基于主成分分析法的芜湖市三次产业综合竞争力评价

刘二林，蔡书凯，俞葵

（1.安徽工程大学人文学院，安徽芜湖，241000；2.中国社会科学院财经战略研究院，北京，100045）

基于主成分分析法的芜湖市三次产业综合竞争力评价

刘二林1，蔡书凯2，俞葵1

（1.安徽工程大学人文学院，安徽芜湖，241000；2.中国社会科学院财经战略研究院，北京，100045）

三次产业的发展程度是衡量一个区域甚至一个国家的经济发展水平的重要标志，同样也是一个国家在工业化过程增加就业和吸收社会剩余劳动力的主要部门。在对产业综合竞争力认识的基础上，采用系统的分析方法，根据产业竞争力的原则，从产业发展的经济及产业结构竞争力、产业成长力、产业的科学文化竞争力、产业国际竞争力和产业生态环境竞争力等五个方面构建了芜湖市产业竞争力综合评价指标，并且运用主成分分析法选取了安徽省其他15个城市产业竞争力指标对芜湖市的产业竞争力进行综合评价比较。主成分分析结果表明：芜湖市的产业综合竞争力在省内的排名第二，位置靠前。但同时也存在一些问题，产业结构不合理、劳动效率低、现代服务业发展缓慢，未来芜湖市的产业发展应当是优化产业结构，提高第一产业的科技含量；加大科技投入，扶植高新技术产业，促进芜湖市装备制造业的转型升级；同时加快现代服务业的发展。

竞争力；主成分分析；三次产业

芜湖，是安徽省第二大经济城市，地理位置在皖东南部，同时也是全省的副中心城市，与安徽省的首府合肥市一起被称为称为全省的“双核”城市。芜湖不仅是长江沿岸的重要开放城市和港口城市，同时也是安徽省皖江城市带承接国家产业战略转移的核心城市，是南京都市圈的七大成员之一，而且芜湖还是合芜蚌自主创新试验区的重要成员城市。芜湖作为安徽省的产业发展重镇，而且是促进安徽省经济快速发展的增长极之一，芜湖作为安徽省经济快速发展的增长极必须要充分体现出产业发展的综合竞争力。

芜湖虽然作为安徽省的经济增长极，作为省内的次中心城市，但是在产业规模规模、产业结构、产业发展质量以及产业的可持续发展等方面与安徽省内其他方面还存在着差异，所以我们需要对芜湖市三次产业综合竞争实力到底如何以及处于什么样的地位，进行客观评价，希望能够为芜湖在未来产业发展和产业布局方面提供一些思路和参考。

一、文献综述

有关如何来衡量竞争力这一问题最早可以追溯至1980年由瑞士洛桑国际管理发展学院与世界经济论坛两个组织共同提出来的，后来历经了将近30多年的发展和完善，无论从竞争力衡量的原理到方法，还是从竞争力衡量的概念到理论都得到了长足的发展，当前针对于区域竞争力衡量和评价的研究都希望可以通过在研究中引入更多的变量，从而能够更加全面和真实的反映不同区域的竞争力情况，同时在研究中对于不同计量模型和运筹方法的运用，则是要确保我们在进行多指标变量综合竞争力衡量和评价时的合理性以及客观性。［1］这里最典型和我们最熟悉的竞争力衡量和评价模型是波特提出的“钻石模型”，波特认为衡量某个国家在某一产业方面的国际综合竞争力，其实质就是这个国家可不可以创造出一个有利于商业发展的环境，从而使得一国的企业和产业获得竞争力，波特只要从生产要素，需求条件，企业战略、企业结构、同业竞争，相关和支持行产业等四个不同的角度来综合分析某一个产业的综合竞争力。而且，波特还认为产业发展的机遇以及国家政府部门的产业政策也会对产业竞争力产生重大影响，所以上述六个要素就组成了波特著名的“钻石模型”。［2］Tanja运用了数量经济模型对环境因素与城市旅游竞争力二者之间的相互作用和联系进行了相关的实证分析。［3］Enrigh和Newton等人在研究中把概念模型运用到了对旅游地区旅游产业的综合竞争力分析中来，并同时对分析结果进行了详细的分析和点评。［4］而Gomezelj和Mihalio等人也对旅游产业竞争力问题展开了实证研究，并就对该产业产生主要影响的要素和分析模型进行了研究。［5］

