基于K均值聚類的湖北農村減貧成效評價研究

張佳慧，詹 英

(武漢商學院 工商管理學院，湖北 武漢 430056)

0 引言

我國于2021年完成了消除絕對貧困的艱巨任務，9899萬農村貧困人口在現(xiàn)行標準下全部脫貧，832個貧困縣全部摘帽，12.8萬個建檔立卡貧困村均出列，解決了區(qū)域性整體貧困[1]。這為全球反貧困作出了巨大貢獻，比聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程的減貧目標時間提前了10年，在中國減貧史乃至人類減貧史上創(chuàng)造了奇跡，為推進全球減貧事業(yè)注入了更多信心與動力[2]。

湖北省作為我國的重點減貧省份之一，有四大集中的連片特困地區(qū)，貧困縣37個、貧困村4 821個。2013年末全省建檔立卡貧困人口581萬，貧困發(fā)生率14.4%，2020年湖北省順利完成了減貧任務，全省37個貧困縣全部實現(xiàn)脫貧摘帽[3]。但是，消除絕對貧困決不是終點，湖北省如何鞏固拓展目前減貧成果，防止規(guī)模性返貧？中國的貧困主要是農村貧困[4]，如何科學評價湖北省農村減貧成效是本文關注的焦點。

針對農村減貧成效評價，大量文獻選取多個省或某個省的某個地區(qū)作為研究對象，鮮少深入到單個省的所有市州，且大多進行靜態(tài)分析，缺乏動態(tài)探析。基于此，本文首先對湖北省14個市州2014-2020年農村減貧成效開展綜合評價研究，其次將綜合評價結果進行K均值聚類，確定各市州聚類歸屬，剖析類與類之間的差別，對各市州農村減貧成效進行進一步的結構分析，旨在為后續(xù)的減貧提供參考或思路。

1 湖北省各市州農村減貧成效評價模型

1.1 指標體系構建

我國現(xiàn)行脫貧標準是“一達標兩不愁三保障”。“一達標”：農村建檔立卡貧困戶家庭年人均可支配收入穩(wěn)定超過當年全國扶貧標準，這是脫貧的先決條件。“兩不愁”：吃飯(含安全飲水)與穿衣兩不愁。“三保障”：義務教育的保障、安全住房的保障、基本醫(yī)療的保障。該標準強調貧困主體在吃穿用度、義務教育、基本醫(yī)療以及住房安全方面的保障。因此，本文根據現(xiàn)行脫貧標準從健康水平、教育水平、生活水平、經濟水平4個維度構建農村減貧效果的評價指標體系(表1)。

表1 農村減貧評價指標體系

1.2 綜合評價方法

1.2.1 基于全局熵值法的湖北省各市州農村減貧成效綜合評價

熵值法基于各項指標值所包含的信息來確定指標權重，不受人為因素干擾，一般采用截面數(shù)據進行分析。為動態(tài)分析湖北省各市州農村減貧水平，本文擬運用全局熵值法，即在一般截面數(shù)據中引入時序，建立“區(qū)域—時間—指標”的立體時序數(shù)據表來進行各市州農村減貧的動態(tài)測度[5]。具體步驟如下：

(1)設定指標。設有省市m個，評價指標n個，年份T個，共同構成初始全局評價矩陣:

(1)

(2)處理數(shù)據。對正向指標采用公式(2)：

(2)

式中 ：i=1, 2, …,m；j=1, 2, …,n；t=1, 2, …,T。

對負向指標采用公式(3)：

(3)

式中：i=1, 2, …,m；j=1, 2, …,n；t=1, 2, …,T。

(3)計算熵值。公式為：

(4)

式中：ej為第j項指標的熵值，

(4)確定權重。公式為：

(5)

(5)測算得分。公式為：

(6)

式中：si為綜合評價得分，wj為第四步求得的指標權重。

1.2.2 基于K-means聚類的湖北省各市州農村減貧成效聚類

利用K均值聚類算法對全局熵值法所得評價結果進行聚類分析，明確各市州在類別中的歸屬，使得評估結果相識度較高的市州歸為一類，明確各市州農村減貧成效結構差距。基本思想是：在空間中選取k個點作為初始聚類中心，計算其他數(shù)據點到原型的距離，并將數(shù)據點劃分到離其最近中心所在域，劃分好后分別計算每個聚類中數(shù)據點的平均值，該平均值為更新后的聚類中心。進行多次迭代，直至連續(xù)兩次各簇中心值不再變化，此時獲得最佳的聚類結果[6]。算法具體流程如下:

