基于主成分分析的安徽省生态文明建设水平研究

张成松，石松兰，李潇潇

(安徽财经大学 安徽省经济社会发展研究院，安徽 蚌埠 233030)

基于主成分分析的安徽省生态文明建设水平研究

张成松，石松兰，李潇潇

(安徽财经大学 安徽省经济社会发展研究院，安徽 蚌埠 233030)

为了探讨安徽省近年来生态文明建设的总体情况，首先根据理论分析和数据的可获得性，选取经济、生态、环境和社会四个层面作为衡量生态文明状况的指标，搜集出2010～2015年体现安徽省这四个层面的19个变量的数据；然后运用主成分分析的方法，计算出综合得分考察安徽省6年来的生态文明状况，发现其污染状况随着经济的发展却始终处于恶化之中；最后使用协整检验和格兰杰因果检验的方法对安徽省经济发展水平和污染水平进行检验。实证结果表明：安徽省生态文明建设水平六年来呈上升趋势，安徽省经济发展水平和污染水平存在长期均衡关系，并互为格兰杰原因，安徽省生态文明建设成就突出，但是仍存在一些障碍。

生态文明；主成分分析；协整检验；格兰杰检验

从改革开放到现在，由于不重视环境问题和资源问题，一味地采用粗犷式的发展方式，用高投入来刺激经济的腾飞，这不仅带来了严重的环境污染，还使得本来就稀缺的资源更加短缺。在新时代下，生态文明建设逐渐进入人们的视野，可持续发展、生态文明建设、绿色发展理念等名词逐渐为人们所熟知，所以必须改变过去的为经济发展为上的理念，将生态文明建设融入当前我国发展的方方面面。

安徽省在生态文明建设方面起步较早，早在2004年便通过制定《安徽省生态省建设总体规划纲要》拉开生态文明建设的大幕，又于2012年发布了《生态强省建设实施纲要》，强力推进大气污染防治、总量减排、重点流域水污染防治等工作，经过10余年的发展，安徽省建立并完善了科学规划、政策支撑和监管考核等生态省建设机制，黄山市和巢湖市于2015年成功申报为国家生态文明先行示范区，蚌埠市和宣城市于2016年同样申报为生态文明先行示范区，安徽省生态文明建设取得了很大的进步，基于此，本文将研究视角放在安徽省，测评安徽省生态文明的建设状况。

目前关于生态文明建设方面的研究颇多，有些学者只研究一个地区的生态文明状况，如侯鹰[1]研究了北京市2004～2008年之间的生态文明建设水平，证明了其生态文明建设水平的不断进步；张欢[2]对武汉市的生态文明建设情况进行了评价，发现武汉市2006～2011年生态文明建设中的突出问题在于资源节约和面源污染方面；而后李平星[3]以江苏省2007年和2012年两年的生态文明建设状况为例，同样得出江苏省的主要问题在于资源消耗和污染的排放。也有些学者，将不同地区的生态文明建设情况进行对比研究，如林震[4]对贵阳市、杭州市和南京市的实证研究，陈晓丹[5]、蓝庆新[6]对发达城市北上广深的评价研究，严耕[7]、刘某承[8]、张欢[9]、宓泽锋[10]更是对我国省域间的生态文明建设总体情况进行评估，并分析了省际的可持续发展潜力。

但通过对以上文献的梳理发现，学者们对生态文明建设的研究，大多只停留在评价阶段，而本文在综合评价之后，又选取出影响生态文明建设水平的主要成分，对其进行继续研究，这在以往关于生态文明建设的研究中，是比较少见的。

一、理论分析与数据选取

(一)理论分析

生态文明概念，是我国所独有的，它类似于国际上所谓的可持续发展的概念，是一种为了实现人与人之间和谐生存、人与社会之间和谐发展、人与自然之间和谐共生的形态。所以从理论上来说，生态文明是一个非常大的系统，人与人之间和谐生存，要实现理性和有序的人文环境，涉及人口、文化、法律等问题；人与社会之间和谐发展，要实现和谐、可持续的社会环境，涉及经济、政治、社会等内容；而人与自然之间和谐共生，要实现绿色、自然的生态文明环境，更是涉及了生态、环境、资源等突出问题。

(二)数据选取

鉴于以上理论分析，又基于数据的可获得性，本文拟选取经济、生态、环境和社会四个层面的指标，然后对各个层面的指标选取合适的变量如下。

对于经济发展指标，本研究选取了人均国内生产总值(x1，单位：亿元)，城镇居民人均可支配收入(x2，单位：元)，第三产业占GDP比重(x3，%)，人口自然增长率(x4，%)四个变量来衡量。

对于生态健康指标，本研究选取了人均森林面积(x5，单位：公顷/万人)，自然保护区占辖区面积比重(x6，%)，湿地占国土面积比重(x7，%)，沙化土地占国土面积比重(x8，%)四个变量来衡量。

对于环境友好指标，本研究选取了人均工业废水排放量(x9，单位：吨/人)，人均生活污水排放量(x10，单位：吨/人)，单位GDP二氧化硫排放量(x11，单位：吨/万元)，单位GDP COD排放量(x12，单位：吨/万元)，单位GDP氨氮化物排放量(x13，单位：吨/万元)，单位GDP工业固体废物产生量(x14，单位：吨/万元)，城市污水处理率(x15，%)七个变量来衡量。