目前国内外的众多学者都对产业竞争力评价做了许多研究，但是从研究的情况来看又多是针对某一特定行业的综合竞争力的研究占绝大多数。陆凌运用多元统计分析的方法，对中国的31个省市的城市旅游综合竞争力进行了因子分析和聚类分析；［6］蒋学对湖南省服务业的综合竞争力做了研究和评价，同时还通过与广东等7省在服务业综合竞争力进行4个不同层面的对比分析，最终得出湖南服务业综合竞争力的优劣；［7］郑珍远等人对福建省高新技术产业的综合竞争力进行了评价分析；［8］孙慧等人对新疆煤炭产业的综合竞争力进行了PCA分析，并且针对PCA的分析结果给出了新疆煤炭产业的发展对策；［9］房从卉等通过运用层次分析法对江西等七省（自治区），关于2005年钨矿资源综合竞争力进行了准确的衡量。［10］由上面整理的文献可以看出，学者的研究多集中于某些特定领域，而没有将三次产业作为一个整体来分析。本文将对芜湖的三次产业作为一个整体来分析。

二、评价方法研究

（一）主成分分析的原理

本文主要选用主成分分析方法对芜湖市三次产业的竞争力进行分析。主成分分析，简称PCA，它主要是设法通过将原来众多而且在一定程度上有关联性的指标和变量，重组合为一组新的而且是互相没有关联的综合性指标用以替换原始指标变量，而这些提取出来综合性指标是对原始指标的线性组合，通过这种方法我们就可以确保在数据信息丢失最少的情况下，对高维变量空间做降维处理，于是我们就可以简化分析，最终通过对不同的主成分进行分析，来进一步说明影响产业竞争力的主要因素有哪些，并据此计算出不同产业竞争力的排名情况。［11］

（二）主成分分析方法的步骤

1.指标数据的标准化

因为经济各个经济指标都有其自身的量纲，在比较中难免会有所失误，所以在对指标进行主成分分析以前我们有必要将数据先进行标准化处理，去掉量纲。数据标准化的方法如下公式：

其中，Xij表示第i个城市的第j个指标的值；表示在第j个指标下所选取的所有城市该指标的平均值；Sj表示所有城市的第j个指标的标准差。

2.主成分分析过程

过程一：计算出标准化数据的协方差矩阵，即原始数据的相关系数矩阵；

过程二：计算出Z的相关系数矩阵d的特征值（λ1，λ2…λV）和正交单位化特征向量（em1，em2，……emv）

过程五：提取前v个主成分，把贡献率当成权重求出各个城市的综合得分，然后绝对结果进行相应的排名

三、评价指标的选取

本文在研究国内外学者文献的基础上，全面考虑各个角度，从产业的经济及产业结构竞争力、产业成长力、产业的科学文化竞争力、产业国际竞争力和产业生态环境竞争力五个方面构建了芜湖市产业综合竞争力的评价指标，以此来反映芜湖市的产业竞争力。构建的三次产业竞争力的综合评价指标如表1所示。

四、实证分析

笔者以2013年安徽省统计年鉴的数据为实证数据，选取了安徽省的合肥、淮北、亳州、宿州、蚌埠、阜阳、淮南、滁州、六安、马鞍山、芜湖、宣城、铜陵、池州、安庆及黄山共16个城市。运用SPSS19.0对安徽省16个城市的产业竞争能力进行综合实证分析。表2为主成分提取表，表3为初始因子载荷矩阵，表4为16个城市产业竞争力综合排名。

