区域产业生态系统健康的模糊物元贴近度评价研究——以天津滨海新区为例<br/>

区域产业生态系统健康的模糊物元贴近度评价研究——以天津滨海新区为例

2012-03-15李健，康懿

地域研究与开发 2012年3期

李健，康懿

(天津理工大学管理学院，天津300384)

0 引言

长期以来，通过实现工业化促进经济社会发展几乎成为全世界的共同选择［1］，资源推动型的产业发展使得资源匮乏和污染严重的现象愈加严重，全球生态系统的健康状况正处在一种恶性循环的状态①Rapport D，Maffi L，Eco-cultural Health，Global Health，and Sustainability，Ecological Research，Online First?，2010-03-31。，探索经济发展与环境保护相和谐的生态化产业的模式得到广泛认可。区域产业生态系统作为社会、经济、自然复合生态系统的重要组成部分，不仅包含自然生态系统，更重要的是增加了围绕人类活动而产生的社会和经济系统［2］，具有明显的空间、时间以及资源结构［3］，并不局限于某一行业或园区。目前有关产业生态系统的研究多是从城市或生态工业园区的某一特性出发，鲜有从区域层面的产业生态系统角度所进行的健康研究。如邓华［4］从系统稳定性的角度以生态工业园为例，构建影响因素三维理论模型，研究产业生态系统稳定性的关键影响和制约因素;张文龙［5］对城市化与产业生态化耦合发展的互动关系进行分析，提出城市与产业生态耦合发展的优化路径;张攀［6］提出产业生态系统多样性的概念，并从系统—产业—企业3个层面进行其多样性发展机制的研究。此外，许多文献中存在着评价标准客观性的问题［7-9］。本研究提出了区域产业生态系统健康的内涵与特征，建立模糊物元贴近度模型。结合天津滨海新区的特点，构建区域产业生态系统健康评价体系，通过纵向比较判断产业生态系统健康的状态和走势。

1 区域产业生态系统健康内涵与特征

生态系统健康的概念从人类自身健康的研究出发［10］，Rapport认为，可以用医治患者的思路来处理生态系统的衰退、紊乱等现象，并根据不同生态系统的特殊性来采取对应的补救和改善措施［11］。产业生态系统是按照循环经济规律组织起来，具有完整的生命周期、高效的代谢过程及和谐的生态功能的网络型、进化型、复合型产业体系［12］。董经纬对产业生态系统健康的表述为:产业生态系统在保障正常生态服务功能满足人类需要的同时，具有维持自身的持续向前发展的能力和状态［13］。但是区域产业生态系统是以人类活动为主宰、以侵蚀自然资源为前提，其在服务功能、自我维持等方面与自然生态系统存在诸多不同。以私家车为例［14］，从热力学角度看是相当便捷高效，但从环境效益的角度考虑则是不环保的。所以产业生态系统需要从健康的角度进行综合衡量，没有废弃物压力才能使产业体系得到和谐可持续发展。

因此，产业生态系统健康不仅要具有功能高效结构合理，更要强调该系统对其他系统的服务功能。从可操作性的角度看，区域产业生态体系可以从以下4个方面来考察其健康程度:(1)产业活力，健康的产业生态系统最大的特征是充满活力，体现在获得最佳经济效益以及提高投入产出比两个方面;(2)结构优化，调整和建立合理的产业结构目的是促进经济和社会发展以及人们物质和文化生活的改善;(3)生态恢复力，努力推进环保产业化和市场化进程，沿海地区应注重海洋生态环境保护;(4)服务功能，改善区域人居、自然环境质量，完善产业生态系统对其他生态系统的服务功能。

2 模糊物元贴近度模型

目前，产业生态系统相关评价方法主要有主成分分析法、层次分析法、能值分析法、模糊评价法、神经网络等。由于产业生态系统的复杂性、影响因素的不确定性，区域产业生态系统健康可作为一个模糊问题来处理。本研究以物元分析理论为基础，结合海明贴近度，建立区域产业生态系统健康的评价模型，同时用熵权法确定评价指标权重。实例研究中，以国内外公认城市、行业标准综合确定2015年预测数据，从而避免了由最大隶属度的因素导致隶属函数确定困难和客观性不强的问题［15］;此外，由于产业生态系统是动态发展的，其“健康”与“不健康”没有明显分界，利用贴近度可根据不同年份与理想物元的差距分析系统的健康程度。

