀的綜合測度與分析，以便準確把握生態(tài)文明建設的現(xiàn)狀，及早發(fā)現(xiàn)存在的問題，擺正發(fā)展坐標，找準突破點和著力點，這對于在全國生態(tài)文明建設浪潮中實現(xiàn)中原更加出彩的目標具有重要的現(xiàn)實意義。

本文在借鑒前人研究成果的基礎上，基于2009—2017年的面板數(shù)據(jù)，運用DEA視窗分析模型對河南省生態(tài)文明建設效率的時空演變情況進行評價研究，進而為河南省各層級生態(tài)文明建設的決策者、參與者開啟新一輪生態(tài)文明建設提出有針對性的建議。

1 評價模型

1.1 指標體系選取

目前國內(nèi)對生態(tài)文明建設水平評價的研究成果比較多，但對生態(tài)文明建設效率的研究則相對比較少。參考文獻[1-4]，從人力、財力和資金等3個維度選取生態(tài)文明建設效率評價的投入指標。其中，人力投入用水利、環(huán)境和公共管理業(yè)就業(yè)人員數(shù)（萬人）表示，財力投入用節(jié)能環(huán)保財政支出（億元）表示，資本投入用水利、環(huán)境和公共管理業(yè)全社會固定資產(chǎn)投資（億元）表示。

借鑒文獻[5-7]的研究成果，以經(jīng)濟生態(tài)化、空間綠色化、生態(tài)產(chǎn)業(yè)化、資源集約化、環(huán)境健康化和社會福祉化等6個維度的發(fā)展水平為生態(tài)文明建設效率的產(chǎn)出指標。其中，經(jīng)濟生態(tài)化是單位GDP化學需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物量的排放量（噸/億元）以及農(nóng)藥使用強度（噸/千公頃）等指標的集成?？臻g綠色化是當年造林面積（千公頃）、建成區(qū)綠化覆蓋率（%）、人均公園綠地面積（平方米）等指標的集成。生態(tài)產(chǎn)業(yè)化是林業(yè)增加值（億元）、入境旅游收入（億元）、國際旅游收入（億元）等指標的集成。資源集約化是城市經(jīng)濟密度（億元/平方公里）、單位耕地農(nóng)業(yè)增加值（萬元/公頃）、單位GDP能耗（噸標準煤/萬元）、單位GDP水耗（噸/萬元）等指標的集成。環(huán)境健康化是空氣環(huán)境質量、城市污水集中處理率（%）、城市生活垃圾無害化處理率（%）、城市燃氣普及率（%）等指標的集成；空氣環(huán)境質量按照優(yōu)質、良好、輕度污染、中度污染和嚴重污染五個等級，分別賦值1、0.8、0.6、0.4和0.2。社會福祉化從城鄉(xiāng)差距、文化、就業(yè)、教育和醫(yī)療等方面進行考量，是城鄉(xiāng)居民收入比、人均擁有公共圖書館圖書量（冊）、失業(yè)率（%）、初中生師比、城市萬人醫(yī)生數(shù)（人）等指標的集成。

表1 區(qū)域生態(tài)文明建設效率評價指標體系

1.2 評價模型構建

1.2.1 產(chǎn)出指標的合成模型

首先，對指標數(shù)據(jù)進行標準化處理。不同類型的指標無量綱化處理的方式分別如下。

中間指標：

其中，(x)為指標的參考值。式中，u為第準則層第項指標標準化后的數(shù)值,該值最小為0，最大為1；=1,2,…,n；x為樣本的第個指標的原始數(shù)值；min(x)為所有樣本第個指標的最小值；max(x)為所有樣本第個指標的最大值。

其次，確定指標權重。分別用序關系分析法(Order Relation Analysis，ORA)和均方差法確定指標的主觀權重和客觀權重，再運用“乘法”集成法確定指標的綜合權重。

與層次分析法相比，ORA法的突出特色是既兼有層次分析法的優(yōu)點，同時又無須構建判斷矩陣，省去了一致性檢驗步驟，大大減少了計算量。運用ORA法計算指標權重的式子如下：

