城市效率動態演化及其驅動因素研究—以天津市為對象

■ 高 明 博士（天津職業大學經濟與管理學院 天津 300410）

城市效率動態演化及其驅動因素研究—以天津市為對象

■ 高 明 博士（天津職業大學經濟與管理學院 天津 300410）

本文在環境約束條件下，運用MSBM模型測度1997-2012年天津市城市效率，通過投入產出指標優化結果分析城市效率損失的原因，并構建基于灰色系統理論的城市效率驅動因素模型，深入探究城市效率驅動因素。結果表明：天津城市效率整體表現較好，二氧化碳排放量過多、資源投入和勞動力投入存在冗余是造成部分年度效率無效的主要原因。能源依賴、經濟結構、工業結構及政府調控負向制約城市效率，而創新驅動、城市化水平、對外開放正向推動城市效率。

城市效率 MSBM 驅動因素

引言

改革開放以來，作為中國北方最大的沿海開放城市，天津經濟取得了舉世矚目的成就。1992年以后，天津市地區生產總值一直保持不低于10%的增速發展。隨著城市規模的擴大，人口、資源、經濟不斷集聚，天津市已經成為大型復雜系統。對于如此龐大的復雜系統，單純使用GDP來衡量天津市發展是不科學的，而城市效率作為測度城市各項資源投入是否能夠獲得有效產出的重要指標，是衡量天津市經濟是否良性運轉的重要標準。

目前，城市效率問題逐漸成為國內外研究的熱點。自Charnes等（1989）采用DEA模型測度了1983年和1984年中國部分城市的效率，并認為DEA方法是評價城市效率的有效方法以來，由于DEA模型能夠評價多投入多產出決策單元的相對效率，且對投入產出指標無嚴格限制，在城市效率研究中得到廣泛應用。如對城市靜態效率的研究，楊開忠等（2002）采用DEA方法分析我國直轄市和省會城市的投入產出效率，得出并非城市規模越大，其投入產出越有效。俞立平等（2006）采用DEA方法分析中國城市經濟效率，發現城市的純技術效率、規模效率與城市所處的位置無關。孫威等（2010）分析了2000年和2008年我國24個典型資源型城市的效率，發現只有少數城市實現綜合效率有效。許建偉等（2013）采用DEA交叉效率模型對甘肅省12個地級市的城市效率進行評價。在對城市動態效率研究中，金相郁（2006）分析了1990-2003年間我國41個主要城市的全要素生產率變動情況，結果發現技術進步可以有效提高城市生產率。郭騰云（2009）深入研究我國特大城市要素資源效率。劉秉鐮和李清彬（2009）通過分析1990-2006年間中國196個主要城市全要素生產率的變化，認為中國城市經濟資源投入整體利用率較低。邵軍等（2010）采用DEA-Malmquist指數研究我國城市生產率，結果發展技術水平下降會導致城市生產率下降。

上述研究豐富了城市效率研究理論，為我國城市發展提出了很多有效建議，但其局限性在于城市效率集中在城市經濟效率，強調了城市經濟發展的重要性。伴隨著我國城市的發展，環境污染問題日益嚴重，城市發展不僅有對城市有利的理想產出，也產出了破壞環境的非理想產出，因而對城市效率的研究應該關注城市環境污染問題。目前，考慮環境污染問題的研究大多集中在區域經濟層面，如胡鞍鋼等（2008）、馮金麗等（2010）、李靜等（2013）學者的研究。在對城市的研究主要有李艷華和華民（2014）測算考慮環境污染條件下中國275個地級及以上城市2011年的綠色效率，結果表明中部城市的綠色效率表現最差。胡彪等（2015）將城市民事、行政、刑事案件總量及環保投訴總量作為非理想產出，測算了天津市生態文明效率。

考慮環境約束條件，針對某具體城市自身效率動態演化的研究還未見。天津市作為北方重要經濟中心，在“建設國際港口城市、北方經濟中心和生態宜居城市”的大背景下，要積極探索環境與經濟和諧發展的路徑，測度其城市效率具有重要意義。

研究方法及模型

（一）MSBM模型

傳統的SBM-DEA模型是在所有產出均為理想產出的假定條件下提出的，但是在實際生產過程中，并不是所有產出都會對研究對象效率產生正向影響，有的產出只有減少才會帶來效率的提高，具備這樣特征的產出指標稱之為“非理想產出”。有的研究將非理想產出指標作為投入指標處理，也有研究將非理想產出的倒數作為產出指標。本文采用Tone K（2007）提出了的處理方法，即考慮非理想產出的MSBM（Modified Slack Based Measure）模型，該模型將松弛變量值放入了目標函數中，一方面對投入產出的松弛變量進行優化，另一方面也解決了存在非理想產出條件下效率評價問題。