2．1 复合模糊物元

假定事物名称为n，关于特征c的量值为v，把有序3元组(n，c，v)作为描述待评价事物的基本元(简称物元)，可表示为 R=(n，c，v)。若事物 N 由 n 个特征(c1，c2，．．．，cn)和相应的量值(v1，v2，．．．，vn)来描述，则称R为n维物元［16］，记为 R=(N，c，v)。如果 n 个事物的 m 维物元组合在一起，使构成n个事物m维复合物元Rmn。若将Rmn的量值改写为模糊物元量值，称为n个事物m维复合模糊物元，记作

2．2 从优隶属度

模糊物元各单项指标相应的模糊值从属于标准方案各对应评价指标相应的模糊量值隶属程度，称为从优隶属度。越大越优型:Vij=xij/max xij;越小越优型:Vij=min xij/xij。式中:Vij为从优隶属度;max xij和min xij分别为各方案中每一评价指标中的最大值和最小值。

2．3 熵值法确定权重系数

产业生态系统健康各个评价指标的重要程度不同，常用权重系数来衡量。在信息论中，熵是对不确定的度量，信息量越大，不确定性越小，熵也越小;反之亦然。本研究用熵值法确定指标权重，尽量消除权重计算的人为影响，使结果更切实际。方法及求解步骤如下。

(1)构建n个事物的m个评价指标判断矩阵:R=(xij)，(i=1，2…，m;j=1，2，…n)。

(2)将判断矩阵归一化处理，得到归一化判断矩阵U。效益型uij=(xij-min xij)/(max xij-min xij);成本型:uij=(max xij-xij)/(max xij-min xij)。式中:max xij和min xij分别为同指标下不同事物中最满意者或最不满意者。

(3)定义熵:n个事物的m个评价指标，可以确定评价指标的熵为:式中:fij=(1+

(4)定义熵权w:由第j个评价指标的熵可得到其熵权 wi，即=1)。

2．4 贴近度复合模糊物元

贴近度是指被评价对象与样本值的互相接近程度，其值越大表示两者越接近，反之则越远。从而根据贴近度大小对各评价对象进行排序。海明贴近度应用方便，并克服了加权平均法趋于平均的缺点，结合本研究的具体评价意义，本研究采用海明贴近度ρHj作为评价标准，采用M(×，+)算法(先乘后加)，则

3 案例分析

滨海新区自2006年获批为全国第二个综合配套改革试点以来，始终致力于改变产业增长方式、高效合理利用区域战略资源。赵树明等［17］认为2005—2010年是天津滨海新区准备跨越经济发展曲线顶点的关键时期，本研究选取2006—2009年为基础数据年，2015年预测值根据以下原则确定:参考国家标准或国际标准;参考浦东新区、深圳特区等有可比性的区域现状值以及目标值;充分考虑滨海新区生态环境容量;依照区域发展水平预测。

3．1 指标体系构建

结合滨海新区产业特征，参照国家“循环经济评价指标体系”、“生态工业园区指标体系”以及“天津市生态市建设指标体系”，选择产业活力(经济效益、生态效益)、结构优化(产业结构、科技发展)、生态恢复力(污染控制、循环利用)和服务功能(生活环境、自然环境)4个子系统22项指标，形成滨海新区产业生态系统健康评价指标体系(表1)。

表1 滨海新区产业生态系统健康评价指标体系Tab．1 Indicator system of Binhai New Area industrial ecosystem health

3．2 构造复合模糊物元

将2006—2009年成果以及2015年的指标值做为5个事物，用其22个特征构造复合模糊物元矩阵(表2)。

3．3 计算从优隶属度

万元GDP水耗C8、城市环境噪声平均值(分贝)C20为成本型指标，按照越小越优型计算，其余按越大越优型，得从优隶属度复合物元如下:

3．4 熵值法确定权重系数

构建5个事物22个评价指标的判断矩阵R，进行归一化处理，得到归一化判断矩阵:

分别计算评价指标的熵Hj，熵权w(表2)为:Hj=(0．981 2，0．979 9，0．979 2，…，0．971 2)，w=(0．036 2，0．038 7，0．040 0，…，0．055 3)。

表2 滨海新区产业生态系统健康复合模糊物元Tab．2 Fuzzy matter-element analysis of Binhai New Area industrial ecosystem health