(1)從評價結果數(shù)據集中隨機選取k個樣本點作為初始形心ai(i=1,2,…,k)。

(2)在第t次迭代中，分別計算所有樣本點bj(j=1,2,…,n)到ai的歐氏距離

(1)

(3)將該樣本點劃分到與其距離最小的ai所在簇。

(4)用平均值代表更新后各簇的形心值

(2)

式中ni表示簇序號

(5)重復步驟(2)～(4)，直到各簇的形心值不再變化。

1.3 數(shù)據說明

為確保數(shù)據的權威和真實性，本文收集的湖北省12個地級市，1個自治州，4個省直管縣2014—2020年的9項指標統(tǒng)計數(shù)據，均來自歷年各市州統(tǒng)計年鑒、政府工作報告和官方文件。

2 實證研究

2.1 綜合評價

基于全局熵值法與基礎數(shù)據，本文首先得到各類指標的信息熵、差異性系數(shù)和權重(表2)，然后通過加權求和得到2014—2020年湖北省農村減貧水平的綜合得分(表3)以及湖北省農村減貧綜合得分年均提高值與排名(表4)。

如表2所示，在一級指標中，權重由大到小依次為：健康水平(A1)、生活水平(A3)、經濟水平(A4)、教育水平(A2)。在二級指標中，貧困村千人衛(wèi)生室個數(shù)(B2)、貧困村年收入5 000元以上占比(B9)、貧困村千人執(zhí)業(yè)醫(yī)師數(shù)(B1)、各市農村居民初中以上學歷所占比例(B3)4個指標權重較大，而貧困村有文化(圖書)占比(B4)1個指標權重較小。

表2 湖北省農村減貧水平動態(tài)評價指標測算結果

如表3所示，湖北省各市農村減貧總體水平有所提升，綜合得分從2014年的0.364 5逐年上升到2020年的0.658 9，累計提高0.294 4，年均提高10.75%。歷年排名中，襄陽和荊門市穩(wěn)居前2，恩施常年位于第14。如表4所示，恩施、孝感、武漢、黃岡、十堰、隨州和省直管縣7個地區(qū)綜合得分年均增速均超過了湖北省各市州農村減貧的平均水平。不難發(fā)現(xiàn)，雖然宜昌農村減貧水平得分增速最慢，但其得分總值排名一直處于歷年前5；恩施農村減貧水平雖得分總值排名一直處于最末位，但其得分增速最快。總的來說，近7年，雖湖北省大部分市州由于疫情影響在2020年有所下降，但14個地區(qū)的農村減貧總體得分逐年上升。

表3 湖北省農村減貧綜合得分與排名

2.1 聚類分析結果

采用K-means聚類算法對湖北省14個市州2014-2020年的評價結果進行聚類分類，將湖北省各市州農村減貧成效等級分成3等。在聚類方法方面，采用歐氏距離，選擇迭代最大次數(shù)為10，經聚類后的結果見表5-表8。

如表5所示，14個市州農村減貧成效被聚為3類，3類的中心分別為0.503 3、0.352 2、0.747 9，聚成的3類分別按照優(yōu)、良、一般3個等級劃分，Cluster1為良，Cluster2為一般，Cluster3為優(yōu)。

表4 湖北省農村減貧綜合得分年均提高

表5 湖北省農村減貧成效聚類中心

表6表示2014-2020年各市州農村減貧成效等級分布。從2014-2020年7年的總體情況來看，宜昌、襄陽和荊門屬于農村減貧成效為優(yōu)的地區(qū)，武漢、隨州、孝感、十堰、咸寧、黃石、黃岡、鄂州、荊州和省直管縣屬于農村減貧成效為良的地區(qū)，恩施的農村減貧成效一般。

表6 2014-2020年湖北省農村減貧成效等級

如表7所示，2014年，3個地區(qū)農村減貧成效為優(yōu)，占總數(shù)21.43%；10個地區(qū)農村減貧成效為良，占總數(shù)71.43%；1個地區(qū)農村減貧成效一般，占總數(shù)7.14%。2015年和2016年的各地區(qū)農村減貧成效分布與2014年保持一致。與2016年相比，2017年有1個地區(qū)農村減貧成效從“一般”升為“良”。與2017年相比，2018年有1個地區(qū)農村減貧成效從“優(yōu)”降為“良”、5個地區(qū)農村減貧成效從“良”降為“一般”。2019年各地區(qū)農村減貧成效分布與2018年保持一致。與2019年相比，2020年有1個地區(qū)農村減貧成效從“良”升為“優(yōu)”、1個地區(qū)農村減貧成效從“良”降為“一般”。從7年整體情況來看，大部分市州農村減貧成效處于“優(yōu)”與“良”，僅有恩施被聚為“一般”。究其原因是其農村減貧評價指標基礎與其他市州差異較大，即使是在2014年農村減貧水平同位于“一般”的孝感，孝感綜合評價得分卻是恩施的1倍多。從這7年的變化來看，湖北省各市州農村減貧成效顯著提升。

