基于CCA模型的長沙市產業結構與生態環境的相關性分析

湯進華

摘 要 產業結構與環境問題的關系問題是當前業界和學界關注的熱點。以長沙市為例，利用近30年來的統計數據，運用典型相關分析法分析產業結構變動與環境響應，發現：（1）從典型變量與本組各要素的關聯程度看，產業結構組第一典型相關變量（U1）與第一產業結構呈高度負相關關系，相應地環境質量組第一典型相關變量（V1）與工業廢氣排放量高度正相關;產業結構組第二典型相關變量（U2）與第三產業結構高度正相關，相應地環境質量第二典型相關變量（V2）與工業廢水排放量呈負相關關系。表明長沙市第一產業占比越小，第二產業占比越大，工業廢氣排放量越多，第三產業占比越高，工業廢水排放量就越少。（2）從典型變量與對方組各要素的關聯程度看，環境質量組V1與第一產業占比高度負相關，而與第二產業占比高度正相關。環境質量組V2與第三產業占比呈正相關性，而與第二產業占比表現為負相關。表明，長沙市第一產業占比越小，第三產業占比越高，環境質量越好;第二產業占比越高，環境質量就越差。（3）從冗余度分析看，典型變量能很好地反映出相關信息。依據上述分析結果，結合長沙實際情況，從改善生態環境的角度，提出了產業結構調整的相關建議。

關鍵詞 產業結構 生態環境 典型相關 長沙市

中圖分類號：F127文獻標識碼：A

目前，產業轉型與升級已進入關鍵期，環境保護問題越來越引起人們的重視。那么，環境污染程度與產業結構調整有著怎樣的關聯？如何協調兩者之間的關系？國內外學者對該問題的研究主要集中在以下三個方面。首先，產業結構調整與環境質量的關系研究。Grossman（1991）等人研究發現，處于不同經濟發展階段，產業結構調整與環境污染水平之間呈現倒“U”型關系。具體而言，產業結構變動與環境污染之間的關系，取決于研究選擇的具體污染類型。并且，隨著產業結構的升級，環境會逐步得到改善。第二，城市化水平與環境質量的關系研究。Martinez-Zarzoso， Inmaculada （2006） 對高度發達國家分析認為，當城市化水平達到某一水平時，城市化對于二氧化碳排放量的影響將會轉變為負效應。而城市化率與溫室氣體排放之間的關系卻始終呈正相關?？梢姡鞘谢c生態環境之間既存在互相促進、互為因果的邏輯聯系，也體現出相互制約、相互影響的理論關系。第三，城市化、產業結構與環境污染三者關系的研究。楊浩（2018） 認為，產業結構調整是化解城市化與環境污染問題之間矛盾和實現兩者協調發展的關鍵。產業結構的優化有助于改善城市化帶來的環境污染，而城市化對環境污染程度取決于第二產業比重。

綜上所述，從現有的研究區域來看，較少落點到一個城市;從研究內容來看，很少從產業結構內部與環境內部之間的相關性，及兩組變量的整體相關性。因此，本研究為彌補上述不足，以中部城市——長沙市為例，采用1990—2017年長沙市的統計數據，運用典型相關法分析研究產業結構變動和生態環境的相關性，對協調推進長沙市經濟發展和保護生態環境具有重大的實際意義。

1研究方法和數據來源

1.1研究方法

典型相關分析（CCA）是研究兩組變量之間相關關系的一種統計分析方法，其思想是通過主成分分析和因子分析，把兩組變量之間的相互關系轉化為研究兩個新變量之間的相關性，而且又不減少原來變量信息。設有兩組變量分別為m與n維，且m≤n，即

X=（X1，X2，X3， …，Xm）

Y=（ Y1，Y2，Y3， …，Xn）

設m+n維隨機向量，協方差，

其中是X的協方差，是Y的協方差，是X，Y的協方差陣。

令兩個綜合變量U和V來分別表示兩組變量。他們分別是X和Y的線性組合：

則Ui與Vi的相關系數

在的約束下，求使其最大值的a1，b1，稱為第i組典型相關變量。若第一組不足以反映相關性，再做第二組、第三組等，且與前組互不相關。

再對典型相關系數 進行顯著性檢驗（F檢驗）。設，先檢驗假設：

若不能拒絕，則有，不能提供信息。若拒絕，進一步檢驗假設：

以此類推，若不能拒絕，則只需考慮前i-1對典型相關變量，否則直到k為止。

1.2指標選擇和數據來源

為描述產業結構變動，許多學者采用三次產業產值結構指標，也有人將各產業就業結構來進行定量評價。本文中產業結構用各產業產值占GDP的比重指標來度量，分別用X1、X2、X3表示第一、二、三產業產值占GDP比重。

為反映生態環境演變特征，依照相關參考文獻，考慮數據的可獲得性、可靠性、穩定性、權威性等因素，本文選取工業廢水排放量Y1、工業廢氣排放量Y2、工業粉塵排放量Y3，工業固體廢棄物產生量Y4來表示生態環境指標。

上述數據來源于長沙統計年鑒（1991—2018）中的統計數據。

2典型相關分析

根據典型相關分析方法的要求，首先確定兩組變量：

X=（X1，X2，X3），Y=（Y1，Y2，Y3，Y4）

式中：控制變量組X為各產業結構;效應變量Y為各環境變量。

2.1典型相關系數

根據典型相關分析原理，先從兩組變量中提取能反映X與Y之間整體的相關情況兩個典型變量U和V（最大相關性的線性組合），然后進行兩個典型變量間的相關性分析。由于指標數據具有不同的量綱，需對數據進行極大值-極小值標準化處理，再對處理后的數據運用SPSS25.0進行典型相關分析，輸出典型相關分析結果（表1）。

根據計算，由表1顯示兩個典型相關系數分別為0.954，0.733，對這兩個典型相關系數的顯著性進行檢驗，在顯著性水平為0.05上，前兩個典型相關系數對應的p均小于0.05，否定了典型相關系數為零的假設，表明3對典型變量中前面2對典型變量之間相關關系顯著，產業結構要素變量對環境質量要素變量的影響明顯，能夠用產業結構要素組的典型變量來解釋環境質量要素變量組的典型變量。

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