基于改進突變級數法的中國區域綠色發展競爭力空間分異研究

廖華軍

基于改進突變級數法的中國區域綠色發展競爭力空間分異研究

廖華軍

從綠色生產、綠色治理和綠色環境三個維度構建指標體系，將基尼系數客觀賦權法與突變級數法相結合，以中國31個省份為研究對象，對2013年中國綠色發展競爭力空間分異進行實證研究，并進一步對綜合評價結果進行深入分析，找出各省份綠色發展的突破瓶頸。結果表明：中國區域綠色發展能力呈現顯著的東強西弱的空間差異特征；不同省份綠色發展障礙因素有所差異，應該根據各省份具體情況，實施差異化綠色發展策略。

突變級數法 基尼系數賦權 區域綠色發展 空間分異

一、引 言

隨著全球經濟規模的不斷增長，化石能源等常規能源的使用造成的溫室效應、光化學煙霧、臭氧層破壞、水污染和酸雨等環境問題已引起世界各國的普遍關注。在此背景下，“綠色發展”、“可持續發展”、“低碳經濟”、“生態經濟”、“清潔技術”等一系列新概念、新政策應運而生。綠色經濟這一概念最初由英國經濟學家Pearce1989年出版的《綠色經濟藍皮書》提出，強調經濟、社會和環境之間的協調發展。2007年，聯合國氣候變化大會制訂了世人關注的“巴厘島路線圖”，為全球邁向綠色經濟發展起到了積極的推進作用，具有里程碑的意義。之后，許多國家都相繼開始實施綠色發展戰略。如美國出臺了《美國清潔能源安全法案》、日本推出“綠色發展戰略”、韓國提出“低碳綠色增進”的經濟振興戰略。中國先后把保護環境、節約資源作為基本國策，提出建設資源節約型、環境友好型社會，做出大力推進生態文明建設的戰略決策。尤其是黨的十八屆五中全會把綠色發展首度寫入國家五年規劃，表明了中國堅定地走綠色發展道路的決心。

關于綠色發展的評價，李琳，楚紫穗（2015）基于產業綠色增長度、資源環境承載力和政府政策支撐力三個維度，采用主成分分析法對2007-2012年我國31個省市產業綠色發展進行評價，并進一步對空間分異結果進行對比分析。結果表明：我國區域產業綠色發展整體水平較低，且東西部差距較為明顯。張小剛（2010）采用協調度與發展度的比值來評價長株潭的綠色經濟發展水平。李霞（2014）則基于節能減排的視角，運用因子分析法對2010年我國30個省市能源節約、污染排放以及節能減排綜合績效進行評價。另外還有很多學者基于低碳競爭力視角來進行研究。潘文硯（2013）從“驅動力-壓力-狀態-影響-響應”出發，將層次分析法與主成分分析法相結合，對1996-2010年中國低碳競爭力進行研究，并進一步與西方國家進行對比分析，找出差距。李沙浪，雷明（2014） 采用 TOPSIS方法，對2004-2011年中國30個省份的低碳經濟發展情況進行綜合評價，并通過空間面板計量分析發現，中國的低碳經濟發展存在顯著的地理相關性。

上述研究不乏運用數學方法對區域綠色（低碳）發展競爭力進行定量評價，為本文的順利開展奠定了一定的理論基礎，但這些方法主要包括因子分析法、主成分分析法、層次分析法以及TOPSIS模糊評價法等，對指標權重的確定主觀性較大且計算較為繁雜。本文首次將基尼系數客觀賦權法與突變級數法相結合，對我國31個省市的綠色發展競爭力進行綜合評價，既克服了上述方法計算過程繁冗的問題，又解決了傳統突變級數法確定指標間重要程度隨意性的問題，保證評價結果更加客觀合理。

二、指標體系構建

關于區域綠色發展，國內外權威機構代表性評價指標體系有：世界環境和發展委員會構建的區域綠色發展評價指標、聯合國環境計劃署構建的區域綠色經濟指標體系、國際節能環保協會構建的區域生態發展重點指標和北京市發展和改革委會推出的“綠色北京”指標體系。同時，學術界對區域綠色發展評價指標體系也進行了深入的研究。遲國泰教授及其團隊先后基于信息含量最大、信息顯著性差異和指標甄別三個方面，以大連為實證樣本，采用不同方法定量篩選指標，構建出包括綠色生產、綠色消費和綠色環境在內的綠色產業評價指標體系。張攀攀（2015）認為城市的綠色發展指標體系應該能夠反映一個城市的經濟發展潛力、資源環境承載能力以及政府政策引導能力等，并進一步采用熵權灰色關聯分析方法，以武漢市為例，構建出城市綠色發展評價指標體系。謝炳庚等（2015）基于生態位理論，構建出由經濟發展生態位、社會發展生態位和環境保護生態位3個子系統在內的、35個指標層構成的“美麗中國”評價指標體系。