式中，r指標為Xi-1與Xi之間的相對重要系數(shù)。

均方差法主要是利用數(shù)據(jù)差異來確定指標權重系數(shù)，可以有效避免主觀賦權法的人為弊端。均方差法賦權的計算式子如下：

用“乘法”集成法求得綜合權重，計算式子如下：

用“乘法”集成法確定評價指標的權重，彌補了主客觀賦權法的缺陷，使得評價結果更符合決策需求。

得到指標層的權重后，按照下式，可以求得系統(tǒng)產(chǎn)出指標的發(fā)展水平指數(shù)。

1.2.2 DEA視窗分析模型

1.3 指標數(shù)據(jù)來源

本研究各指標的原始數(shù)據(jù)主要來自2010—2018年的《河南統(tǒng)計年鑒》、2009—2017年的《河南環(huán)境狀況公報》和《河南環(huán)境統(tǒng)計年報》。

2 實證分析

2.1 產(chǎn)出指標發(fā)展水平分析

根據(jù)前文的模型，求得2009—2017年河南省18個省轄市經(jīng)濟生態(tài)化、空間綠色化、生態(tài)產(chǎn)業(yè)化、資源集約化、環(huán)境健康化和社會福祉化的發(fā)展水平指數(shù)，它們的平均值如圖1所示。

圖1 2009—2017年河南省各省轄市生態(tài)文明建設產(chǎn)出指標平均值

由圖1可以看出，在生態(tài)文明建設的6個產(chǎn)出維度中，平均值由高到低依次為環(huán)境健康化、經(jīng)濟生態(tài)化、資源集約化、社會福祉化、空間綠色化和生態(tài)產(chǎn)業(yè)化，顯然生態(tài)產(chǎn)業(yè)化水平低下是制約河南省生態(tài)文明建設的主要因素。

在河南省18個省轄市中，經(jīng)濟生態(tài)化指數(shù)均值最高的城市是新興國家中心城市鄭州，最低的是成熟型資源城市鶴壁；空間綠色化指數(shù)均值最高的是有“山水茶都”之稱的信陽，最低的是“八朝古都”所在地開封；生態(tài)產(chǎn)業(yè)化指數(shù)均值最高的城市是有“牡丹花都”美譽的洛陽，最低的是“食品名城”漯河；資源集約化指數(shù)平均值最高的是三門峽，最低的是濟源；環(huán)境健康化指數(shù)均值最高的城市是信陽，最低的是面積與人口均居18個省轄市之首的南陽；社會福祉化指數(shù)平均值最高的是三門峽，最低的是周口。

2.2 生態(tài)文明建設效率評估

文獻[8]的研究結果顯示，DEA視窗分析模型中理想窗寬為3。為此，在研究中，設置窗寬P=3。河南省的省轄市一共有18個，研究期為2009—2017年，原來的DMU的數(shù)量為9*18=162個；引進視窗分析模型后，一共有7個視窗，分別為WINDOW1（2009—2011年）、WINDOW2（2010—2012年）、WINDOW3（2011—2013年）、WINDOW4（2012—2014年）、WINDOW5（2013—2015年）、WINDOW6（2014—2016年）和WINDOW7（2015—2017年），每個視窗內(nèi)有3*18=54個DMU，投入產(chǎn)出指標總數(shù)為9，滿足DEA要求的決策單元數(shù)量必須大于投入產(chǎn)出指標總和的2倍的條件。引進DEA視窗分析模型后，DMU總數(shù)達到7*3*18=378個，是原來的2.33倍，充分挖掘了數(shù)據(jù)的內(nèi)在特征。采用基于產(chǎn)出導向的C2R模型的DEA視窗分析法研究河南省生態(tài)文明建設效率，結果見表2和表3。

表2 2009—2017年河南省各市DEA視窗生態(tài)文明建設效率

為了更好地描述生態(tài)文明建設效率演變情況，將效率值θ劃分為6個等級：θ<0.5為低水平，0.5≤θ<0.6為較低水平，0.6≤θ<0.7為合格水平，0.7≤θ<0.8為中等水平，0.8≤θ<0.9為良好水平，0.9≤θ≤1.0為優(yōu)質水平。

