基于DEA的成渝城市群環境效率評價

摘 要： 成渝城市群是我國中西部城市群的典范，內陸經濟崛起的排頭兵，利用優越的自然資源和良好的區位優勢，經濟發展迅速，但也對生態環境造成了威脅。以成渝城市群中，重慶、成都、德陽三個中心城市為研究對象，應用傳統DEA中的CCR模型和改進的SBM模型對三個城市十年的經濟效率和環境效率進行測度，結果表明，非期望產出的引入降低了效率水平，且三個城市對環境變量的引入都較為敏感，經濟與環境協調程度有很大提升空間。

關鍵詞： 數據包絡分析 環境效率 城市群

一、引言

隨著經濟全球化的發展和城市化和工業化進程的加快，城市群已成為中國未來經濟發展格局中最具活力和潛力的核心地區。長三角、珠三角及京津冀地區利用良好的區位優勢及政策支持實現了經濟的快速崛起，逐步形成了三大沿海經濟圈，在經濟新常態下，國家戰略逐步向中西部地區轉移，內陸經濟崛起已成為我國經濟格局的新特征。成渝城市群是我國內陸城市群的典范和內陸經濟崛起的排頭兵，是西南乃至整個中西部地區腹地面積最廣、經濟實力最強、發展條件最優的區域。成渝城市群自然稟賦優良，具有良好的區位優勢和產業工業基礎，通過城市群高密度的聚集和高強度的相互作用，在促進經濟高速增長的同時，也造成了高風險的生態環境威脅。

環境效率是一種度量經濟環境協調水平的綜合評價指標，它的高低與資源能源的利用比率、投入與產出效果、污染物的排放與處理能力，以及經濟發展的協調程度等密切相關。與傳統的單位GDP污染物排放量相比，環境效率可以反映資源、資本的投入與產出之間的關系。目前測度環境效率的主流方法為基于非參數的數據包絡分析法（DEA），它通過數學規劃模型，評價多投入、多產出的決策單元相對效率，進而判斷決策單元是否實現規模有效和技術有效并給出調整的方向和程度。因無須預設投入與產出之間的函數關系、無需事先設定權重等特點，DEA深受學界重視并成為效率評價的最常用方法。從度量方法上看，DEA模型可分為四種類型，即徑向角度、徑向非角度、非徑向角度以及非徑向非角度。徑向是指投入或產出按等比例縮減或放大以達到有效，角度是指投入或產出的角度。傳統的DEA模型大都屬于徑向和角度的度量，投入越少、產出越大等產出最大化思想一直成為預期的評價目標。隨著環境問題日益嚴重，在一味追求GDP增長的同時也應關注環境，走可持續發展路線。因此，在期望產出比如GDP越多越好的同時，“三廢”等非期望產出越少越好，但傳統的DEA模型未能充分考慮投入產出的松弛問題，對非徑向非角度問題進行評價時，其度量值很可能不準或有偏。2001年Tone提出了非徑向非角度的SBM模型，通過把松弛變量直接放入目標函數、將污染物排放作為輸出變量的方式，避免徑向和角度選擇的差異所帶來的偏差，較好的解決非期望產出的缺陷。白永平等利用SBM模型與ML指數測度了沿黃河九省（區）的環境效率，九省（區）環境效率相對水平較低，但有向好發展的趨勢。趙崢和宋濤認為四階段DEA和Bootstrap-DEA測算出來的環境治理效率與傳統DEA測算的效率存在差異，環境治理效率與當地的資源環境狀況相關，環保支出占GDP比重系數為負。本文運用DEA方法對成渝城市群的環境效率進行評價，判斷成渝城市群經濟與環境的協調程度，即在期望產出（GDP等）增加的同時，對“三廢”污染物等非期望產出的減害能力及處理結果，為促進成渝城市群持續發展提供決策依據。

二、研究方法及數據來源

（一）基于傳統DEA模型的效率評價方法

環境保護投入產出效率是以污染治理效果來衡量環境保護投資或技術的利用效率，這里采用傳統的DEA的CCR、BCC方法（闡述模型及原理的文獻很多，此處略），通過技術效率和規模效率評價三大城市群環境保護投入和產出的相對有效性。其中，技術效率是指現有環境保護治理資金、技術的最優利用能力或對污染物的最大處理、減害能力，體現在給定各種投入要素的條件下實現治理效果的最大產出，或者給定產出水平下投入最小化的能力;規模效率反映評價單元對環境保護的投入是否適度，是規模不足或是投入冗余。BCC模型求得的結果是決策單元的技術效率TE，CCR模型求得的相對效率是決策的單元在規定規模收益下的綜合效率TSE，將其除以BCC模型得到的技術效率TE，即可得到評價單元的規模效率PSE，即PSE=TSE/TE。本文采用已投入為導向的CCR模型。

（二）基于DEA-SBM模型的環境效率評價方法

在分析了環保效率之后，進一步分析能源環境效率，即包括期望產出（如GDP）越多越好，也包括非期望產出（“三廢”等污染物）越少越好，介于0-1之間的DEA相對效率數值可以反映經濟與環境的協調程度，若能源環境效率的DEA評價數值為1，表明評價對象具有良好的經濟與環境協調關系，DEA評價數值越小，說明評價對象的經濟與環境的協調狀況越差。本文在借鑒已有文獻的基礎上，采用DEA-SBM模型開展城市群能源環境效率評價。DEA-SBM模型屬于非徑向非角度模型，它假定生產系統有n個決策單元，有三個投入產出向量：資源能源投入，期望產出，非期望產出。

