基于CRITIC-SPA的我國海域集約利用時空分異研究

滕欣，徐偉，2，王昌森

(1.國家海洋技術中心 天津 300112；2.中國海洋大學環境科學與工程學院 青島 266100)

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基于CRITIC-SPA的我國海域集約利用時空分異研究

滕欣1，徐偉1，2，王昌森1

(1.國家海洋技術中心 天津 300112；2.中國海洋大學環境科學與工程學院 青島 266100)

全面評價海域集約利用水平是科學配置海域資源的重要依據。文章從界定海域集約利用的內涵出發，構建包括海域開發程度、布局結構、利用效益和可持續性等4個維度在內的海域集約利用測度指標體系，應用CRITIC方法確定指標權重，運用SPA方法定量評價2006—2012年我國海域集約利用動態水平，并采用系統聚類方法和ArcGIS進行空間差異分析，測算我國沿海11省(自治區、直轄市)海域集約利用空間分異趨勢。結果表明：時間上，我國海域集約利用水平呈逐年提升態勢；空間上，天津、浙江、廣西、河北的海域集約利用水平最高，遼寧、江蘇、廣東、山東、海南次之，上海和福建最低。

海域綜合管理；資源利用；集約用海

海域節約集約利用是海洋生態文明建設的根本之策，是建設海洋強國的戰略選擇。目前我國海域利用存在單體項目占用海域面積過大、布局缺乏整體規劃、圍而不填、填而不建和岸線資源開發粗放等諸多問題，要實現沿海發展空間規模和質量的雙贏，必須節約集約利用海域資源。海域集約利用作為一種新的理念已經貫穿于海域綜合管理的各個環節，形成的指標體系和評價方法對提高海域管理的精細化水平、科學配置海域資源、優化用海產業布局以及推動陸海統籌都有重要的意義。

海域集約利用是一個新興領域，國內外對海域集約利用的研究起步較晚，但對土地集約利用的研究比較成熟，這為海域集約利用的研究提供基礎。西方國家早在工業革命初期就開展關于土地集約利用的理論研究，陸續出現17世紀英國威廉·配第的地租理論、18世紀德國杜能的農業區位論、19世紀英國愛德華·威斯特的土地報酬遞減律理論等。到20世紀中葉，隨著資源枯竭、環境破壞等問題出現，可持續發展思想逐漸成為世界范圍發展主題，隨之出現“精明增長”“新都市主義”和城市土地增長調控等理論以及緊湊型城市空間結構、土地立體開發利用等集約技術和模式。進入21世紀，Lau[1]研究時代變遷多類型土地集約利用的構造，以生活方式和設計方法為焦點討論香港的設計變化；Lai等[2]基于交易經濟學描述3種國家計劃填海造地的模式，以香港和深圳為例研究土地市場特殊的力量如何驅動國家探索路徑通過填海增加土地來完成計劃目標；Holtslag等[3]從微觀經濟的視角研究土地交易與土地利用的關系。國內研究較西方國家起步晚，重點集中于集約利用的定量研究。Yang從建筑、土地和交通維度建立指標體系構建對城市中心集約利用度進行評價的指標體系和模型；Wu等[4]運用Centipede game model研究城市發展當中工業地價的影響因素；Liu等[5]利用遺傳算法和博弈論構建模型協調不同用地類型之間的矛盾，實現土地利用空間優化；陳銀蓉等[6]分析地方政府對土地供應總量的選擇、對住宅和工業用地的供地策略，以及對土地集約利用的影響；張俊峰等[7]依據投入-產出等理論，構建武漢城市圈土地集約利用評價體系，利用數據包絡分析法對武漢城市圈土地集約利用狀況進行評價；趙小風等[8]采用實碼加速遺傳算法與層次分析法的集成方法評價江蘇省工業行業土地集約利用水平。

國內外對集約利用多層次、多角度的研究為海域集約利用評價的研究提供一定的基礎。但海域較土地具有流動性大、層次多樣和開放性強等特性，海域集約利用評價指標體系的建立需體現海域的特殊性，并充分反映人類開發利用海域的活動。本文構建一套海域集約利用的評價指標體系和方法，并以我國沿海11省(自治區、直轄市)為例，從時間和空間維度，探索我國海域集約利用水平的時空分異格局，為我國圍填海分配計劃制定、區域用海規劃審批及單體用海項目布局提供科學依據和方法支持。