（二）城市效率驅動因素分析模型

城市效率受到多種因素的驅動，在環境約束條件下，這些因素有可能推動城市效率的提升，也有可能制約城市效率的發展。本文采用灰色系統理論的GM（1，N）模型深入分析天津城市效率的正向與負向驅動因素，以便制定相應政策提升天津市城市效率。

設X1(0)=(x1(0)(1), x2(0)(1),…, x2(0)(n))為系統特征因子，而：

為相關因素序列，即特征因子的驅動因子序列，Xi(1)為Xi

(0)的1-AGO序列(i=1,2,…, N)，Z1(1)為X1

(1)的緊鄰均值生成序列，則稱：

為GM（1，N）模型。其中-α為系統發展系數，而bixi(1)(k)為驅動項，bi為驅動系數。

通過構建GM（1，N）模型可以反映出城市效率動態演變過程中受到各種驅動因素的正向或負向關系。如果驅動系數為正數，說明驅動因素對城市效率發揮了正向的推動作用；如果驅動系數為負數，說明驅動因素對城市效率發揮了負向的制約作用。同時，系數的大小可以反映出驅動作用的強弱。

天津市城市效率評價

（一）投入產出指標及數據來源

參照已有研究，考慮到數據的全面性、科學性和可得性，從理性經濟人角度出發，天津市應該以盡可能少的投入來獲取盡可能多的理想產出和盡可能少的非理想產出。設定投入指標包括資本投入、勞動力投入和能源投入，產出指標包括理想產生和非理想產出，具體如下：

1.資本投入：選取年均資本存量（億元）作為資本投入指標，當前研究一般采用“永續盤存法”估算資本存量，本文研究使用數據借鑒單豪杰（2008）的測算方法，各年度天津市資本存量按照1978年的可比價格進行折算。

2.勞動投入：以各年度天津市年末全社會從業人員（萬人）作為勞動投入指標。

3.能源投入：以各年度天津市能源消耗總量（萬噸標準煤）作為能源投入指標。

4.理想產出：以各年度天津市地區生產總值（億元）作為理想產出，并根據GDP增長速度轉換為1978年可比價格。

5.非理想產出：目前對于非理想產出指標的選取并沒有統一的標準，目前天津市能源結構中主要依賴的仍是碳基能源，因而選取二氧化碳碳排放為非理想產出。二氧化碳碳排放估算方法是基于 IPCC（2006）《國家溫室氣體排放清單指南》。計算公式如下：

式中，Ct是第t年CO2排放量，Ci,t為第t年i部門的CO2排放量，Ti,j,t為第t年i部門j種能源終端消費量，Fi為第i類能源的碳排放系數（以每噸標準煤計）。

上述所有數據均來自相應年份《天津統計年鑒》、《中國統計年鑒》及《中國能源統計年鑒》整理獲得。

（二）城市效率結果分析

基于MSBM模型，采用Maxdea6.4對包含非期望產出CO2的投入產出數據進行分析，天津市1997-2012年的城市效率如表1所示。在環境約束條件下，除1997年、1998年、1999年、2005年及2009五個年度外，其余年度天津市城市效率均達到DEA有效，說明這些年度天津市充分利用資本投入、勞動力投入及能源投入，實現了資源有效配置，達到了理想產出和非理想產出的最優化。但該結果并不說明現有投入條件下，天津市地區生產總值不需要增長，二氧化碳排放量不需要減少，只是說明整個研究期間，與其他年度相比，這些年度相對有效。其中1997年、1998年、1999年天津城市效率無效，主要原因是20世紀90年代全國各大城市經濟發展重心是高速增長的GDP，并未對能源消耗及環境污染等問題投入過多關注。而天津市主要支柱產業為工業，粗放式經濟發展模式過多依賴能源消耗，其后隨著環保意識的提高，天津大力發展第三產業，保持經濟發展速度同時逐漸降低能源依賴，因而與后續年度相比，研究初期城市效率無效。城市效率在2000年達到有效后，有兩個無效點，第一個無效點是2005年，隨著國家對天津發展的重視，各項投資及項目落戶天津，導致經濟發展過熱，城市效率出現小幅下降。2006年，中國在制定“十一五”規劃時提出了到2010年堅決控制溫室氣體排放、基本遏制生態環境惡化趨勢的奮斗目標，在此背景下天津市調整產業結果，大力扶持高端制造業及現代服務業發展，城市效率回升。第二個無效點是2009年，受到2008年全球經濟危機的影響，天津的現代服務業發展受到限制，同時為了保持經濟高速發展，天津市采取相應措施刺激能源依賴型的工業發展，從而導致在環境約束條件下2009年城市效率較低。 隨后由于世界經濟的復蘇，天津市借助京津經濟一體化發展的機遇，大力發展低能耗的第三產業，城市效率一直保持有效。