含有非期望產出的SBM模型：

ρ=min 1- 1 m ∑ m i=1? xio? ?1+ 1 s1+s2? ∑ s1 r=1? sgr ygro +∑ s2 r=1? sbr ybro

stx0=Xλ+s[TX-]，yg0=Ygλ-sz，yb0=Ybλ+sbs-≥0，sz≥0，sb≥0，λ≥0

[JP2]式中：s-、sg、sb表示資源能源投入、期望產出、非期望產出的松弛變量;λ是權重向量;s1為期望產出的個數;s2為非期望產出的個數。目標函數ρ是關于s-、sb、sg嚴格遞減的，并且0≤ρ≤1。對特定的評價單元，當且僅當ρ=1，即s-=0，sg=0，sb=0時DEA有效，即投入產出已達最優。與傳統的CCR和BCC模型不同，SBM模型把松弛變量直接放入目標函數中，解決了投入產出松弛性問題的同時，也解決了含非期望產出的效率評價問題。在這里選擇投入產出指標共7個，其中投入指標為年末從業人員數、固定資產投資額以及能源消費量，產出指標分為期望產出和非期望產出，期望產出以GDP表示，非期望產出為三廢排放量，包括廢水、廢氣以及固體廢物。

（三）數據來源

本文研究對象為成渝城市群中重慶、成都和德陽，研究的時間序列為2004-2013年，數據來源包括《重慶市統計年鑒》（2004―2013），《德陽市統計年鑒》（2004―2013），以及EPS數據庫，利用DEA Solver Pro 50軟件對投入、期望產出以及非期望產出進行處理，得出考慮期望產出的DEA-CCR模型的效率值和考慮非期望產出的DEA-SBM的環境效率值。其指標包括三類，一是投入指標包括社會固定資產投資總額、年末從業人員數、能源消費總量（萬噸標準煤）;二是期望產出選擇實際GDP作為期望產出，以2003年的價格為基期計算所得的實際GDP。三是非期望產出指標，包括工業固體產生總量、廢氣排放總量和廢水排放總量。

三、結果分析

（一）不含污染變量的效率評價結果分析

在應用傳統的DEA模型CCR下，通過DEA Solver Pro 50軟件計算的結果如表1所示[FL）

結果表明在不考慮污染變量的效率評價結果中，重慶、成都和德陽三個城市整體呈現出下降趨勢，德陽和成都下降較快，重慶次之，成都和德陽2012年和2013年效率基本維持在06左右，重慶在08左右波動。重慶不含污染變量的效率結果良好，成都和德陽2004-2008年效率評價結果較好，之后幾年次之。

二）環境效率評價結果分析

環境效率反映城市的經濟與環境協調程度，以及經濟發展對環境造成的壓力大小。基于DEA-SBM模型對重慶、成都以及德陽的環境效率進行評價，其中加入了污染變量這一非期望產出，結果如表2所示。

從評價結果可以看出，三個城市在2004年到2011年環境效率都呈現出緩慢下降趨勢，2012年到2013年又有所上升，且重慶基本維持在05左右，成都維持在037左右，德陽維持在036左右，這與不含污染變量的效率評價結果趨勢變化基本一致，這也與國家加大環境保護密切相關，一些關于節能減排的方案、規劃出臺，比如2012年出臺的《“十二五”節能減排綜合性工作方案》等，環保部門加大環境管制力度，在一定程度上對環境污染治理起到了積極的作用，有效提高了環境效率。

四川是中國三大重大技術裝備制造基地之一，其中成都和德陽位于裝備制造產業帶上，德陽是重大技術裝備制造業基地，同時成都和德陽也位于汽車制造產業帶成都、德陽、綿陽、南充和資陽上。釩鈦鋼鐵產業在四川具有廣闊的發展空間，其主要布局于四川攀枝花釩鈦產業園、德陽綿竹新市工業集中區、成都市清江白區等。重慶市各個城區的產業主要以行政、金融、商業中心和科技文化為主，輕紡、冶金和機械工業等則分散的分布在各個區。重慶、成都和德陽都是國家重點開發區域，在不引入污染變量時的效率較好，引入污染變量后的環境效率結果與之前差異較大，說明引入污染變量對這三所城市較為敏感，即經濟與環境協調度相對較差，因此，為了轉變這一局面，不僅需要大大增加環保資金的投入或者改進現有的環保技術和環保設備，還需要轉變經濟增長方式，優化產業結構。如果僅從環境保護的末端進行環境治理，其效果只能是局部的、短期的并且不可持續。此外，建立各城市內部與城市之間的分工與協調機制，競爭與合作機制，因地制宜，避免盲目競爭，更有效的促進經濟與環境的協調發展。

四、結論

本文應用傳統DEA中CCR模型以及改進的SBM模型，對重慶、成都和德陽三所城市2004―2013年的環境效率進行評價。結果表明，各個城市在不引入污染變量時的效率結果較好，引入污染變量降低了環境效率值，并且各個城市都沒有處在最佳前沿面上。這說明三個城市環境效率欠佳，提升的空間很大，并且三個城市在環境變量的引入后變化都較為敏感。據此可以發現，不考慮環境因素的效率評價是不切合實際的，SBM模型能更好的對環境效率進行評價。在評價結果里可以看出三個城市環境效率都不高，在加大環保資金投入的同時也要注意改進現有的環保技術和設備，提高利用效率同時優化產業結構，在后續工作中更需要通過提高環境治理績效和改變經濟增長方式來促進區域經濟與環境協調發展。

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（秦臻，中國地質大學經濟管理學院）