1 指標體系的構建與研究方法

1.1 海域集約利用的內涵

界定海域集約利用內涵是構建海域集約利用評價指標體系的重要基礎。2011年9月，我國正式提出“集約用海”的理念，其目的在于優化用海布局、調整用海結構、改變傳統的分散和粗放用海方式、提高海域投資強度和利用效率、實現海域資源合理配置。“集約用海”為開發利用海洋資源提供一種新思路，對促進海域資源的可持續開發利用、保護海洋生態環境具有重要的意義。鑒于此，本研究將海域集約利用的內涵定義為：海域集約利用是在一定自然、經濟、技術和社會條件下，根據地區海域的定位及發展目標，在滿足海域發展適度規模、使海域獲得最大規模效益和集聚效益的基礎上，以海域合理布局、優化海域利用方式和可持續發展為前提，通過適度增加海域資金投入、改進技術和改善管理水平等途徑，不斷提高海域資源利用效率，以期取得良好的經濟、社會和生態環境綜合效益。

1.2 指標體系的構建

根據海域的內涵和特性，參考土地集約利用評價指標，以科學性、層次性、可操作性和目標導向為原則[9-12]，基于投入-產出理論和可持續發展理論，構建海域集約利用的評價指標體系，認定從海域的開發程度、功能實現、利用效益和可持續性4個維度來綜合評價，將各個評價維度進行定量化處理，再對準則層細分到具體指標，以準確測度海域集約利用水平，在指標選取時充分考慮數據的可獲得性，結合經濟發展和生態文明建設的要求，消除指標間的多重共線性，最后通過遴選共選取16項指標。數據來源于中國海洋統計年鑒(2007—2013年)、沿海11省(自治區、直轄市)海洋功能區劃(2011—2020年)和國家海域動態監視監測系統(表1)。

表1 海域集約利用評價指標體系

1.3 指標權重的確定

采用CRITIC(Criteria Importance Through Inter-criteria Correlation)法確定權重。CRITIC法是由Diakoulaki提出的一種客觀賦權方法[13-14]，該方法通過對比強度和指標之間的沖突性來實現指標權重的確定。評價指標間的對比強度以標準差的形式來表現，沖突性以指標間的相關性為基礎，具有較強正相關的指標沖突性較低，負相關的指標沖突性較高。計算方法為：第j個指標所包含的信息量和獨立性的綜合度量為：

(1)

(2)

1.4 評價方法

集對分析(Set Pair Analysis，SPA)是我國學者趙克勤提出的一種針對確定性和不確定性問題進行同異反定量分析的理論和方法。由于其對不確定性加以客觀承認、系統刻畫、具體分析，具有鮮明的辯證性，研究結果也更加貼近實際[15-17]，是解決多目標決策、多屬性評價的有效途徑，已在評價、管理、預測和規劃等[18]研究領域得以廣泛應用。其基本原理是首先對要進行研究的問題構建具有一定聯系的2個集對，對集對中2個集合的特性進行同一、差異、對立的系統分析，然后用聯系度表達式定量刻畫，再推廣到多個集合組成的系統。由此建立起的同異反聯系度表達式為：

(3)

式中：N為集對特征總數；S為集對相同的特征數；P為集對中相反的特征數；F為集對中既不相同又不相反的特征數，F=N-S-P；i為差異度標示數，i∈[-1，1]；j為對立度標示數，一般j=-1；a=S/N，b=F/N，c=P/N，分別為組成集對的2個集合在問題W背景下的同一度、差異度、對立度。評價模型構建步驟為：

(1)構建評價矩陣。設系統有n個待優選的對象組成備選對象集記為E={e1，e2，…，en}，en為第n個被評價對象，每個對象有m個評估指標記為F={f1，f2，…，fm}，fm為第m個評估指標，每個評估指標均有一個值標志，記為dij(i=1，2，…，n;j=1，2，…，m)，則基于集對分析法多目標評價矩陣Q為：

(4)

(5)

(6)

式中：元素aij、bij分別為評價對象指標值fm與集合[U，V]的同一度和對立度。

當dij對評價結果起正向作用時：

(7)

當dij對評價結果起負向作用時：

(8)