作為北方經濟發展重要中心的天津，其城市發展不能過度依賴能源。在節能減排的大背景下，天津在推動城市經濟快速的同時，需要調整產業結構，發展低碳經濟。天津城市效率的評價結果說明在環境約束條件下，1997-2012年間，天津市低碳經濟發展取得較好的階段性結果。

（三）城市效率投入產出分析

當效率值小于1時，松弛變量可以反映出城市效率損失的原因。將1997-2012年，效率值小于1的年度天津市各投入變量松弛變量除以對應的投入指標值得到投入冗余率，將理想產出地區生活總值產出不足量除以地區生產總值實際值得到生產總值產出不足率，非理想產出CO2產出冗余量除以CO2排放量得到相應的產出冗余率，計算結果如表2所示。城市效率無效年度資本存量投入冗余率和地區生產總值產出不足率均為0.00%，說明造成城市效率損失的原因并不包括資本投入沒有充分利用及地區生產總值產出不足。五個年度二氧化碳均存在產出冗余，說明二氧化碳排放量過多是造成城市效率無效的主要原因之一。四個年度全社會從業人員存在冗余及能源消耗存在冗余，說明在現有技術條件下，勞動力投入和資源投入沒有得到充分利用。由此可見，這些年度天津市城市效率損失的原因是勞動力投入、能源投入及二氧化碳排放量存在冗余。

天津市城市效率驅動因素分析

在1997-2012年研究期間，天津市不同年度的城市效率存在差異，為了深入探究城市效率的驅動因素，為相應政策的制定提供理論依據，在參考已有相關研究的基礎上，本文選取天津市城市效率的驅動因素主要包括城市的創新驅動（I1）、能源依賴（I2）、經濟結構（I3）、城市化水平（I4）、工業結構（I5）、政府調控（I6）、對外開放（I7）7個指標。創新驅動的衡量用城市每十億元GDP的專利授權數來表示；能源依賴用每十萬元GDP的能源消耗來表示（噸標準煤/十萬元）；經濟結構用第二產業占GDP比重表示；城市化用城鎮人口占總人口比重來表示；工業結構用重工業總產值占工業總產值表中來表示；政府調控用城市財政支出占GDP比重來表示；對外開放用進出口貿易額占GDP比重來表示。

表1 1997-2012年天津市城市效率

表2 城市效率無效年度投入產出分析

基于GM（1，N）模型，采用GTM7.0對城市效率驅動因素進行分析，得到天津市城市效率的驅動因子分析GM（1，N）模型為：

由天津市城市效率驅動因子分析模型，可以得出以下兩個結論：

（一）能源依賴、經濟結構、工業結構及政府調控負向制約城市效率

能源依賴、經濟結構、工業結構及政府調控對城市效率的驅動系數分別為：-2.36、-0.101、-0.017及-6.337。如果經濟發展依賴能源，尤其是我國目前能源主要是碳基能源，會產出大量的環境污染物二氧化碳，因而制約城市效率。經濟結構是第二產業所占的比重，而天津市第二產業主要是工業，天津市工業能耗較高，因而也對城市效率有制約作用。工業結構雖然對城市效率有負向作用，但是程度相對較弱。而政府干預對于城市效率起到高度制約作用，政府的影響力會干預到資源的配置，從而破壞城市發展的制度環境，因而制約城市效率。

（二）創新驅動、城市化水平、對外開放正向推動城市效率

創新推動、城市化水平及對外開放程度對城市效率的驅動系數分別為：0.564、0.149和0.979。正向驅動最顯著的因素是對外開放程度，對外開放在推動城市經濟增長，促進產業結構調整，增加社會就業崗位等方面對城市經濟發揮重要作用，因而有利于城市效率的提升。城市創新推動代表了科技成果對城市效率的影響力，研究結果證實了科技創新水平的提升能夠有效推動城市效率的提高。隨著城市化水平的提高，城市能夠更充分利用各項資源，逐漸完善各項設施，提升人口質量，控制環境污染，因而使得城市效率提升。

結論與啟示

（一）結論

第一，天津市城市效率整體表現較好，除研究初期1997年、1998年和1999年城市效率無效外，2005年和2009年出現波動，其余年度天津市效率均DEA有效，基本實現環境和經濟和諧發展。第二，投入產出指標分析表明天津市效率無效年度資本存量并不存在冗余，地區生產總值也并非產出不足。而二氧化碳排放量過多、能源投入和勞動力投入存在冗余是造成效率損失的主要原因。第三，城市效率驅動因素研究結果表明能源依賴、經濟結構、工業結構及政府調控負向制約城市效率，而創新驅動、城市化水平、對外開放正向推動城市效率。

