基于多层次模糊优选模型的连云港市海洋产业排序及发展战略研究

于高燕，刘大海（.中国海洋大学 经济学院，山东 青岛 6600；.国家海洋局第一海洋研究所，山东 青岛 6606）

【区域经济】

基于多层次模糊优选模型的连云港市海洋产业排序及发展战略研究

于高燕1，刘大海2
（1.中国海洋大学 经济学院，山东 青岛 266100；2.国家海洋局第一海洋研究所，山东 青岛 266061）

通过多层次模糊优选模型计算2013年连云港海洋产业的决策优属度，得到多层次满意决策排序，提出连云港海洋产业发展战略。2013年连云港海洋产业综合排序结果为：海洋交通运输业 （0.049 6）、海洋船舶工业 （0.282 4）、海滨海旅游业（0.187 5）、海洋渔业 （0.180 3）、海洋生物医药业 （0.158 6）、海洋工程建筑业（0.153 4）、海洋化工业 （0.052 4）、海水利用业 （0.050 0）、海洋电力业 （0.032 9）、海洋盐业 （0.021 8）。建议总体发展战略为：优先发展海洋交通运输业、海洋船舶工业、滨海旅游业、海洋渔业；重点培育海洋生物医药业和海洋工程建筑业；扶持海水利用业和海洋电力业；限制发展海洋盐业，分类发展海洋化工业。

多层次模糊优选模型；优属度；产业优化升级；海洋产业；海洋经济

1 研究综述

1.1 我国海洋产业发展战略研究综述

我国海洋产业发展战略研究分为五个阶段，可持续发展战略阶段、科技兴海战略阶段、调整结构优化布局阶段、借鉴国外经验阶段和制定自身发展战略阶段。可持续发展战略是海洋产业发展战略的早期构想。1993年和1995年广东省分别召开了第一、二次全省海洋工作会议，确立了可持续发展战略在海洋开发中的重要意义（卢瑞华，1998）[1]。福建省为促进海峡西岸海洋经济产业的可持续发展，对海洋经济资源和海洋经济产业发展战略进行浅探（郑冬梅，2005）[2]。科技兴海战略阶段是我国学者对可持续发展战略的深入探讨时期。协调发展海洋资源环境的可持续利用和海洋高新技术产业，对传统海洋产业进行升级改造，都要以海洋高新科技为支撑（练兴常，2000）[3]。在调整结构和优化布局方面，广东省提出按轻重缓急次序，大力发展海洋第三产业和新兴海洋产业（郭晋杰，2001）[4]。江苏省提出了南北并进、江海联动，海陆互补、东进西联的海洋战略（于文金等，2009）[5]。山东省通过加速海洋产业集群成长，实现产业升级和产业结构优化（杨林，许丹，2012）[6]。浙江省合理规划浙江舟山群岛新区的海洋新兴产业区布局（方雯雯等，2015）[7]。国外先进的海洋产业发展战略在管理、科教、产业发展等方面为我国提供了经验和启示。美国成立专门机构、出台规划、普及提高群众的海洋意识，澳大利亚自1997年起实施《海洋产业发展战略》，日本构筑新型海洋产业体系、发展产业集群、促进海陆联动（侯晓静，2011）[8]。近年来，以海洋产业为支撑的海洋经济已成为国民经济新的增长点，各地区制定了一系列适合自身发展的海洋产业发展战略。长三角重点发展海洋船舶工业、海洋交通运输业、海洋生物医药、海洋油气、滨海旅游五大海洋产业部门（向云波，徐长乐，2011）[9]。山东半岛将渔业、滨海旅游、船运以及海洋生物战略性新兴产业作为优势产业（王银霞，2015）[10]。