從表2可以看出，在第一視窗中，開封、洛陽、濮陽和三門峽的生態(tài)文明建設效率達到DEA有效；許昌、漯河、周口、駐馬店和濟源介于0.9—1.0之間；鄭州、新鄉(xiāng)和南陽生態(tài)文明建設效率在0.5以下，屬于低水平層級。在第二視窗中，生態(tài)文明建設效率在0.9以上和低于0.5的城市沒有發(fā)生變化，安陽、商丘和信陽的效率層級下滑，焦作的效率層級由較低水平躍升到中等水平。與第二視窗相比，在第三視窗中，許昌、周口和駐馬店生態(tài)文明建設的效率層級下滑，焦作和商丘的效率層級上升。第四視窗中生態(tài)文明建設效率在0.9以上的城市數(shù)量比例超過50%，達到10個城市；安陽、鶴壁、焦作、許昌、信陽和周口的效率層級上升，駐馬店的效率層級下滑。第五視窗中有9個城市生態(tài)文明建設效率在0.9以上，占到城市總數(shù)的50%；開封、安陽和許昌的效率層級下滑，商丘和信陽的效率層級上升。第六視窗中生態(tài)文明建設效率在0.9以上的城市數(shù)量與第四視窗一樣多，也達到10個；開封和安陽的效率層級上升，許昌、商丘和駐馬店的效率層級下滑。第七視窗中生態(tài)文明建設效率在0.9以上的城市數(shù)量只有第六視窗的一半，即5個；安陽、鶴壁、焦作、濮陽、許昌、商丘、信陽、周口和駐馬店的效率層級下滑，沒有一個城市的效率層級上升。

在7個視窗中，洛陽、漯河、三門峽和濟源的生態(tài)文明建設效率一直都在0.9以上，表現(xiàn)比較突出，屬于全省第一方陣；開封和濮陽屬于第二方陣，均只有一個視窗低于0.9；周口和鶴壁分別有2個和4個視窗低于0.9，但均在0.8以上，屬于第三方陣；安陽則是在合格與較低水平兩個層級之間徘徊與切換；平頂山一直處于較低水平，沒有實現(xiàn)效率層級突破；鄭州、新鄉(xiāng)和南陽則一直處于低水平層級。

表3 2009—2017年河南省各市（區(qū)）生態(tài)文明建設效率

從表3橫向看，2009—2017年河南省18個省轄市中沒有一個城市生態(tài)文明建設效率全部達到DEA有效。其中，濟源和三門峽表現(xiàn)最為突出，均有8年生態(tài)文明建設效率達到DEA有效；漯河和洛陽表現(xiàn)也不錯，均有6年達到DEA有效；開封有5年生態(tài)文明建設效率達到DEA有效；許昌、周口和濮陽均有3年達到DEA有效；鶴壁有2年生態(tài)文明建設效率達到DEA有效；商丘、焦作和信陽均有1年到DEA有效；其余的6個省轄市沒有一年達到DEA有效。鄭州除了2010年生態(tài)文明建設效率位居全省倒數(shù)第三外，其余年份均為全省倒數(shù)第一；南陽除了2013年位居全省倒數(shù)第三外，其余年份均位居全省倒數(shù)第二；新鄉(xiāng)除了2013年和2015年分別位居全省倒數(shù)第二和第四外，其余年份均位居全省倒數(shù)第三。

從表3縱向看，河南省生態(tài)文明建設效率以2013年為分界線達到DEA有效的城市數(shù)量呈現(xiàn)兩個波段逐年下滑的演化態(tài)勢；2009—2017年河南省18個省轄市中分別有7、6、5、2、6、7、6、5、3個城市生態(tài)文明建設效率達到DEA有效。