根據區域綠色發展競爭力的內涵，借鑒前述研究成果，并綜合考慮數據的可獲得性，本文基于綠色經濟、綠色治理和綠色環境三個層面構建出區域綠色發展競爭力的評價指標體系，如表1所示。

表1 區域綠色發展競爭力評價指標體系

三、改進突變級數法的基本思想與評價步驟

（一）改進突變級數法的基本思想

突變理論是由法國數學家Thom于1972年創立的，可用于認識和預測復雜的系統行為，在物理學、心理學和經濟學等學科得到了廣泛的應用（楊立，2013）。突變級數法是由突變理論中突變模型衍生出來的，通過對評價目標進行多層次分解，結合突變理論和模糊數學生成突變模糊隸屬函數，并進行歸一化計算，對研究對象進行綜合評價。突變級數法的優點在于不用對各個指標進行賦權，只需考慮指標間的相對重要性，計算既減少主觀干擾又較為簡便合理，目前廣泛應用于資源環境、創新能力及績效考核等綜合評價方面（李彩惠等，2015）。然而突變級數法往往依靠個人經驗確定指標間的相對重要性，主觀因素影響較大。

基尼系數是國際上用來綜合考察區域內居民收入分配差異的一個重要指標，李剛等（2014）根據這個特點，提出基尼系數客觀賦權法。通過計算各個指標的基尼系數值來衡量指標數據的信息含量和變化情況，再對指標基尼系數進行歸一化得到各個指標的基尼系數權重。因此，同一指標不同對象的數值差異越大，指標權重就越大。李剛等（2014）進一步對基尼系數法、熵權法、均方差法以及極差法等四種客觀賦權方法在不同的數據標準化形式下的權重變化進行了對比分析，研究發現：相較于另外三種客觀賦權法，基尼系數法具有適用性更強、保序性更好的特點，而且計算較為簡單。

因此，本文將突變級數法引入區域綠色發展競爭力評價的同時，結合基尼系數客觀賦權法，科學確定指標間的相對重要性，促使評價結果更為客觀。

（二）改進突變級數法的評價步驟

（1）數據標準化

區域綠色發展競爭力評價指標體系中各指標的性質不同，具有不同的計量單位和數量級，而且各指標間的水平相差較大，無法直接進行相互比較。為了保證結果的可靠性，需要對原始數據進行標準化處理。

對于正向指標，標準化公式為：

對于負向指標，標準化公式為：

其中，Xik為第i個樣本第k項指標的原始數據；Yik為第i個樣本第k項指標標準化后的數值；n為樣本數。

（2）基尼系數客觀賦權

首先，將第k個評價指標的n個評價對象的不同數值看作不同等級的居民收入，計算評價指標的基尼系數值。計算公式為：

其中，Gk為第k項指標的基尼系數值，能夠真實反映該指標不同評價對象的數據變化情況；Yik為第k項指標第i個評價對象標準化之后的數值；n為評價對象的個數；Ek為n個評價對象第k項指標的期望值（均值）。

對于本文由系統層、準則層和指標層三層結構組成的指標體系而言，上層指標的基尼系數值為其下層指標基尼系數值之和。

然后，對各個指標的基尼系數值進行歸一化處理，得到評價指標的基尼系數權重。計算公式為：

其中，Wk為第k項指標的基尼系數權重；m為評價指標個數。

（3）突變系統類型的確定及綜合評價

突變系統共有七種類型，最常見的是尖點突變系統、燕尾突變系統和蝴蝶突變系統三種，其相關內容和特性如表2所示。

表2 常見突變系統類型及其特征

通過表可以看出，若一個指標下層由兩個子指標構成，則為尖點突變系統；若一個指標下層由三個子指標構成，則為燕尾突變系統；若一個指標下層由四個子指標構成，則為蝴蝶突變系統。另外，突變級數法在綜合評價時，同一屬性、同一層級的指標按照重要程度進行排序，即重要程度相對較大的指標排在前面，重要程度相對較小的指標排在后面。

確定突變系統類型及結構之后，對同一屬性、同一層級指標根據表2第三列歸一化公式進行處理。本文在對區域綠色發展競爭力進行綜合評價時，按照互補準則，取對應變量歸一化數值的平均值，再由下至上逐步綜合，直到得出總目標層的評價結果。