1.2 多层次模糊优选模型研究综述

模糊数学是由美国教授查德于1965年在《模糊集合》首次提出，为多属性决策问题提供了理论依据，国外学者在研究中提出模糊积分和模糊测度（Sugeno，1974）[11]，并推广到正数范围（Ralescu，1980）[12]；提出层次分析法，并在多属性评价中运用；系统总结多属性决策研究方法（Chen S J，et al.，1992）[13]；利用模糊层次法改进层次分析法（Fatma，2009）[14]；将模糊评价法运用到供水公共设施的风险管理（YKleiner，et al.，2006）[15]；探讨R型模糊集和2型模糊集之间的关联（Arjab Singh Khuman，et al.，2016）[16]。

在我国模糊优选模型最早由陈守煜教授在研究水资源优化问题时提出，最初用于确定梯级水电站的最优工作深度（陈守煜，1988）[17]，随后对多目标的模糊优选模型进行优化，使其广泛应用于水利工程规划方案优选。学者们不断发展模糊优选模型，如提出影响度因子，改进相对隶属度（郝聚民，1994）[18]；建立基于加权法和线性分配法的有限方案多目标决策新方法（王应明，1996）[19]；创建复杂水资源系统优化模糊识别理论，有效的解决水文水资源系统决策的问题（陈守煜，2002）[20]。近年来，多层次模糊优选模型应用领域不断扩大，成果不断涌现。在物流中心综合评价（韩世莲，2004）[21]，方案优选与评价（王波，2005）[22]，可持续发展评价（纪崑，2006）[23]，水安全评价（黄振芳，2010；王哲，2014）[24，25]，滩涂规划方案优选（陈丹，2015）[26]，主导产业选择（邵桂兰，2012）[27]等方面得到广泛应用。

2 海洋产业排序的多层次模糊优选模型构建

2.1 确定目标特征值矩阵

（1）确定目标特征值矩阵。假设方案集为D=（D1，D2，…，Dn），目标集为G=（G1，G2，…，Gm），方案Di是指标Gj的属性值，即指标的目标特征值矩阵，记Xij（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m），矩阵X=（xij）n×m表示m个指标对n个评价目标的特征值矩阵。

