基于DEA-Gini準則的土地整治項目效益評價
——以甘肅省慶陽市為例

喬蕻強, 謝忠泰, 程文仕, 劉學錄

(甘肅農業大學 管理學院, 甘肅 蘭州 730070)

基于DEA-Gini準則的土地整治項目效益評價
——以甘肅省慶陽市為例

喬蕻強, 謝忠泰, 程文仕, 劉學錄

(甘肅農業大學 管理學院, 甘肅 蘭州 730070)

[目的] 評價土地整治項目的實施效益，為其他同類地區土地整治效益評價提供依據。[方法] 利用DEA-Gini準則對甘肅省慶陽市14個土地整治項目的整治綜合效益進行定量描述并評價。[結果] 涉及的14個土地整治項目中合水縣丑家莊土地整治項目、鎮原鄉山岔鎮土地整治項目和正寧縣西坡鄉土地整治項目的整治綜合效益偏低，分別為0.308，0.378，0.342；寧縣南義鄉和平子鎮土地整治綜合效益比較高，分別為0.972，0.708；其余9個土地整治項目的綜合效益處于中等水平。[結論] 利用DEA-Gini準則評價結果表明14個土地整治項目的經濟效益、社會效益和生態效益都有較大地提升空間。

土地整治; 效益評價; DEA-Gini準則; 慶陽市

文獻參數： 喬蕻強, 謝忠泰, 程文仕, 等.基于DEA-Gini準則的土地整治項目效益評價[J].水土保持通報，2017,37(1)：132-136.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.024; Qiao Hongqiang, Xie Zhongtai, Chang Wenshi, et al. Benefit evaluation on land reclamation project based on DEA-Gini criterion[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(1)：132-136.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.024

實施土地整治項目，對保障國家糧食安全、破解城鄉二元結構、提高耕地質量等級、調整土地利用結構和布局，改善土地關系具有重要作用[1-3]。土地整治活動的空間格局及差異性分析，可以促進土地整治活動的監督管理和區域協調發展[4-5]。但是，由于農戶生計策略多樣化，農戶兼業現象嚴重，導致農戶棄耕、撂荒較為嚴重[1]。與此同時，許多地方用地規模“攤大餅”式無序擴張，加上農業基礎設施薄弱，使大量的優質耕地被占用、生產空間布局不合理、細碎化問題突出，與現代化、規模化、機械化的現代農業生產體系不相符[6]。

伴隨著快速的工業化和城鎮化進程，進一步加劇了耕地數量減少、質量下降以及優質耕地的流失[6]，以土地整治和城鄉建設用地增減掛鉤為平臺[7-8],對保護耕地，實現資源的可持續利用有積極的促進作用。因此，土地整治受到越來越多的學者關注。如羅暢等[9]對土地整治項目的經濟效益進行了評價；吳冠岑等[10-12]對南京市若干土地整治典型項目的社會效益進行了研究；嚴金明等[13]對土地整治效益評價的內涵和評價指標選取的原則進行了研究。研究方法有模糊綜合評價法[14-15]、能值分析[16]、物元分析[17]、傳統市場法、替代市場法、灰色關聯法及土地生態功能價值計算法等[18-20]。但是，通過歸納上述研究內容和方法，各位學者借助不同的方法和指標體系研究了不同區域，缺乏一套土地整治綜合效益評價的統一指標體系和方法，不能準確反映土地整治效益。數據包絡分析(data envelopment analysis, DEA)方法綜合了幾乎所有對效益結果產生影響的潛在要素，反而造成所選取的指標量過多增加了不確定性[21-22]。而Gini準則可以降低DEA結果受指標維數的影響，提高DEA模型的判別能力。因此，本文擬以DEA-Gini準則為創新點，通過對甘肅省慶陽市低效耕地整理提質和舊莊復墾還田，增加耕地面積、提高耕地質量、增加糧食產量，有效緩解人地關系之間的矛盾。因此,本文擬以慶陽市14個土地整治項目為例，借助于DEA-Gini準則，構建土地整治綜合效益評價體系，以期為其他地方土地整治效益評價提供依據，同時為地方政府提供一定的決策思路。