四、中國區域綠色發展競爭力評價

（一）數據來源及標準化處理

（1）數據來源

以中國31個省/直轄市作為研究對象，根據前文構建的綠色發展競爭力評價指標體系，從《中國統計年鑒2014》、《中國環境統計年鑒2014》和《中國能源統計年鑒2014》中獲得相關指標的原始數據，部分指標數據是根據要求進行了相應的換算和處理。需要特別說明的是，2013年西藏能源消耗總量和生活垃圾無害化處理率在上述統計年鑒及官方報告中均未顯示。因此，筆者根據《西藏日報》報道“預計2015年商品能源消費總量達到345萬噸標煤，較2010年增長75%，年均增長11.8%”這一信息，推算并假定2013年西藏能源消耗總量為280萬噸標煤，并以此計算出2013年西藏萬元GDP能源消耗為0.3467噸標煤；同時，結合《西藏日報》報道“西藏節能環保體系完善，垃圾無害化處理率達95%”這一信息，假定2013年西藏生活垃圾無害化處理率為95%。限于篇幅，原始數據不再列出。

（2）數據標準化

結合表1可以看出，指標A11、B11、B12、B21、B22、C11、C12、C13、C21、C22等十個指標為正向指標，越大越好，按照公式（1）進行標準化處理；指標A12、A13、A21、A22、A23等五個指標為負向指標，越小越好，按照公式（2）進行標準化處理。中國31個省市2013年綠色發展競爭力原始數據標準化之后 的數值如表3和表4所示。

表3 2013年中國各區域綠色發展競爭力原始數據標準化結果表

表4 2013年中國各區域綠色發展競爭力原始數據標準化結果續表

江西 0.8847 0.5557 0.9037 0.6422 0.1171 0.0838山東0.9481 0.2024河南 0.8286 0.7678 0.2797 0.2294 0.1952 0.0838湖北 0.7480 0.7588 0.5536 0.3394 0.1754 0.2335湖南 0.9324 0.6410 0.7054 0.1743 0.1452 0.1856廣東 0.7344 0.8531 0.7620 0.8073 1.0000 0.3234廣西 0.9394 0.7071 0.8470 0.4037 0.0995 0.1018海南 1.0000 0.6523 0.8287 0.4954 0.0347 0.2275重慶 0.9915 0.8557 0.5540 1.0000 0.1835 0.2335四川 0.9142 0.4070 0.5020 0.3761 0.2156 0.4132貴州 0.8665 0.5040 0.5323 0.3945 0.0492 0.1138云南 0.7866 0.5212 0.7420 0.3211 0.1606 0.2335西藏 0.9146 0.0000 0.1254 0.1743 0.0000 0.0000陜西 0.9399 0.6341 0.6025 0.4312 0.0887 0.5150甘肅 0.0000 0.5560 0.1141 0.4312 0.0454 0.1617青海 0.6149 0.5464 0.0225 0.2385 0.0115 0.4072寧夏 0.8704 0.7327 0.1240 0.9541 0.0497 0.3293 0.9921 0.8899 0.57220.3473新疆 0.6211 0.4012 0.5151 0.00000.2752 0.0751 0.6177 0.1024 0.2901 0.3823 0.5017 0.7167 0.7713 1.0000 0.5392 0.3072 0.7816 0.9556 0.9966 0.3686 0.4915 0.5700 0.6826 0.4608

（二）基尼系數賦權及突變系統類型確定

（1）基尼系數客觀賦權

首先，根據公式（3）計算出各個指標的基尼系數值，然后結合公式（4）對各個指標的基尼系數值進行歸一化處理，得出中國區域綠色發展競爭力指標體系中各個指標的基尼系數權重。具體而言，指標層各指標基尼系數權重為：W（A11，A12，A13）=（0.5143，0.2549，0.2308）；W（A21，A22，A23）=（0.371 8，0.4891，0.1391）；W（B11，B12）=（0.4522，0.5478）；W（B21，B22）=（0.4391，0.5609）；W（C11，C12，C13）=（0.4186，0.3178，0.2636）；W（C21，C22）=（0.5649，0.4 351）。準則層各指標基尼系數權重為：W（A1，A2）=（0.5857，0.4143）；W（B1，B2）=（0.7368，0.2632）；W（C1，C2）=（0.5193，0.4807）。系統層各指標基尼系數權重為：W（A，B，C）=（0.3363，0.2762，0.3875）。