（2）目标特征值矩阵的标准化变换。通过Z-Score法对原始数据进行标准化处理，缩小极端值对结果的影响，消除指标间量纲和数量级的影响[27]。

式中：xij为标准化后的数据；Xij表示第i个评价目标第j项指标的原始数据；X¯j为第j项指标的平均数；Sj为第j项指标的标准差。

通过坐标平移，消除指标值标准化后产生的负值影响，得到处理后的数据矩阵xij′。

式中：xij′为标准数据平移后的值，xij′＞0；A为平移幅度，A＞min（xij）。A取值越接近min（xij），评价结果越显著。

2.2 确定目标特征值权重

根据熵值法计算各评估指标权重，基本步骤如下：

（1）用xij′表示第i个目标第j项指标的原始值，计算第j项指标下第i个目标的比重。

（2）计算第j项指标的熵值ej。

（3）计算第j项指标的差异性系数gj。

根据gj=1-ej（j=1，2，…，n）得出，当gj越大时，第j项指标越重要。

（4）计算第j项指标的权重wj。

（5）根据上述方法计算第三层和第二层指标层的权重矩阵λ。

2.3 确定指标隶属度矩阵及最优模糊划分矩阵

（1）将矩阵（3）中的特征指标值转化为相应的指标相对隶属度。对越大越优型指标，构造其相对隶属度为

对越小越优型指标，构造其相对隶属度为

将目标值转化为指标相对隶属度矩阵R。

2）确定最优模糊划分矩阵。

抽出矩阵（10）中每一行的最大值，称为理想的优等方案：

抽出矩阵（9）中每一行的最小值，称为理想的劣等方案：

所有指标j都以一定的隶属度ugi、ubi隶属于优等方案rg和劣等方案rb。ugi、ubi是方案的优属度和劣属度，共同构成最优模糊划分矩阵。

上式满足：0≤ugi≤1；0≤ubj≤1；ugi+ubi= 1；i，j=1，2，…，n。

2.4 确定决策优属度

为求得指标j相对优等方案的相对隶属度ugi的最优值，建立优化准则为指标j的欧氏加权距优距离平方与欧氏加权距劣距离平方之总和为最小。

方案j的欧氏加权距优距离为：

方案j的欧氏加权距劣距离为：

式中：ubi=1-ugi。

求目标函数（14） 的导数，且令导数为0，得决策优属度ugj。

2.5 确定多层次满意决策排序

设系统共分解为H层，最高层为H。若第1层（最底层）有m个并列单元系统，则决策系统可分为m个子系统的模糊矩阵。

该矩阵与矩阵（10）相当，令1ug1=rij，得到较高决策层次的模糊矩阵R。

设m个子系统的权向量为λ=（λ1，λ2，…，λm）m，根据式（19）解得n个系统方案的决策优属度，作为高层次的单元系统，从底层向高层进行模糊优选计算。最高层次只有一个单元系统，即得最高层H单元系统的输出——决策或方案j的优属度向量。

按方案优属度的顺序，得到选择多层次系统的满意决策与决策的满意排序。

3 实证分析——以连云港市为例

3.1 连云港市海洋产业评价指标的确定

本文借鉴国内外优势产业的常用基准，如两基准，产业关联度基准，劳动生产率、产出增长率等基准等，同时考虑连云港海洋产业数据的可取性以及指标的可比性，确定了2个二层指标和6个三层指标，如表1所示。

表1 海洋产业评价指标体系Tab.1 Marine industry evaluation index system

以2013年为例，整理、计算连云港10个主要海洋产业的三级指标数据，如表2所示。

以产业发展指标Y1的3个三层指标X1—X3为例，建立目标特征值矩阵：

进行标准化处理和坐标平移（A=2）后，得到数据矩阵xij′：

表2 海洋产业评价指标2013年数据Tab.2 Raw data of marine industry evaluation index in 2013

3.2 评价指标的权重赋值

采用正向化处理数据xij′，计算第二层指标Y1第j项指标下第i个产业的比重pij：

计算第j项指标的熵值ej及差异性系数gj，最终得到第j项指标的权重λj：λ1=0.431，λ1= 0.264，λ1=0.305。

通过上述方法，计算得其它评估指标的权重，结果如表3所示。

表3 海洋产业评价指标权重Tab.3 The weight of marine industry evaluation index

3.3 指标隶属度矩阵及最优模糊划分矩阵的确定

将矩阵中的特征指标值转化为相应的指标相对隶属度，本指标都是越大越优型指标，故其隶属度构造为求得隶属度矩阵R：

将矩阵R中每一行的最大值抽出，得到理想的连云港海洋产业排序优等方案rg：

将矩阵R中每一列的最小值抽出，得到理想的连云港海洋产业排序劣等方案rb：

令ugi表示连云港海洋产业排序方案的优属度，任何方案都以相对隶属度隶属于优等方案rg；令ubi为连云港海洋产业排序案的劣属度，任何选择方案都以相对隶属度隶属于劣等方案rb。ugi、ubi构成连云港海洋产业排序方案的最优模糊划分矩阵U。

3.4 决策优属度的确定

根据方案j的欧氏加权距优距离平方与欧氏加权距劣距离平方之总和为最小的原则，得到连云港海洋产业排序决策优属度ugi。

式中：λj指第j项指标的权重。

计算得出针对产业发展指标的连云港海洋产业排序的决策优属度ug1：

利用该方法，求得针对社会效应指标的连云港海洋产业排序的决策优属度ug2：

3.5 选择满意决策的排序

本文的评价系统包括三层，第二层包括2个并列的单元系统，第三层包括6个并列的单元系统。在第二层决策优属度的基础上，进一步计算第一层指标层的决策优属度。

将ug1和ug2组成整体的决策优属度U：

计算第一层指标层的决策优属度Ug：

2013年连云港海洋产业排序如表4所示。

表4 连云港海洋产业排序Tab.4 Sequencing of marine industries in Lianyungang

从整体指标来看2013年连云港海洋产业的排序为：海洋交通运输业（0.049 6）、海洋船舶工业（0.282 4）、海滨海旅游业（0.187 5）、海洋渔业（0.1803）、海洋生物医药业（0.1586）、海洋工程建筑业 （0.153 4）、海洋化工业（0.052 4）、水利用业（0.050 0）、海洋电力业（0.032 9）、海洋盐业（0.021 8）。