1 材料分析

1.1 研究區概況

甘肅省慶陽市地勢北高南低，屬溫帶大陸性氣候，光熱水條件良好，具有發展種植業和經濟林的地域優勢，尤以特色小雜糧、紅富士蘋果、曹杏、晉棗久負盛名。慶陽市石油和煤炭資源極為豐富，煤質優良，儲量集中。2011年森林覆蓋率達到25%，區內國道、省道縱橫交錯，交通條件比較便利。慶陽市近期重點開發石油天然氣化工、草畜、果品、瓜菜4大產業，突出了耕地保護和產業發展與所需建設用地之間的矛盾。2002年以來，全市共整治土地6.07×104hm2，新增耕地1.35×104hm2，年增加糧食產量6.00×107kg，收益增加1.2億元。

1.2 數據來源

研究數據主要來源于慶陽市14個土地整治項目臺賬、文本和圖件。所需的基礎數據均來源于《慶陽市統計年鑒》；效益數據來源于工程量表、竣工驗收報告和整治區域實施后農業年報等相關資料。

1.3 研究方法

1.3.1 DEA 模型 數據包絡分析法(DEA)是由美國運籌學家查恩斯提出的一種評價多輸入、多輸出的同類決策單元間相對有效性的重要方法，在經濟管理學科的眾多研究領域得到了廣泛的應用。本文用數據包絡分析法來做慶陽市土地整治項目綜合效益評價。模型介紹如下：

假設有n個土地整治項目(記為TDZZ)，TDZZj(j=1,2,…,n)消耗m種投入xij(i=1,2，…,m),生產出s種產出yrj(r=1,2,…,s),那么基于CCR(Charnes, Cooper and Rhodes)模型的投入導向型模型，對于待評估土地整治的效率EO為：

(uγ,vi≥0;?i∈M, r∈S)

(1)

式中:Eο(Μ,S)——待評估TDZZ0的效率;uγ,vi——第r種產出和第i種投入的未知權重，模型(1)顯示TDZZ0能夠在約束條件下選擇一組最優權重以使其效率達到最大化。顯然，評價指標數量多少會影響CCR模型的判別能力。

1.3.2 Gini準則 Gini準則是對信息雜度的一種度量，并通過Gini系數值對信息雜度進行定量描述。

一般的，Gini系數越大，信息雜度越大，不確定性就越大；反之不確定性就越小由于0≤pj≤1,因而0≤G≤1。

定義2信息純度為:

(2)

當某節點中僅含有一個類別時，不確定性最小，G=0，其信息純度最大，d=1，當某節點下所有類別的值都相同時，不確定性最大，信息純度最小。

1.3.3 基于Gini準則提升DEA判別能力 首先，應盡可能全地確定所有的潛在變量，仔細分析各潛在變量對效益評價結果的影響大小。其次，對所選的指標集取子集，并利用DEA方法分別求出各子集下個土地整治的效率值，投入產出子集的數量記為K=(2m-1)×(2s-1)，其中m∈M,s∈S，M和S分別為投入和產出集，MK是DEA模型的第k各變量子集，模型集為Ω={M1,M2,…,Mk}，TDZZj在Mk下的效率值記為Ekj，j=1,2，…,n,基于DEA模型可以得到一個如下的效率矩陣[Ejk]n×k。

(3)

最后，基于Gini準則提升DEA的判別能力，得到一組更為客觀的土地整治效益評價結果，為了衡量各個土地整治效率值的確定性大小，利用(2)式計算所有變量子集的信息純度dk，以得到個子集相應的權重，由于信息純度與信息的確定性呈正相關的關系，因此可以最終通過各子集效率及其權重加權求和以求出所有土地整治項目的CES,即為判別能力較傳統DEA增強的效益評價結果。

算法1基于DEA-Gini準則對于土地整治綜合效益評價。

對于一個給定的模型在變量集Mk(k=1,2，…,K)下，如果它所得到的所有的土地整治效率值相等，那么信息純度最小，權重wk達到最小值，wk的值越大，其判別能力越大。