(2)構造評估模型。利用前面已經確定好的權重向量W及同一度矩陣A，即可確定被評價對象與集合[U，V]帶權同一度矩陣Aw：

(9)

同理，帶權對立度矩陣Bw：

(10)

Aw中的元素aj(j=1，2，…，m)就是第j個評價對象與集合[U，V]的同一度；Bw中的元素bj(j=1，2，…，m)就是第j個評價對象與集合[U，V]的對立度。

(3)計算相對貼近度。第j個評價對象與最優評價集U的相對貼近度rj可定義為：

(11)

從而得到相對貼近度矩陣R：

(12)

rj反映被評價對象與最優評價集U的關聯程度，rj值越大則表示被評價對象越接近最優方案，從而確定出m個被評價對象的優劣次序。

(4)多層次綜合評判。通過對指標集的分層劃分，可將上述模型擴展為多層次集對分析評價模型，也就是將初始模型應用在多層因素上，而每一層的評價結果又是上一層評價的輸入，直到最上層為止。在對指標集F={f1，f2，…，fm}作一次劃分P時，可得到二層次集對分析評價模型。

2 結果與分析

按照上述研究方法對原始數據進行整理計算，運用集對分析進行評價得到結果(表2)。我國對海域資源開發利用的規范和管理起步較晚，對政策敏感性較強、效果顯著，因此海域集約利用水平的時序差異與海域管理的政策密切相關；而以省(自治區、直轄市)為單位的海域集約利用水平的空間差異主要是由海域資源稟賦和地方海域資源管控能力造成的。鑒于此，結合我國的海域資源管理政策和現狀進行分析。

表2 2006—2012年我國沿海11省(自治區、直轄市)海域集約利用水平

2.1 我國海域集約利用水平時間差異

2006—2012年我國整體海域集約利用水平呈上升態勢，并且上升幅度明顯。在上升的過程中，個別年份出現起伏和波動。2006年普遍處于較低的狀態，隨著國家海域政策的調整，2008—2010年期間出現波動，而2011—2012年增速較緩、部分地區有所下降。根據我國海域集約利用時序變化的評價結果，從2006年我國頒布區域建設用海的政策以來，將我國海域集約利用分為3個階段：第一階段是2006—2008年快速增長階段，第二階段是2009—2010年調整階段，第三階段是2011—2012年穩定增長階段。

第一階段即快速增長階段，這一階段大部分沿海省(自治區、直轄市)的海域集約利用水平增長迅速，平均水平由5.299 8上升到8.627 4，年平均增速為31.34%。2006年以前我國海域資源利用存在較為嚴重的盲目圈海占海，造成海洋環境承載力下降，也導致海域資源的嚴重浪費。2006年4月20日國家海洋局頒布《關于加強區域建設用海管理工作的若干意見》，不僅強化單個用海項目的管理，更對區域內的建設項目進行整體的規劃和布局，確保科學開發和有效利用海域資源。到2008年國家政策的規范和引導作用逐漸顯現，項目用海、區域建設用海規劃的逐步推進加快海域利用的步伐，在一定程度上提高海域利用效率。此階段海域集約利用水平呈快速上升趨勢。

第二階段即調整階段，這一階段部分沿海省(自治區、直轄市)的海域集約利用水平出現一定程度的下降。2009年區域建設用海總面積達到37 000 hm2余，較2008年的17 000 hm2余增長近120%。而有效海域利用的增長速度遠遠落后于區域建設用海的增長速度，一些地方出現圍填海規模增長過快、海岸和近岸海域資源利用粗放、局部海域生態環境破壞嚴重、防災減災能力弱等問題。鑒于此，我國于2009年11月和2010年12月分別發布《關于圍填海規劃計劃管理的通知》和《關于加強圍填海造地管理有關問題的通知》，提出堅持“在保護中開發，在開發中保護”的基本原則，提倡海域資源的優化配置和節約集約利用。在國家海域政策的推動和引導下，這一階段我國海域集約利用的水平略有上升，平均水平達到10.297 7。