表7 2014-2020年各聚類中地區(qū)數(shù)量及占比

如表8所示，農村減貧成效“一般”與農村減貧成效“良”的類距離是0.151，說明農村減貧成效“一般”的地區(qū)與農村減貧成效為“良”的地區(qū)之間的差距較小，通過努力比較容易實現(xiàn)減貧水平再上一個臺階。農村減貧成效“一般”與農村減貧成效“優(yōu)”的類距離是0.396，農村減貧成效“良”與農村減貧成效“優(yōu)”的類距離是0.245，說明農村減貧成效“一般”與“優(yōu)”的地區(qū)、“良”與“優(yōu)”地區(qū)之間存在較大差距，這類地區(qū)的減貧成效若想提升一個等級必須付出較大努力。

表8 聚類中心的歐式距離

3 結論及啟示

3.1 研究結論

本文基于農村減貧的內涵與特征，從健康水平、教育水平、生活水平和經濟水平4個維度，構建農村減貧水平評價的9項指標體系，采集2014-2020年相關統(tǒng)計數(shù)據，選擇加入時序的全局熵值法對湖北省各市州農村減貧水平進行了動態(tài)測度與比較，最后將綜合結果進行K均值聚類，確定各市州聚類歸屬，得到以下結論：①從綜合得分看，湖北省農村減貧水平在2014-2019年呈現(xiàn)逐年上升趨勢，在2020年呈現(xiàn)下降趨勢；市域層面，排除疫情影響因素，僅宜昌市在2019年有略微下降。②從動態(tài)排名看，襄陽、荊門和恩施相對保持穩(wěn)定，前兩者持續(xù)保持在前兩名，后者持續(xù)保持在最后一名，其他市州的歷年排名變動較大，呈現(xiàn)你追我趕的態(tài)勢。③從指標權重看，健康水平和生活水平對農村減貧水平提升的貢獻度相對較大，而經濟水平和教育水平的貢獻度相對較小。由此表明，健康水平和生活水平的高低是決定農村減貧水平高低的關鍵所在。④從一級指標得分趨勢看，大部分市州健康水平、教育水平和生活水平在2014-2019年均呈現(xiàn)上升趨勢，小部分市州波動甚至呈現(xiàn)下降趨勢，2020年大部分市州均受疫情影響，得分略微下降。總的來說，湖北省各市州的一級指標綜合得分基本呈現(xiàn)上升趨勢，但市州得分的非均衡性特征也較為明顯。⑤從一級指標動態(tài)排名看，除個別市州在某項一級指標下的動態(tài)排名優(yōu)勢明顯，大部分市州的排名波動均較大。由此表明，湖北省各市州一級指標的動態(tài)排名存在非平穩(wěn)性特征。⑥根據K-means聚類可將湖北省市州聚為3類，各市州農村減貧成效“一般”地區(qū)和“良”地區(qū)，差距較小，在此范圍內提升較易，而農村減貧成效“一般”地區(qū)和“優(yōu)”地區(qū)，以及“良”地區(qū)和“優(yōu)”地區(qū)差距較大，在此范圍內提升存在較大的困難。

3.2 政策啟示

為進一步鞏固拓展農村減貧成果，在脫貧摘帽基礎上助力鄉(xiāng)村振興，本文提出如下建議：①應當統(tǒng)籌疫情防控和鄉(xiāng)村振興各項工作保障農村減貧工作的持續(xù)鞏固，促進鄉(xiāng)村振興。②把握關鍵點。由于健康水平和生活水平的高低是決定農村減貧水平高低的關鍵所在，因此要繼續(xù)增強醫(yī)療保障水平，完善基礎設施，加強農村公路建設等。③合理分配資源，因地制宜促進農村產業(yè)升級。④及時統(tǒng)計數(shù)據，設立反饋機制。鄉(xiāng)村振興是一項長期的工作，每一步的結果都將影響最后的成效，設立反饋機制，定期核查，及時發(fā)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興過程中的不足，以便達到高效做好“三農”工作。