2 結果與分析

2.1 評價指標體系構建

合理選取指標是對土地整治項目綜合效益評價的關鍵，所以根據國內外研究現狀和慶陽市及其各區縣的實際情況，參照已有的研究成果，構建土地整治效益評價指標體系。DEA方法對土地整治效益評價存在指標權重空間位數依賴性過高，即數量的多少回嚴重影響到DEA判別能力高低的缺陷，因此，本文選取的指標變量數量一般不超過樣本數的1/3[13,21]。其中產出中靜態投資收益率就是經濟效益的表現，新增耕地可供養人數是社會效益的表現，綠色植被覆蓋增長率是生態效益的表現(見表1)。

表1 研究區域土地整治效益評價指標集及相關數據

2.2 結果與分析

本文利用DEA-Gini準則對各項目區(表1)進行土地整治綜合效益評價和分析。從表2可以發現一個總體的趨勢是子集變量選擇的越多，其對應的權重是在下降的。

這是由于選擇的指標越多，導致各項目區的效率值越高，進而模糊性越強，權重相應地會降低。由此可見，影響權重大小的主要是各個項目區的效率值差距，如果差距越大，其確定性就越強，信息純度就越高，因而其權重也會相應的高；反之，效率值差距較小，確定性就越差，主觀上對權重的賦予，影響了最終的評價結果。因此，通過這種方法得到的CES能夠大大降低多個有效決策單元(decision making unit, DMU)同時出現的可能性。

表2 基于Gini準則的各子集的重要性及綜合效率(comprehensive efficiency score, CES)

注:表中“1”表示相應的變量在子集中被選中,“0”表示沒有,Mk和Wk分別表示第k個子集及其權重；X1和X2分別表示項目總投資和新增耕地單位投資；Y1,Y2和Y3分別表示靜態投資收益率、新增耕地可供養人數和綠色植被覆蓋增加率；Mk一欄中1—14為項目編號，見表1。

圖1中白色柱狀圖是基于DEA-Gini準則方法所得的效率值，黑色柱狀圖是基于投入導向型投訴內容識別(complain content recognizer, CCR)模型下所得的效率值，項目區基于傳統CCR模型計算的效率值和基于Gini準則提升后的CES效率值相比變化明顯，且后者的判別能力較前者有所增強。比較表2中倒數第3行和倒數第4行的結果，可以發現基于DEA-Gini準則方法所得的效益結果與傳統DEA所得結果具有一致性，但是除了寧縣南義鄉和寧縣平子鎮2個土地整治項目區外其余項目區的CES和傳統DEA方法得到的效益排序結果有所不同。這是由于指標的選擇的結果，致使效率值差距太小，信息的不確定性增加，因此DEA-Gini準則在指標的選擇上稍有不同可能就會改變評價結果，顯然更符合實際情況。

注：1合水縣丑家莊; 2合水縣何家畔; 3華池縣城壕; 4華池縣柔遠; 5環縣環城; 6寧縣南義; 7寧縣平子; 8慶城縣太白梁; 9西峰區后官寨; 10西峰區顯勝; 11鎮原縣山岔; 12鎮原縣新集; 13正寧縣湫頭; 14正寧縣西坡。圖1 傳統CCR效率和CES結果比較

由表2最后2行排序結果可知，合水丑家莊、鎮原鄉山岔鎮和正寧縣西坡鄉的土地整治綜合效益結果偏低，寧縣南義鄉和寧縣平子鎮土地整治綜合效益結果最高，其余9個項目區的土地整治效益處于中等水平。主要原因是合水丑家莊、鎮原鄉山岔鎮和正寧縣西坡鄉土地整治項目為了達到有效耕地面積，進行大量的開荒，使綠色植被覆蓋面積大幅減少，而且開發的耕地土質較差，前幾年的耕種中幾乎沒有經濟效益，還影響了其生態效益的發揮。

3 討論與結論

(1) 項目區位于黃土高原地區，基于傳統CCR模型計算的效率值和基于Gini準則提升后的CES效率值相比變化明顯，且后者的判別能力較前者有所增強，評價結果與項目區實際情況相符，良好地反映了土地整治項目的實際情況。從以上結果得出，慶陽市14個土地整治項目綜合效益提升潛力很大。

