基于主成分分析方法的生態經濟效益評價

周 洋，侯淑婧，宗 科

（山東科技大學 經濟管理系，山東 泰安 271000）

0 引言

近年來，由于全國生態農業縣和生態示范區建設工作的開展和深入，各地區特色經濟的迅速發展，區域經濟成為影響當今國民經濟發展的一個重要因素。生態文明理念的不斷重視、建立青山綠水美麗家園藍圖的提出，需要生態系統退化的嚴峻形勢下大力發展經濟的同時，兼顧生態效益，注重區域生態所帶來的經濟效益，實現區域經濟與生態的共同發展，提高區域的綜合競爭力。

現階段國內外學者對于區域生態經濟的研究側重點不同，國外對其理論研究較為成熟，主要是對區域生態經濟模型的探索。而國內對其研究仍處于初級階段，主要側重于理論研究以及效益評價方面。其中，對于區域生態經濟效益指標體系的評價方法以及指標權重的研究，學者們大都采用專家調查法、德爾菲法、層次分析法、因子分析等方法對特定區域的生態經濟效益進行評價。但是，專家調查法與德爾菲法建立指標體系主觀因素較大，不能較好地對生態經濟效益進行評價，而因子分析做定量研究則使結果相對客觀，具有一定的代表性。山東半島地理位置優越，各類能源和物產儲存豐富，地區國內生產總值占全國的GDP總量的1/9，是我國名副其實的“經濟大省”，2013年被評為中國最具綜合競爭力省區。本文以山東省的生態經濟效益情況進行分析，通過建立合理的、科學的效益評價指標體系，為下一步提高區域生態經濟效益奠定基礎，使其在保持區域經濟快速發展的同時，擁有一個美麗健康的綠色家園。

1 評價模型的建立

主成分分析是將具有錯綜復雜關系的一系列指標，通過線性組合歸結為少數幾個綜合指標，它不僅可以運用在效益評價這一個方面，也可用于指標體系中權重的確定，用主成分分析法確定指標權重，會使得評價指標體系更加科學、客觀。

主成分分析可以通過下面的數學模型來表示：

其中，x1、x2、x3…、xp為p個原有變量，F1、F2、F3…、Fm為m個因子變量，當m小于p時，可以表示成以下矩陣形式：

X=AF+aε

F—公共因子；A—因子載荷矩陣；aij—因子載荷。

對于主成分分析中指標權重的確定，首先要計算指標在各主成分線性組合中的系數（bij）和主成分的方差貢獻率（cij）這兩個數據。各指標在不同主成分線性組合中的系數（bij）=各個指標的載荷數（aij）與各成分的特征值（λi）開方的商，即其次，指標系數（bi）等于以主成分方差貢獻率為權重，對指標在主成分線性組合中的系數做加權平均，即最后再將指標權重進行歸一化。

2 數據及結果分析

對于評價指標體系的建立，采用的是區域GDP、綠色GDP、區域財政收入、第三產業對區域經濟的貢獻率、綠色GDP占總體的百分比、符合生態條件的產業占區域產業的百分比、國家地方環保財政補貼、人均生態資本投入、人均綠色GDP、人均用水量、人均綠地面積、人均能源消費量、城鎮化率、人口密度、城市用地面積、公眾對其環境滿意度、公眾生態保護意識、單位GDP能耗、單位GDP水耗、單位GDP土地面積、三廢綜合治理投資、生活垃圾無害化率、區域生態效率、環保投資、環保投資指數、開發節約資源新技術的投資占總投資的百分比、節能減排的投入、三廢綜合利用產值、資金利用率、自然保護區占轄區面積的比重和突發自然災害損失這31項指標，數據大都來自《中國統計年鑒》和《山東統計年鑒》，有些指標需進行計算，例如綠色GDP為區域GDP減去生產生活中的環境資源消耗成本、環保投入以及節能減排設施的投入，節能減排的投入則用廢棄資源綜合利用業以及生態保護和環境治理的固定資產投入進行計算，生態投入則表示為環保投資和節能減排的投入之和，區域生態效率為生態投入與區域工業總產值的比值。將其通過主成分分析方法，利用SPSS21.0軟件，對山東近五年的生態經濟效益進行分析評價。

從分析結果中得知，相關系數矩陣中的相關系數幾乎全都大于0.3，證明其運用主成分分析方法是可行的。生成四個主成分的特征值都是大于1的，所以選取四個主要因子是合理的。將31個具體指標分為四個主成分，其中F1（經濟社會因素）包括區域GDP、綠色GDP、區域財政收入、第三產業對區域經濟的貢獻率、綠色GDP占總體的百分比、人均綠色GDP、人均用水量、人均綠地面積、人均能源消費量、城鎮化率、人口密度、城市用地面積、公眾對其環境滿意度、公眾生態保護意識、單位GDP能耗、單位GDP水耗、單位GDP土地面積、三廢綜合治理投資、生活垃圾無害化率、區域生態效率這些指標。F2（生態環保因素）包括符合生態條件的產業占區域產業的百分比、國家地方環保財政補貼、人均生態資本投入、環保投資、環保投資指數這4個指標。F3（資源節約因素）包括開發節約資源新技術的投資占總投資的百分比、節能減排的投入、三廢綜合利用產值、資金利用率等指標。F4（自然影響因素）包括自然保護區占轄區面積的比重和突發自然災害損失這兩個指標。