3．5 计算贴近度

采用海明贴近度公式，可得2006—2009以及2015各年度评价样本的 RρH及各要素的贴近度 RρH1，RρH2，RρH3，RρH4(表 3)。

表3 2006—2009，2015年度产业生态系统及各要素健康海明贴近度Tab．3 Hamm ing approach degree of industrial ecosystem and four com ponents health during 2006—2009 and 2015

3．6 评价结果

根据表3中的计算结果，可看出滨海新区2006—2009以及2015年的产业生态系统健康状况整体处于平缓上升趋势，2008年健康水平出现明显提升(图1)，滨海新区产业生态系统向着不断优化的方向健康发展。

图1 滨海新区2006—2009，2015年产业生态系统及各要素健康评价Fig．1 Assessment of industrial ecosystem health system and four components health in Binhai New Area during 2006—2009 and 2015

与产业生态系统健康相比，各要素的发展趋势呈现出不同的特点:(1)“产业活力”要素中，经济保持逐年增长态势，这与滨海新区的实际情况相符;其限制因素主要是实际利用外资与港口集装箱吞吐量指标值较低，即滨海新区作为北方对外开放的门户，其大规模聚集、扩散国际经济能力的能量尚有待提高。(2)“结构优化”要素中，高新技术产业持续保持45%的工业总产值，资源回收利用产业产值在2008年后出现向上的拐点，表明区域产业结构越来越好;其促进因素是废旧资源回收加工业的迅速崛起，这也是滨海新区发展循环经济补链产业的积极表现;限制因素主要是第三产业和地方研发经费占GDP的比例仍偏低。(3)“生态恢复力”要素中，2008年的整治效果最为明显，即图中出现顶峰后走势趋缓，这反映区域产业生态恢复力水平在加大治理力度后将保持在较高水平，但环保投入占GDP的比重仍需提高。(4)“服务功能”要素反映环境噪声、空气质量以及近岸海域水质等均主要受区域产业影响。如近岸海域水质逐年下降，这与滨海新区的港口经济蓬勃相悖。从图1来看，近年来滨海新区产业快速崛起的同时并未能很好地实现其他生态系统的共同发展。

3．7 区域产业生态系统健康的发展对策

从上述评价结果来看，2015年目标值如能顺利实现，将使区域产业生态系统健康状况得到大幅度改善。在保持快速发展GDP、实际利用外资等相关经济总量指标的同时，如何让产业结构优化、生态恢复力以及服务功能状况与产业活力的提升保持同步，是目前区域产业发展亟待考虑的问题，也是滨海新区产业生态系统健康发展的最终目标。

3．7．1 协调环境保护与经济发展的矛盾。发挥政府的引导作用，正确认识和处理发展经济、提高生活水平和保护生态环境的关系。加强城区南北两片湿地的保护，有效治理河湖污染，最大程度地防止城市生活污水与工业废水向海洋排放。

3．7．2 建立以循环经济为导向的产业群体。打造现代产业体系，发展“中服务、南重化、北旅游、东港口、西高新”的产业格局，需要不同产业和园区的功能互补和链条化发展［18］，以企业、产业链和园区为载体，构建区域性产业共生网络。

3．7．3 构建现代服务体系。依托新区区位、交通和港口优势，加快物流设施、物流企业、物流信息和标准建设，逐步形成完善的绿色物流体系;完善再生资源回收网络，建设再生资源回收与利用信息平台，形成链接全市的再生资源回收网络;发挥国际旅游集散地功能，提升旅游市场吸引力［19］。

3．7．4 加快建立与周边地区协同发展机制。建立区域经济发展的协调制度，协调解决环境保护、产业梯度转移、基础设施布局建设等涉及到区域经济可持续发展问题;建立区域发展的政策协调、磋商机制。

4 研究结论

运用产业生态学和生态系统健康原理剖析了产业生态系统健康的内涵和特征。构建了区域产业生态系统健康评价指标体系，建立模糊物元贴近度模型。相比目前多采用的健康标准对照方法，以现有优秀指标值为目标制定参照方法有效避免了评价标准的不确定性，同时解决了隶属度确定困难的问题。对滨海新区产业生态系统健康进行综合评价，找出滨海新区产业生态系统健康的促进、限制因素，从而全面地表征区域产业生态系统的健康状况，更好地为区域产业结构调整、实施可持续发展提供决策依据。

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