(2) 合水丑家莊土地整治項目、鎮原鄉山岔鎮土地整治項目和正寧縣西坡鄉土地整治項目的綜合效益偏低，分別為0.308，0.378，0.342。這是由于這3個土地整治項目與其余土地整治項目相比投入相對于產出是比較大的，表現并不占明顯優勢。因此，這三者的投入應該在所得的效率值得比例上有所減少而保持產出不變，在接下來應該在整治工作中找出原因，采取措施，降低投資，以提高經濟效益，還要注意綠色植被種植力度的加強，以提高生態效益。其中合水丑家莊土地整治不僅要控制總投資，而且要注意耕地單位投資的控制，以供養更多的人口，提高土地整治的社會效益。寧縣南義鄉和寧縣平子鎮土地整治效益結果最高，分別為0.972，0.708，但是它們的耕地單位投資相對較高，所以效益值具有提升的空間。其余9個項目區雖然效益值屬于中等水平，但是其經濟效益、社會效益、生態效益都有提升的潛力。

(3) 本文利用DEA方法求出各子集的效率，運用Gini準則給各子集賦予權重，最后得到一組更為客觀的效率結果。效率評價的結果為效益的分析評價奠定了基礎，也為土地整治的正確合理投入指明了方向。由于土地整治項目的計劃性和目的性，在產出效益難以大幅度增加的情況下，需要注意在總投資額相對較小的情況提高項目區耕地和綠地的數量，增加新增耕地的可供養人數，提高靜態投資收益率和植被覆蓋增長率，這將使得項目區的經濟效益、社會效益和生態效益得到提升和改善。

(4) DEA-Gini在土地整治綜合效益評價中的應用很少，所以建立合理的土地整治綜合效益評價指標體系是本文的難點，指標的確定和子集的選取都需要進一步的研究。該方法也有值得借鑒的好處，數據處理過程不需要進行標準化處理。結合Gini準則對不同指標子集賦予不同的權重，有效提升了DEA方法的判別能力。本文在建立評價指標體系時僅選用了部分對效益評價影響作用比較大的因素而并非全部具有影響作用的因素，若所構建的評價指標體系不同，評價結果也會有所不同。所以，運用DEA-Gini準則研究方法時可通過選取科學合理的指標體系來獲得更客觀的評價結果。

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Benefit Evaluation on Land Reclamation Project Based on DEA-Gini Criterion—A Case Study in Qingyang City， Gansu Province

QIAO Hongqiang, XIE Zhongtai, CHENG Wenshi, LIU Xuelu

(CollegeofManagement,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)

[Objective] The objective of this study is to evaluate the benefit of land reclamation projects and to provide references for similar land remediation projects. [Methods] We used DEA-Gini criterion to quantitatively describe and evaluate the benefits of 14 land reclamation projects in Qingyang City， Gansu Province. [Results] Among 14 land reclamation projects, the comprehensive benefits of land remediation projects in the Choujiazhuang, Shancha Town of Zhenyuan Township of Heshui County and the Xipo Township of Zhengning County were 0.308, 0.378 and 0.342 respectively and at lower levels while the comprehensive benefits were 0.972 and 0.708 respectively in Nanyi Township and Pingzi Town of Ningxian County and reached a higher level. The remaining nine land reclamation projects was in the middle level. [Conclusion] Using DEA-Gini criterion evaluation results showed that there are still space for the improvement of economic, social and ecological benefits in 14 land reclamation projects

land management; benefit evaluation; DEA-Gini criterion; Qingyang City

2016-03-29

2016-06-02

甘肅省青年科技基金計劃項目“社會資本對農地利用的影響機理研究”; 甘肅農業大學盛彤笙科技創新基金(GSAU-STS-1632)； 甘肅省教育科學“十二五”規劃課題(GS[2015]GHB0167，GS[2013]GHB0849); 院級科技創新資助項目

喬蕻強(1986—),男(漢族),甘肅省平涼市人,博士研究生,講師,主要從事土地利用規劃、土地生態和土地經濟研究。E-mail:qiaohongqiang-123@163.com。

B

1000-288X(2017)01-0132-05

F301.2