4 连云港海洋产业发展战略

4.1 连云港海洋产业发展总体战略

综合考虑海洋产业自身发展因素和海洋产业发展带来的社会效应，根据海洋优势产业排序将连云港10个海洋产业分为四大类，制定总体发展战略。

（1）优先发展海洋交通运输业、海洋船舶工业、滨海旅游业、海洋渔业。以上四个海洋产业2013年增加值之和占连云港海洋生产总值的79.76%。这四个产业发展时间较充分，自身系统较完善，已形成稳定的生产效益和规模效应，应优先发展。

（2）重点培育海洋生物医药业和海洋工程建筑业。海洋生物医药业在产业发展指标下排名第三，海洋工程建筑业在社会效应指标下排名第二。这两个产业作为新兴海洋产业发展时间短，但自身产值大，与其他海洋产业的发展密切相关，在海洋经济发展中前景可观，政府科研机构应给予更多支持和关注，重点培育。

（3）扶持海水利用业和海洋电力业。海水利用业和海洋电力业属于新兴海洋产业，短期内高投入低产出，但从长期考虑，这两个产业能在一定程度上提高清洁能源利用率，解决资源短缺问题。

（4）限制发展海洋盐业，分类发展海洋化工业。海洋盐业作为传统海洋产业，产业自身投入产出率低，对就业率贡献度较小，应进一步提高制盐技术，限制其对沿海土地等资源的占用。推动海洋化工业产业集聚和优化升级，鼓励有效提高产值、低能耗、清洁型的新技术、新装置，限制并逐步淘汰投入高、耗能大、污染严重的落后技术。

4.2 各海洋产业具体发展战略

根据连云港海洋发展总体战略，制定四大类海洋产业下各海洋产业的具体发展战略。

（1）优先发展海洋交通运输业，提高海陆联运连贯度和安全度，加强港口综合管理。采用海上滚装多式联运、集装箱多式联运，实现港口与铁路等多式联运运输物流节点设施建设与经营，提高海陆运输连贯度和安全度。充分发挥连云港港的“桥头堡”优势，加强与中亚国家贸易合作、与陆桥联运辐射带地区合作。严格审批新港建设，综合管理港口开发与运营，避免港口建设过度造成资源浪费和产业恶性竞争。

（2） 优先发展海洋船舶业，建造特种船舶、升级普通船舶、开发新型船舶。建造大型远洋捕捞加工渔船、新型高性能科学考察船和远洋渔船、破冰船、玻璃钢渔船、海洋监管船等特种船舶及其专用设备；升级符合绿色、安全、环保要求的散货船、油船、集装箱船；开发符合国际新规范、新标准的船舶[28]。

（3）优先发展滨海旅游业，注重海上、旅游岸线及腹地旅游资源的综合开发。建设海上旅游交通及配套港口、码头，开发游艇、低空飞行等高端旅游产品。在旅游岸线建设渔港风情旅游小镇、湿地生态旅游区。结合腹地资源开发渔业文化旅游，发展海洋文化创意产业，创新海洋文化旅游纪念品。

（4）优先发展海洋渔业，一、二、三产业综合发展。建设海水养殖基础设施，研发应用新型养殖技术，落实海洋牧场建设，由近海养殖逐步向深海养殖拓展。严格监管近海捕捞、实行伏季休渔制度，鼓励远洋捕捞。开发智能化海洋产品加工装备，综合利用海洋渔业产品保鲜、加工技术，进行海洋水产品深加工，鼓励企业自主创新研发和提高品牌意识。结合现有海岛资源和海洋渔业资源，发展海钓和观光休闲渔业。