由表2的数据可以看出：前面5个主成份的累计贡献率达到90.833%，这说明前面的5个主成份可以解释所有成分的大部分信息。我们对不同的主成分进行命名，其中我们称F1为第一主成份，F2称为第二主成份，F3称为第三主成份，F4称为第四主成份，F5称为第五主成份。

由表3可以看出，在第一主成分中各城市GDP总值（X1）、第二产业增加值（X3）、第三产业增加值（X4）、固定资产投资（X8）、高等学校在校学生数（X15）、外商投资总额（X17）、外商投资企业年末企业数（X18）及商品进出口总额（X19）所占的载荷比较大，我们将第一主成分（F1）命名为产业发展及潜力。在第二主成分中人均生产总值（X2）、第二产业占生产总值份额（X5）、第二产业就业人员增长速度（X10）、第三产业就业人员增长速度（X12）和第三产业占生产总值份额（X6）所占在载荷比较大，我们将第二主成分（F2）命名为产业结构及成长。在第三主成分中工业固体废物综合利用率（X20）、工业废水治理设施处理能力（X21）、工业废气去除量（X22）、可吸入颗粒物（X23）所占载荷比较大，我们将第三主成分（F3）命名为环境竞争力。在第四主成分上第二产业增加值增长速度（X9）、第三产业增加值增长速度（X11）以及三次产业就业人数（X7）所占载荷比较大，我们将第四主成分（F4）命名为产值规模及就业。第五主成分上专利申请受理量（X16）、R＆D活动支出（X13）、R ＆D活动从业人员（X14）命名为科技潜力。

表1 芜湖市产业综合竞争力评价指标体系

表2 主成分提取表

表3 初始因子载荷矩阵

我们根据主成分分析结果的得分系数矩阵和表准化后得到各个变量，分别计算五个主成分的得分表达式，表达式如下：

以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重来计算主成分综合模型，即可得到芜湖市产业综合竞争力的主成分综合模型的表达式：

笔者根据上文中的6个公式，对本文中所选取的安徽省16个城市产业竞争力的5个主成分得分及综合模型得分进行计算，并且进行了综合得分的排名，结果如表4所示。

对安徽省16个城市的主成分综合排名结果进行分析：

从第一主成分F1得分可以看出，省内得分最高的城市为合肥，11.73分，其次是芜湖和淮南，排在最后的是亳州、池州和黄山，芜湖市排名第二，得分为3.18分，说明在安徽省内芜湖市的产业发展水平和产业发展潜力，除合肥省会以外，要高于明显高于安徽省其他城市。这是因为近几年芜湖市的总产值、第二和第三产业的增加值相比都高于其他城市，高校学生人数规模不断扩大，外商投资和进出口综合业明显高于其他城市，这些都为芜湖产业发展水平和发展潜力注入了巨大的动力。在未来一段时间内芜湖应当积极抓住皖江城市带承接产业转移的机遇，努力发展芜湖市的四大支柱产业，重点发展现代服务业，努力培养更多的高素质人才，同时积极调整产业结构，促进产业结构的升级和更新换代。

表4 安徽省16个城市产业竞争力综合排名

从第二主成分F2的得分可以看出，得分最高的是铜陵，其次是马鞍山、淮南和淮北，排名最后是六安和阜阳。芜湖在F2中排名第五。比铜陵、马鞍山、淮南和淮北低，排名为前1/3。排名前四的城市都是安徽省的资源大市，铜陵市有色金属冶炼，马鞍山是钢铁，淮南和淮北的是煤炭，芜湖在矿产和资源上不是很充分，但是依然能排名第五，这说明芜湖市的产业结构比较合理，产业规模很大，芜湖市的产业竞争力在省内是靠前的。