（2）突變系統類型確定

本文區域綠色發展競爭力總目標由綠色生產、綠色治理和綠色環境三個指標組成，適用于燕尾突變系統；系統層的綠色生產、綠色治理和綠色環境指標都由兩個指標組成，均適用尖點突變系統；準則層的生產能耗、污染排放以及居住環境指標都由三個指標組成，均適用燕尾突變系統；準則層的投資力度、治理效果和低碳出行指標都由兩個指標組成，均適用尖點突變系統。根據前文基尼系數賦權法計算得出的各指標權重，可進一步將區域綠色發展競爭力評價指標體系構建成一個適用于改進突變級數法的多層次評價結構，如圖1所示。

圖1 中國區域綠色發展競爭力評價指標體系突變系統類型

（三）評價結果

以準則層“污染排放”指標A2為例進行計算，該系統屬于燕尾突變系統，故綜合評價公式為：

其中，TA2為指標A2采用突變級數法評價后的數值；YA22、YA21和YA23依次為指標A22、指標A21和指標A23經過標準化處理后的數值。

再以系統層“綠色環境”指標C為例進行計算，該系統屬于尖點突變系統，故綜合評價公式為：

同理，TC為指標C采用突變級數法評價后的數值；YC2和YC1依次為指標C2和指標C1經過標準化處理后的數值。

按照上述突變系統綜合評價方法由下至上依次計算出指標層、準則層、系統層以及總目標的突變數值，得到我國31個省市2013年綠色生產競爭力、綠色治理競爭力、綠色環境競爭力以及綠色發展競爭力的得分情況及相應的排名順序，如表5所示。

根據表5中各區域綠色發展競爭力得分的情況可以看出，整體上東部地區的綠色發展要優于西部地區，排名前八位的省份有六個來自東部地區，而且排名前四位的均為東部省份；同時，排名后八位的省份有六個來自西部地區。但是，東部地區也有部分省份綠色發展較為落后，如上海市和河北省，依次為全國倒數第四和倒數第三；而西部地區也有部分省份綠色發展較為優秀，如重慶市和云南省，分別位列全國第五和第六；中部地區，安徽、江西、湖北和湖南四個省份的綠色發展均處于中等水平，而山西和河南的綠色發展則較差，均位列全國后十位。2013年，從全國四大板塊來看，東部地區綠色發展能力高于東北老工業基地，東北地區高于中部地區，中部地區又高于西部地區，呈現較為顯著的空間差異特征。這一結論與《2015中國可持續發展報告》的相關觀點基本一致，在一定程度上說明了改進突變級數的有效性。

表5 2013年中國各區域綠色發展競爭力評價結果及排名

（四）空間分異分析

進一步我們將中國31個省市劃分為綠色發展領先區、綠色發展中等區和綠色發展落后區三種類型，如表6所示。

表6 中國區域綠色發展競爭力空間分異

（1）綠色發展領先區

綠色發展領先區（0.9500～1.000）主要包括北京、浙江、福建、江蘇、重慶、云南、黑龍江、海南和陜西等9個省份，占總體比例的29%，其中北京、浙江、福建、江蘇、黑龍江和海南屬于東部地區。進一步分析可以看出，北京、浙江、重慶、黑龍江四個省份的綠色治理競爭力明顯低于綠色生產競爭力和綠色環境競爭力，應進一步加大環境治理投資力度，提升治理效果；云南省則是綠色生產競爭力明顯低于綠色治理競爭力和綠色環境競爭力，應進一步優化產業結構、加大生態技術創新、降低污染排放；江蘇省和福建省的綠色生產競爭力和綠色治理競爭力都遠遠落后于綠色環境競爭力，應多方舉措，降低能耗污染排放的同時，還要加大污染治理力度，增強治理效果；相較而言，陜西省的綠色生產、綠色治理、綠色環境以及綠色發展綜合評價排名次序相當，發展較為均衡。

（2）綠色發展中等區

綠色發展中等區（0.9300～0.9500）主要包括天津、內蒙古、安徽、遼寧、山東、江西、廣東、湖北、貴州、湖南、廣西、四川、吉林和山西等14個省份，占總體比例的45%。進一步分析可以看出，內蒙古、安徽、山東和山西四個省份有一個共同的特點，綠色生產競爭力都比較落后，但綠色治理力度和綠色治理效果在全國都處于領先地位，促使綠色發展綜合評價有所提升。與之相反，天津省的能源消耗以及污染排放相對較低，綠色生產競爭力位列全國第四，但污染治理投資力度以及森林覆蓋率都偏低，綠色治理和綠色環境競爭力都處于全國中等水平，致使綠色發展綜合評價大幅度降低。另外，廣東省的綠色環境在全國名列前茅，無論是森林覆蓋率、人均公園綠化面積和空氣質量，還是公共交通工具和公共交通基礎設施，都遠遠超過其他省份；但廣東省的環境治理投資占GDP比重僅為0.57，位列全國倒數第二，工業污染治理投資占工業增加值比重也僅為0.1185，位列全國倒數第一。因此，安徽、山東和山西等能源消耗、污染排放大省，在繼續加大污染治理力度的同時，還應大力發展戰略性新興產業，實現產業結構調整升級，加快節能減排技術研發與應用，提高綠色生產競爭力。天津市和廣東省都應積極發揮財政資金的引領和杠桿作用，進一步加大污染治理投入力度，全面提升生態環境質量水平。