第三階段即穩定增長階段，這一階段沿海各省(自治區、直轄市)的海域集約利用水平增長較緩慢，有的年份甚至出現下降。2010—2011年區域建設用海規模大幅下降，海域資源的利用由外延式擴張向注重效益的內涵式發展，集約用海水平有所提升。為進一步規范圍填海活動，我國于2011年出臺《圍填海計劃管理辦法》，對合理開發海域資源、整頓和規范圍填海秩序、保護海洋生態環境起到積極作用。2012年區域建設用海的面積接近4萬hm2，較2011有近1.5倍的增長，新一輪全國和省級海洋功能區劃進一步規范各項用海活動的空間布局。在多重政策工具的作用下，此階段全國海域集約利用水平達到較為平穩的上升狀態。

2.2 我國海域集約利用水平空間分異

從我國11個沿海省(自治區、直轄市)來看，海域集約利用水平存在地域差異，大致表現為北方海域集約利用水平差異小，而南方海域集約利用水平差異大。其中上海、福建上升緩慢且較不穩定，處于全國平均水平之下；天津、河北、浙江、廣西上升趨勢比較明顯，其他地區平穩上升。通過對時間序列的分析，2012年在國家政策的作用下我國海域集約利用水平達到相對平穩的時期。因此，根據2012年沿海省(自治區、直轄市)海域集約利用的評價值，運用SPSS19.0和ArcGIS 10軟件對評價水平進行等級劃分，得出2012年我國海域集約利用的空間布局特征。其中天津、浙江、廣西、河北屬于第一梯隊，海域集約利用水平最高；遼寧、江蘇、廣東、山東、海南屬于第二梯隊，海域集約利用水平次之；上海和福建屬于第三梯隊，海域集約利用水平最低。

第一梯隊地區中，2012年天津的海域集約利用水平達到11.562 1，處于相對較高的水平；近年來天津濱海新區發展戰略不斷推進，進行大規模的圍填海造地，總圍填海面積近300 km2，海域圍填率遠遠高于其他沿海地區，此外天津海洋交通運輸業的海域利用效率也遠遠高于其他地區。2012年河北的填海面積在全國是最高的，海域圍填率僅次于天津排名第二，并且區域用海規劃面積最大、工業與城鎮用海區利用面積比重最高。2012年浙江的海域集約利用水平為11.883 7，位列第一，其各項指標值較為平均，均在沿海地區前列。

第二梯隊地區中，遼寧規劃利用海域面積較大，但養殖用海面積所占比重大、單位面積產值低，導致海域利用效率不高。江蘇已開發利用海域面積較多，但單位面積海洋固定資產投資很低，造成海域利用效益低。2011年國務院正式批復《山東半島藍色經濟區發展規劃》，是中國首個以海洋經濟為主題的區域發展戰略，對提高山東海域集約利用水平具有積極作用；山東可利用海域面積廣闊，但就現狀來看，工業用海面積相對較小、海域圍填率低、海域利用結構失衡、開發利用程度不高。廣東海域資源稟賦較好、海洋綜合實力強、工業用海面積比重大，但整體的海域圍填率低、保護區面積小、沿海地區工業廢水直排入海量較大。海南可利用海域面積廣闊，填海造地占比重較小，海洋經濟以第三產業為主，總量相對較少，但海南的保護區和人均保留區面積廣闊，海洋可持續發展能力強。

第三梯隊地區中，上海人均海洋生產總值較高、海洋經濟較發達，但已開發海域面積占可利用海域面積比重很低、已確權海域面積少、各類用海的開發利用面積均較少，造成海域集約利用水平低。福建擁有我國最長的大陸岸線，岸線是海域集約利用的重要評價因素，福建的單位岸線投資強度和單位岸線產值均處于較低水平，表明其岸線利用效率不高，并且漁業用海所占比重超過60%，影響整體海域集約利用水平。

3 結語

本研究借鑒國內外眾多研究成果，結合國家節約集約利用海域資源的相關政策，從海域開發程度、布局結構、利用效益和可持續性4個方面，構建包含17個指標的沿海11省(自治區、直轄市)海域集約利用水平評價指標體系。通過CRITIC法將各項指標進行賦權，利用集對分析方法，得出2006—2012年我國海域集約利用水平評價結果，最后以2012年我國海域集約利用水平為基準，運用系統聚類分析，結合ArcGIS 10軟件將沿海11省(自治區、直轄市)劃分為3類地區。

(1)通過對我國11沿海省(自治區、直轄市)海域集約利用水平的測算可知，我國海域集約利用水平總體呈上升態勢，且北方和南方海域集約利用水平有所差異。我國海域集約利用水平受政策影響較大，在功能區劃制度的整體性、基礎性、約束性作用下，自2006年以來針對項目用海、區域用海、圍填海出臺相關管理制度，很大程度上提高了我國集約用海水平。