從5大區(qū)域生態(tài)文明建設效率平均值來看，整體上呈現(xiàn)東西強、南北弱的空間分布態(tài)勢。豫東和豫西地區(qū)生態(tài)文明建設效率平均值交替領先，2011年、2016—2017年豫西地區(qū)生態(tài)文明建設效率平均值全省第一，其余年份則是豫東地區(qū)位居全省第一。

2.3 生態(tài)文明建設效率收斂性分析

運用樣本標準差對2009—2017年河南省生態(tài)文明建設效率的區(qū)域收斂性進行分析，結果如圖2所示。從全省看，河南省生態(tài)文明建設效率的標準差呈現(xiàn)波浪式上升演化態(tài)勢；第一個波浪是2009—2012年，其中2009—2010年上升，2011—2012年下降；第二個波浪是2013—2015年，其中2013—2014年上升，2014—2015年下降；第三個波浪是2015—2017年，其中2015—2016年小幅度上升，2016—2017年小幅度下降。從σ值演化發(fā)展的趨勢線可以判斷，河南省生態(tài)文明建設效率不存在收斂性，發(fā)散性比較明顯。

圖2 2009—2017年河南省生態(tài)文明建設效率的區(qū)域收斂性（σ值）

從5大區(qū)域看，波動性最大的是豫東地區(qū)，波動性最小的是豫北地區(qū)。豫東地區(qū)在2009—2014年生態(tài)文明建設效率呈現(xiàn)發(fā)散態(tài)勢，其后開始逐步收斂；豫南地區(qū)的σ值呈現(xiàn)先上升、后波動式下滑的演變態(tài)勢；豫西地區(qū)的σ值呈現(xiàn)先上升、隨后保持小幅度上下波動的發(fā)展態(tài)勢?？偟膩碚f，沒有一個地區(qū)實現(xiàn)嚴格收斂，這意味著生態(tài)文明建設效率一直明顯存在區(qū)域內(nèi)的差距。

2.4 建設水平與效率均值比較分析

以生態(tài)文明建設水平為目標層，以生態(tài)文明建設的6個產(chǎn)出維度為考核指標，按照上文的評價模型，求得6個指標的主觀權重和客觀權重。其中，主觀權重分別為0.18、0.16、0.18、0.16、0.18、0.14，客觀權重分別為0.185、0.157、0.2095、0.2036、0.0935、0.1514；進而求得綜合權重，分別為0.1997、0.1506、0.2262、0.1954、0.1009、0.1271。通過各維度的綜合權重與對應維度水平指數(shù)的乘積累加就可以得到河南省各個城市的生態(tài)文明建設水平指數(shù)。

分別以生態(tài)文明建設水平和效率的均值為分界線，可以得到2009—2017年河南省各城市生態(tài)文明建設的水平與效率均值分布圖（見圖3）。由圖3可以看出，生態(tài)文明建設水平和效率均高于全省平均值的城市有4個，分別為許昌、洛陽、信陽和三門峽；生態(tài)文明建設水平高于全省平均值、建設效率低于全省平均值的城市有2個，分別為鄭州和南陽；生態(tài)文明建設水平低于全省平均值、建設效率高于全省平均值的城市最多，達到7個，分別為漯河、開封、周口、鶴壁、焦作、濮陽和濟源；生態(tài)文明建設水平和效率都低于全省平均值的城市也較多，達到5個，分別為商丘、平頂山、安陽、新鄉(xiāng)和駐馬店。在18個省轄市中，唯有鄭州和南陽的生態(tài)文明建設效率小于生態(tài)文明建設水平，這表明這兩個城市的投入剩余比較突出，而產(chǎn)出相對不足也比較明顯。

圖3顯示，2009—2017年，在18個省轄市中，只有洛陽的生態(tài)文明建設水平指數(shù)平均值在0.6以上，鶴壁生態(tài)文明建設水平指數(shù)平均值最低，不足0.4。生態(tài)文明建設水平的整體低下，要求河南省必須采取必要的措施，高水平推進生態(tài)文明建設。