（5）重点培育海洋生物医药业，研发新型制药技术、改造传统生产工艺。海洋生物医药业应研发新型海洋生物药物制剂技术，采用现代海洋生物技术改造传统生产工艺，生产、仿制能满足我国重大、多发性疾病防治需求的通用海洋生物药物。

（6）重点培育海洋工程建筑业，注重技术优化和质量安全。发展海洋隧道、桥梁建设，提高连云港的对外交通速度。优化海洋工程建筑的相关技术，为海港建设、海洋堤坝建设和海洋电站建设提供质量安全保障，节约资金成本和时间成本。

（7）大力扶持海水利用业，结合需求，超前发展。紧密结合沿海产业发展、城镇建设和人口布局的用水需求，超前发展海水直接利用和海水淡化技术，提高海水利用规模和水平。

（8）谨慎扶持海洋电力业，建立风电装备产业链。海洋电力目前处于高投入低产出阶段，这一阶段需要政府在科研投入方面予以扶持。但是海洋电力业技术尚不成熟，已大规模投产的海洋风电发电质量不高，电磁波对生态造成明显破坏，后续发展需要严格论证、谨慎投产。

（9）限制海洋盐业，逐步减少盐田面积。海洋盐业占地面积大，成本收益率低，不符合连云港市未来经济发展要求。盐田占用大量沿海土地，不利于海岸带生态环境保护。

（10）推进海洋化工产业聚集，注重规模效益。目前连云港市的海洋小化工业较多，管理和监督难度较大，空气污染和生态破坏严重。应取缔或整合原有海洋小化工企业，建立产业园，集约管理，统一监督。严控后续引进的海洋化工产业规模，兼顾经济效益和环境保护。

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Analysis on the Sequencing and Development Strategies of Marine Industries in the Lianyungang City Based on the Multilevel Fuzzy Optimization Model

YU Gao yan1，LIU Da hai2
（1.Ocean University of China，Qingdao 266100，China;2.The First Institute of Oceanography，SOA，Qingdao 266061，China）

This article applied multilevel fuzzy optimization model makes in the sequencing and analysis of Lianyungang's major marine industries.With the data of marine industries in 2013，this article ranks the Lianyungang's major marine industries and presents the relative development strategies through the optimal decision degree.The ranking result of Lianyungang marine industries is as follows:Marine Communications and Transportation Industry（0.0496），Marine Shipping Industry（0.2824），Seashore Tourism（0.1875），Marine Fishery（0.1803），Marine Biopharmaceutics Industry（0.1586），Marine Engineering Construction Industry（0.1534），Marine Chemical Industry（0.0524），Seawater Resource Utilization Industry（0.0500），Marine Power Industry（0.0329），Sea Salt Industry（0.0218）. The general development strategy for Lianyungang's major marine industries is to:firstly，give priority to the development of Marine Communications and Transportation Industry，Shipping Industry，Seashore Tourism and Marine Fishery；secondly，focus on cultivating Marine Biopharmaceutics Industry and Marine Engineering Construction Industry；thirdly，support Seawater Resource Utilization Industry and Marine Power Industry；finally，limit the development of Sea Salt Industry and realize the classified development of Marine Chemical Industry.

Sequencing of marine industries；Multilevel Fuzzy Optimization Model；Development strategies of marine industries

F127

A

2095-1647（2016）05-0026-09

2016-08-31

海洋公益性行业专项“山东半岛蓝色经济区建设的海洋空间布局优化”[201205001]；国家海洋局项目“我国海洋相关产业调查方法研究”[QT2515001]；连云港市规划项目“连云港市十三五海洋事业规划编制”[A201566]；连云港市规划项目“连云港市十三五海洋经济发展规划编制”[A201567]

于高燕，女，硕士研究生，主要研究方向为资源、环境、贸易战略与政策等，E-mail：yugaoyan211@126.com。