(2)天津、河北、浙江、廣西屬于第一梯隊，海域利用的結構、布局、效益和生態保護等要素實力均處前列，是海域集約利用水平較高的地區，應繼續保持自身特點和優勢，提高單體項目用海和區域用海的海域利用效率，優化海洋產業結構和布局，最大限度地減少對原生態自然環境的破壞，推動海域資源利用方式的根本轉變，全面提升海域資源利用的經濟效益、環境效益和社會效益。遼寧、江蘇、山東、廣東、海南屬于第二梯隊，影響海域集約利用的各項要素排名中等，屬于海域集約利用水平一般地區，應進一步提高海域利用效率，加強用海布局的整體規劃，控制單體項目的用海規模，加強對岸線和近海生態環境的保護，構建資源集約型和環境友好型用海新模式。上海和福建屬于第三梯隊，屬于海域集約利用水平較差的地區；上海以交通運輸和保護區用海為主，海域使用類型單一，應繼續堅持“創新驅動、轉型發展”，調整海洋產業布局，提高海域利用效率；福建應調整、優化傳統海洋產業用海布局和結構，統籌協調海洋開發利用與保護。

(3)在海域集約利用評價模型中，評價集與最優方案的相對貼近度越高，表明系統內部要素協調發展、集約利用水平越高。但某項指標位于突出的強勢地位會對地區的海域集約利用水平排名產生重要的影響。因此，應注意保持優勢指標、適度提升一般指標、大力提高劣勢指標，以提高海域集約利用水平。本研究采用的CRITIC-SPA方法不僅適用于省級層面的時空分異評價，在今后研究中也可深入分析更大區域或地市級層次的海域集約利用水平，從而為制定地區海域綜合管控政策提供數據和方法支撐。

(4)進行海域集約利用評價的一個重要制約因素是基礎數據的獲得，海洋數據存在海洋統計口徑不統一、涉及面寬和尺度大等特點，因此應盡快完善海洋調查相關法律法規、建立數據共享機制、建立數據統計標準，提高海洋統計數據的可獲得性以及橫向和縱向可比性。

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Space and Time Differentiation of Sea Area Intensive Utilization in China Based on CRITIC-SPA

TENG Xin1，XU Wei1，2，WANG Changsen1

(1.National Ocean Technology Center，Tianjin 300112，China；2.College of Environment Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266100，China)

Comprehensive evaluation of the level of intensive sea use is an important basis for scientific allocation of sea resources.Starting from defining the connotation of sea area intensive utilization，building sea area intensive utilization indicators including sea developing degree，the layout structure，sustainability and benefits of four dimensions，the CRITIC method is applied to determine the index weight，using Set Pair Analysis method to measure time trend of sea area intensive utilization from 2006 to 2012.The system clustering method and ArcGIS spatial analysis，classifying provinces and cities，and intensive research，were used to estimate the intensive utilization of space differentiation trend of 11 provinces and cities along the coast of China’s Sea area.The results showed that during that period，the sea area intensive utilization level presented ascending trend year by year.Spatially，Tianjin，Zhejiang，Guangxi，Hebei had the highest sea area intensive utilization.Liaoning，Jiangsu，Guangdong，Shandong，Hainan sea area intensive utilization level ranked the second.Shanghai and Fujian sea area intensive utilization level was the lowest.

Marine integrated management，Resource utilization，Intensive use of the sea

2016-06-30；

2016-11-01

國家海洋局海域管理技術重點實驗室開放基金項目“海域集約利用評價及潛力預測技術研究”(201506)；海洋公益性行業科研專項經費項目子任務“基于生態系統的區劃實施效果評價技術與輔助決策系統開發”(201505001-5)；中國海洋發展研究會重點項目“我國新一輪海洋功能區劃生態環境目標實施效果評估”(CAMAZD201504).

滕欣，副研究員，博士，研究方向為海洋技術經濟、海域綜合管理，電子信箱：notctengxin@163.com

王昌森，助理研究員，博士，研究方向為海洋政策法規，電子信箱：c712212@163.com

F205；P7

A

1005-9857(2016)12-0082-07