從效率均值來看，只有鄭州、南陽和新鄉(xiāng)屬于低水平層級，平頂山和安陽分別處于較低層級和合格層級，商丘、焦作和駐馬店達到中等等級，許昌、鶴壁和信陽達到良好等級，漯河、開封、周口、洛陽、三門峽、濮陽和濟源達到優(yōu)秀等級，優(yōu)良率高達55.56%。

圖3 2009—2017年河南省各城市生態(tài)文明建設的水平與效率均值分布

在豫中地區(qū)，生態(tài)文明建設水平的均值由高到低依次為鄭州、許昌和漯河，而生態(tài)文明建設效率平均值的順序剛好相反。豫東地區(qū)生態(tài)文明建設水平的均值整體不高，而效率均值呈現(xiàn)“V”字形分布態(tài)勢。豫西地區(qū)生態(tài)文明建設水平及效率的均值都呈現(xiàn)“V”字形分布。豫北地區(qū)生態(tài)文明建設效率均值呈現(xiàn)斜“N”字形分布。豫南地區(qū)生態(tài)文明建設水平及效率的均值呈現(xiàn)中間高兩邊低的分布特征。

3 結論

基于序關系分析法和均方差法確定指標的主觀權重和客觀權重，然后運用“乘法”集成法確定指標的綜合權重，從而求出生態(tài)文明建設效率的6大產(chǎn)出指標；在此基礎上，運用DEA視窗分析模型對2009—2017年河南省生態(tài)文明建設效率進行評價研究。研究發(fā)現(xiàn)，在河南省生態(tài)文明建設的6個產(chǎn)出維度中，平均值由高到低依次為環(huán)境健康化、經(jīng)濟生態(tài)化、資源集約化、社會福祉化、空間綠色化和生態(tài)產(chǎn)業(yè)化，生態(tài)產(chǎn)業(yè)化水平低下是制約河南省生態(tài)文明建設水平提升的主要因素；漯河、開封、三門峽、濟源的生態(tài)文明建設效率相對較高，鄭州、新鄉(xiāng)、南陽的生態(tài)文明建設效率相對較低；從空間上看，河南省生態(tài)文明建設效率平均值整體上呈現(xiàn)東西強、南北弱的分布態(tài)勢；無論是全省還是五大區(qū)域的生態(tài)文明建設效率均呈現(xiàn)出波動式發(fā)散態(tài)勢；在18個省轄市中，除了鄭州和南陽，其余城市生態(tài)文明建設效率均高于生態(tài)文明建設水平。整體上看，河南省生態(tài)文明建設水平普遍低下，堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色引領的發(fā)展方針，加快生態(tài)資源資本化、市場化和網(wǎng)絡化發(fā)展步伐，全面提升生態(tài)文明建設質量和效率，是河南省進一步高質量推進生態(tài)文明建設的重要路徑選擇。

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Efficiency Evaluation of Henan Ecological Civilization Construction Based on DEA Window Analysis

WU Xu-xiao

(Institute of Urban and Environment, Henan Academy of Social Sciences, Zhengzhou 450002, China)

The construction of ecological civilization should not only consider its construction level, but also pay attention to its cost. This paper evaluates the efficiency of ecological civilization construction in Henan Province from 2009 to 2017 by using DEA window analysis model with the output indicators of economic ecology, space greening, ecological industrialization, resource intensive, environmental health and social well-being, and the input indicators of human resources, financial resources and capital for ecological civilization construction. This paper analyses the convergence of the efficiency of regional ecological civilization construction, and makes a comparative analysis between the level of ecological civilization construction and the average of efficiency.

construction efficiency of ecological civilization; multiplication Integration; DEA window analysis; Henan Province

X826

A

2096–7772(2020)02–0040–08

2019-11-20

2018年度河南省哲學社會科學規(guī)劃后期資助項目（2018HQ011）；2019年度河南省社會科學院基本科研費項目（2019E29）；河南省社會科學院2019年度創(chuàng)新工程試點項目（19A27）

吳旭曉（1976―），男，廣西平南人，副研究員，博士，主要從事資源與環(huán)境、城市經(jīng)濟、系統(tǒng)建模與政策分析等研究。

（責任編輯楊文忠）