（3）綠色發展落后區

綠色發展落后區（0.8500～0.9300）主要包括寧夏、新疆、甘肅、河南、上海、河北、青海和西藏等8個省份，占總體比例25.8%，其中寧夏、新疆、甘肅、青海和西藏屬于西部地區。進一步分析可看出，寧夏和新疆兩省的綠色治理能力在全國處于絕對領先水平，無論是投資力度還是治理效果都位列前茅，然而兩省的綠色生產能力和綠色環境競爭力卻遠遠落后于其他省份。尤其是寧夏，在綠色治理能力排名第一和綠色環境競爭力排名中等的情況下，卻被倒數第一的綠色生產競爭力給打敗，導致最終的綠色發展綜合評價全國排名倒數第八。一方面跟自身的地理位置有關，寧夏和新疆屬西北內陸，森林覆蓋率較低，公共交通條件較差；同時兩省工業結構存在輕工業偏輕、重工業偏重的問題，萬元GDP能耗以及污染物排放都居高不下。類似的，河北和青海兩省的綠色生產競爭力和綠色環境競爭力都遠不及其他省份，但綠色治理能力稍微好一些，在全國處于中游水平。但河北和青海兩省綠色發展的障礙因素卻有所差異，結合原始數據可以看出，前者能源消耗總量高達29664萬噸標準煤，僅次于山東，位居全國第二，而萬元GDP能源消耗量為1.0481噸標準煤，位于全國中上游水平；后者能源消耗總量卻只有3768萬噸標準煤，位列全國倒數第三，但萬元GDP能源消耗量為1.7934，僅次于寧夏，位列全國第二。因此，河北省應加快節能減排技術研發與應用，開展清潔生產技術研究與示范，提高能源利用率，從源頭削減污染。青海省應繼續把發展作為第一要務不動搖，保持經濟中高速增長，努力實現后發趕超。特別地，上海市的綠色生產競爭力全國領先，但綠色治理競爭力和綠色環境競爭力都位居全國倒數第二，致使綠色發展綜合績效遠遠落后于其他省份。同樣，《中國低碳經濟年度發展報告（2011）》顯示，2005-2009年，上海因人均二氧化碳排放量高和人均耗電量高連續五年位居“高碳”行列。

五、結論與啟示

本文將基尼系數客觀賦權法與突變級數法相結合，從綠色生產、綠色治理和綠色環境三個維度，對區域綠色發展競爭力進行綜合評價，彌補傳統突變級數法評價時存在指標先后順序排列過于主觀的這一缺陷，并以2013年我國31個省市綠色發展情況作為樣本，進行實證分析，驗證了該方法用于評價區域綠色發展競爭力的有效性和適用性。同時進一步對31個省市綠色發展競爭力的空間分異進行分析，并對不同省份的綠色發展障礙因素進行剖析。研究表明：2013年，我國東部地區綠色發展能力高于東北老工業基地，東北地區高于中部地區，中部地區又高于西部地區，呈現較為顯著的空間差異特征；不同省份綠色發展障礙因素會有所差異，我們應該防止“一刀切”，根據各省份的實際情況，實施差異化綠色發展策略，著力改善生態環境。

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Research on Spatial Distribution of Regional Green Development Competitiveness in China based on the improved Catastrophe Progression Method

LIAO Hua-jun
School of Business,Central South University,Changsha 410083

In this paper,the index system is constructed from three dimensions of green production,green management and green environment.Combining the objective weighting method of Gini coefficient with the Catastrophe progression method,this paper used 31 provinces in China as the research object.Then an empirical study on the spatial differentiation of China's green development competitiveness in 2013 is conducted,and the comprehensive evaluation results are further analyzed to find out the bottleneck of each provinces'green development.The results show that:1.The green development ability of the eastern region is stronger than the western region in China 2.According to the situation of green development in different provinces, the implementation of green development strategy should be different.

Catastrophe Progression Method,Gini Coefficient Weight,Regional Green Development,Spatial Distribution

F145

A

廖華軍，男，中南大學商學院博士生，研究方向：區域經濟；湖南長沙，410083