（二）啟示

首先，天津市為進一步提升城市效率，建設生態宜居城市，應該增加科研投入，促進技術進步，充分發揮城市創新因素對城市效率的正向推動作用?？茖W技術是第一生產力，通過技術創新加快產業升級的速度，逐漸提升第三產業的比重，降低第二產業的比重，大力發展高端制造業及現代服務業，降低對碳基能源的依賴。發展清潔能源，減少環境污染物二氧化碳的排放，促進環境和經濟和諧發展。

其次，政府調控負向制約城市效率的發展，因而減少政府對經濟發展的過多干預。政府應該對經濟發展發揮正向引導作用，而不應該通過行政手段干預市場經濟的運行，過多行政干預會干擾市場合理有效配置資源的能力。在全球“節能減排”的大背景下，政府改革能源價格定價機制，建立“節能減排”標準化體系，規范技術標準、管理標準及工作標準，提高節能減排市場的競爭力，通過市場自動調節促進天津市節能服務業的發展，從而推動天津市城市效率的提升。

再次，作為北方重要的開放門戶，天津應該依托天津港的優越地理位置，繼續加大發展開放型經濟的力度。對外開放促進經濟發展，對天津城市效率有著正向驅動的作用，天津市應該進一步優化對外經濟結構，提高出口商品的技術含量及附加值，繼而帶動科技水平提高，充分發揮對外開放對城市創新的驅動作用，對經濟轉型的帶動作用，對產業升級的促進作用。

總之，天津市作為北方重要經濟中心，京津冀協同發展策略、自由貿易試驗區的建設、國家自主創新示范區的建設、濱海新區的開發開放和“一帶一路”重大戰略為天津發展帶來了機遇，天津市應該充分利用現有各項資源，在環境約束條件下不斷提升城市效率，建設生態宜居的美麗天津。

1.Charnes A, Cooper W, li S. Using Data Envelopment Analysis Evaluate Efficiency in the Economic Performance of Chinese Cities.[J]. Socio-Econonimic Planning Science, 1989(23): 325-344.

2.楊開忠，謝燮.中國城市投入產出有效性的數據包絡分析. 地理學與國土研究，2002（3）

3.俞立平，周曙東，王艾敏.中國城市經濟效率測度研究[J].中國人口科學，2006（4）

4.孫威，董冠鵬.基于DEA模型的中國資源型城市效率及其變化[J].地理研究，2010，29（12）

5.許建偉等.基于DEA交叉模型的甘肅省城市效率評價[J].自然資源學報，2013，28（4）

6.金相郁.中國城市全要素生產率研究：1990-2003[J].上海經濟研究，2006（7）

7.郭騰云，徐勇，王志強.基于 DEA的中國特大城市資源效率 及 其 變 化[J].地理學報，2009，64（4）

8.劉秉鐮，李清彬.中國城市全要素生產率的動態實證分析：1990-2006—基于DEA模型的Malmquist指數方法[J].南開經濟研究，2009（3）

9.邵軍，徐康寧.我國城市的生產率增長、效率改進與技術進步[J].數量經濟技術經濟研究，2010（1）

10.胡鞍鋼，鄭京海，高宇寧等.考慮環境因素的省級技術效率排名（1999-2005）[J].經濟學，2008，7（3）

11.馮金麗，竇 .基于SBM的我國省級環境-經濟效率研究[J].當代經濟管理，2010，32（9）

12.李靜.能源與環境雙重約束下的中國經濟增長效率—基于非期望產出模型的分析[J].科技管理研究，2013（5）

13.李艷華，華民.中國城市經濟的綠色效率及其影響因素研究[J].城市與環境研究，2014，1（2）

14.胡彪，王縫，李健毅.等. 基于非理想產出SBM的城市生態文明建設效率評價實證研究—以天津市為例[J].干旱區資源與環境，2015，29（4）

15.Tone K. Dealing with undesirable outputs in DEA: A slacks-based measure (SBM)approach[EB/OL].(2007-04-10)http://scienedinks.jp/east.

16.劉思峰等.灰色系統理論及其應用[M].科學出版社，2010

17.單豪杰. 中國資本存量K的再估算[J].數量經濟技術經濟研究，2008（10）

天津市哲學社會科學規劃項目“天津市城市競爭力與城市生產率評價指標及方法研究”（TJTJ12-009）

F127

A