从第三主成分F3的得分可以看出，得分最高的是阜阳，其次是淮北淮南和滁州，最后是宿州和池州。芜湖排名第十。由于芜湖的四大支柱产业都是重工业，所以在近几年随着支柱产业的不断发展，对环境的污染业越来越重，环境的负担也越来越重，所以排名靠后，未来一段时间内，芜湖需要抓住机会，大力发展现代服务，注重节能减排，扶植高新技术产业，促进产业结构优化升级，淘汰落后产业，提高芜湖市产业的环境竞争力，做到产业发展效益与环境双赢，最终促进产业的良性发展。

从第四主成分F4的得分可以看出，得分最高的是合肥，其次是芜湖、宿州和马鞍山，排名最后的是六安和安庆。合肥作为安徽省的省会，是安徽的经济文化中心，伴随着中部崛起合肥的投资环境不断改善，产业规模不断扩大。同样，芜湖在此排名第二，作为安徽省的次中心城市地位得到体现，伴随着中部城市崛起和安徽省承接产业转移的重镇，芜湖市的产业规模迅速扩大，吸纳就业能力持续提高，尤其是第二和第三产业成为吸纳就业的主要经济空间，虽然与省会合肥有差距，但是整提的产业规模和吸纳就业能力要高于其他城市。

从第五主成分F5来看，排名最高的是合肥，其次是芜湖、马鞍山和蚌埠，排名最后的是六安。芜湖的排名在第二位，虽然排名靠前，但是与排名第一的合肥相距甚远，2013年合肥高等学校在学生为105.2万人，2013R＆D活动支出为341.8亿元，R＆D活动从业人员为15.6万人，而芜湖在2013年等学校在学生为15.45万人，2013R＆D活动支出为53.35亿元，R＆D活动从业人员为13.5465万人，基本上各项指标仅为合肥市的1/4。但是与安徽省其他城市相比，芜湖的竞争能力在省内还是很强的。人才是产业发展的关键和主要动因，所以要想持续的促进产业结构升级，就必须加大科技投入和对人才的培养。

最后，从综合得分排名来看，得分最高的是合肥，其次是芜湖和马鞍山，排名最后的是黄山和六安。芜湖在综合得分中排名第二。这表明芜湖在各项指标的综合竞争能力比较中实力在省内是比较强的，无论是经济及产业结构竞争力、产业成长力、产业的科学文化竞争力、产业国际竞争力还是产业生态环境竞争力都在安徽省内排名靠前，这与这些年芜湖市经济的快速发展是分不开的。

五、结论分析

综合以上的分析，芜湖的产业竞争力在安徽省排名第二，而且各项指标也明显高于其他城市，但是在我们看到芜湖市经济快速发展、产业规模不断扩大，产业竞争能力不断增强的同时，也要看到发展中存在的问题：第一产业产品结构不合理，劳动生产率低下；第二产业“大”而不强，产业结构转型升级缓慢；第三产业发展滞后。虽然芜湖市的产业竞争力在安徽省影响很大，但是与东部沿海城市相比，竞争力严重不足。未来芜湖市的产业发展应当是大力发展现代绿色农业，结合本地特色，提高第一产业的科技含量；加大科技投入，扶植高新技术产业，促进芜湖市装备制造业的转型升级，大力发展机器人产业；同时应加快现代服务业的发展，特别是互联网金融、现代物流、医疗、卫生和养老，加大对教育的投入，不断增加科研经费。最终提高芜湖市在全国的产业综合竞争力，从根本上彻底实现产业结构的优化和转型升级。

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F290

A

国家自然科学基金项目“资产收益模型具有不确定性下的连续时间动态资产组合优化问题研究”（71271003）；2014年安徽省高校优秀青年人才支持计划；2014年度芜湖市决策咨询委托研究课题“芜湖城市商务成本研究”

刘二林（1990-），男，硕士研究生，研究方向为产业发展与区域经济。蔡书凯（1979-），男，博士后，副教授，研究方向为新型城镇化、城市经济学。