由表1（見下頁）得：

另外由各個指標的載荷數、各成分的特征值以及主成分的方差貢獻率，根據主成分分析方法中的指標權重的確定方法，確定指標體系的權重，例如：

表1 成份得分系數矩陣

表2 具體得分

表3 綜合得分

然后按照此方法依次進行計算，然后再對其權重進行歸一化，結果如表4所示。

表3是近五年生態經濟效益的綜合得分，可以看出從2010—2014年，山東省的生態經濟效益的大體趨勢是越來越好，但是2012年生態經濟效益有些下降。由表2可看出2014的生態經濟效益受經濟社會因素影響較大，環境保護因素對2013年的生態經濟效益影響最大，資源節約因素影響2011年的效益，2012年的生態經濟效益受自然影響因素較大。2012年的生態經濟效益主要受自然影響（F4）和資源節約（F3）這兩個因素的影響，在從建立的指標體系（表4）中看到突發自然災害損失這一指標影響權重較大，節能減排設施投入和開發節約資源新技術的投資占總投資的百分比以及資金利用率都較為影響資源節約因素。對比原始數據，發現2012年山東省的突發自然災害損失在近五年內損失最為嚴重，節能減排設施的投入、節約資源新技術的投資占總投資的百分比以及資金利用率也可達到近五年的最低值。2014年是該省生態經濟效益最好的一年，影響其效益的主要因子是經濟社會（F1）和環境保護（F2）這兩個因素，其中區域GDP、人均綠色GDP、人均能源利用量、國家地方環保政策補貼、環保投資以及符合生態條件的產業百分比幾乎都能達到這五年的最高值，這使得該年的生態經濟效益較好。由此可說明建立的山東省生態經濟效益評價指標體系較為合理，分析結果符合山東省的實際發展情況。

表4 指標體系權重

3 加強地區生態經濟效益的措施

從前面分析結果可知，經濟社會影響和環境保護是影響山東省生態經濟效益的主要因素，資源節約和自然影響也對我省的生態經濟效益造成一定程度的影響，應針對各指標對生態經濟效益的影響程度，提出相關措施，加強該地區生態經濟效益，提高區域綜合競爭力。

（1）加快城市化建設，縮小地區差異，促進經濟全面發展

要加快其中西部地區的經濟發展，充分發揮中西部平原的優勢地勢和特色經濟產品，加強政府引導扶持，不斷縮小東西部地區差距。對于較為落后的地區，政府給予一定的政策優惠，加快其城市化建設的步伐，使得區域經濟穩步發展。

（2）加快產業結構優化，增加環保資源設施投資，促進企業健康發展

大型企業應加快產業結構優化，加大資源節約、環境保護設施的投入，使其發展更加符合生態文明理念，使產業更加綠色化。大力提倡污染較為嚴重的企業購買節能減排以及環境保護設施，加強能源的綜合利用，變廢為寶，實現企業的長遠利益。另外政府對于符合生態理念的小型企業，應給予政策上的優惠，使其快速發展，增強生態產業百分比，促進區域經濟的綠色化發展。

（3）加大生態文明宣傳，提高公眾保護意識，促進生態經濟建設

政府、學校、社區等應適當開展一些宣傳保護生態環境、節約能源的講座及活動，釆用多種形式和手段，全方位、多層次的指導和宣傳，倡導綠色、健康的生活方式和消費模式，增強公民的環保責任意識，從小事做起，從每個人做起，共同建設美好生態家園。

（4）加強高新技術研發，促進能源有效利用

應充分發揮山東區位、市場、綜合優勢，抓住國內外重視生態文明建設的有利時機，利用各種對外合作渠道和資源，重點引進發達國家節能減排技術，開展高新技術合作。鼓勵企業與高校之間的產學研合作，通過與各高校合作努力研發一些能源節約技術，加強地區科技創新能力，培養高新技術人才，促進能源的有效利用。另外政府和各企業單位要做好應對突發事件以及自然災害的防范措施，減少突發損失，盡量縮小區域生態經濟效益受自然災害所帶來的影響。

4 結論

通過對山東省近五年生態經濟效益的分析，可以更好的提高和改善目前該地區的生態經濟效益，促使地區經濟得到綜合發展，并進一步推進了我國生態文明建設的步伐。但是本文采用主成分分析這一研究方法也存在一定的局限性，研究樣本只選取了山東省近五年數據，樣本數太少。下一步在研究中應選取更多年份，擴大樣本數據，增強結果的說服力。

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