对于社会和谐指标，本研究选取了人均公共绿地面积(x16，单位：公顷/万人)，改水累计受益人口比重(x17，%)，单位农业产值化肥施用量(x18，单位：吨/亿元)，单位农业产值农药施用量(x19，单位：吨/亿元)四个变量来衡量。

以上所述数据均来源于安徽省2011年至2016年的《安徽统计年鉴》。

二、实证分析

(一)主成分分析

以上四个层面的指标都是从不同方面反映了安徽省的生态文明状况，它们的衡量单位、重要程度可能都不一样，所以为了更好地反映安徽省生态文明的整体情况，必须用恰当的方法将其进行去量纲化和整合，本研究选择主成分分析的方法，依据主成分分析法的基本原理和主成分选取原则，使用stata 11.2软件进行计算。

通过相关性检验、kmo检验、smc检验和anti检验，发现变量间存在明显的多重共线性，适合进行主成分分析。通过主成分分析结果(略)，前四个成分的特征值大于1，所以拟选取四个主成分进行分析，另外前四个成分的累计贡献率已达到98.42%，符合选取原则。

由主成分分析的结果写出主成分函数为：

F1=0.2886zx1+0.2871zx2-0.2204zx3

+0.1679zx4+0.1831zx5-0.0596zx6

+0.1882zx7+0.1882zx8-0.0817zx9

+0.2762zx10-0.2849zx11+0.0945zx12

+0.1108zx13-0.2787zx14+0.2848zx15

+0.2825zx16+0.2466zx17-0.2867zx18

-0.2877zx19

(1)

F2=-0.0325zx1-0.0188zx2+0.2010zx3

+0.2360zx4+0.2095zx5-0.2944zx6

+0.2287zx7+0.2287zx8+0.3668zx9

-0.1504zx10+0.0026zx11-0.4885zx12

-0.4753zx13-0.0935zx14+0.0211zx15

-0.0002zx16+0.1786zx17+0.0519zx18

+0.0438zx19

(2)

F3=0.0062zx1+0.0506zx2+0.2390zx3

+0.1914zx4-0.4520zx5+0.5027zx6

+0.3374zx7+0.3374zx8-0.3389zx9

+0.0073zx10+0.0993zx11-0.0710zx12

-0.0776zx13-0.0958zx14-0.0803zx15

-0.1282zx16+0.2215zx17+0.0261zx18

+0.0379zx19

(3)

F4=-0.3976zx1+0.5020zx2+0.2635zx3

-0.0123zx4-0.0344zx5-0.1626zx6

+0.3368zx7+0.3368zx8+0.0203zx9

+0.0701zx10+0.0582zx11+0.3089zx12

+0.3051zx13+0.0964zx14-0.0989zx15

+0.0201zx16+0.2132zx17+0.0567zx18

+0.0201zx19

(4)

其中zxi(i=1,2,3…19)为xi的标准化变量。可见，第二主成分包含了人均工业废水排放量、单位GDP COD排放量和单位GDP氨氮化物排放量三个变量的主要信息，所以可以将其命名为工业污染主成分。第三主成分包含了人均森林面积、自然保护区占辖区面积、人均公共绿地面积、湿地占国土面积比重和沙化土地占国土面积比重四个变量的主要信息，可以将其命名为生态友好面积主成分。第四主成分主要包括了人均GDP、城镇居民可支配收入和第三产业占GDP比重三个变量的主要信息，可以将其命名为经济发展主成分。第一主成分包含了其余变量的信息，由于其余变量大多数是关于污染方面的，所以可以将其命名为其他污染主成分。

再由各自主成分的方差贡献率，可以写出安徽省生态文明状况的综合得分公式：

x=0.6295F1+0.1631F2+0.1189F3+0.0727F4

(5)

将进行标准化处理后的数据带入公式(1)～(4)计算出主成分得分后，再将算出的主成分得分带入(5)式，即可得到安徽省各年的生态文明状况综合得分(见表1)。由表1可以看出，安徽省生态文明状况的综合得分在2010年后开始逐年递增，表明2010年后安徽省这些年的生态文明状况在逐年变好，2010～2012年安徽省生态文明建设水平欠佳，从2013年开始，综合得分变为正值，说明生态文明建设取得了一定成果。从F1和F2两个污染主成分的得分看出来，污染情况随着生态文明建设的进步在逐年恶化，反映出安徽省生态健康、环境友好情况欠佳，环境污染严重且对环境污染治理能力不足，目前的资源短缺问题、环境污染治理问题还很严峻。

表1 总体评价结果

(二)协整分析

由前述的主成分分析，F1和F2两个污染主成分也在逐年增加，安徽省的污染状况始终处于恶化状态，为了更好地测度安徽省经济发展与环境污染的关系，特此选取出经济主成分和两个污染主成分进行协整分析，进一步研究经济发展与环境污染之间是否存在协整关系(长期均衡关系)。

使用EG两步检验法来进行协整检验，由于该方法只适用于研究两个变量之间的长期均衡关系，所以先以两种污染主成分的方差贡献率作为权重，将两种污染主成分综合成一个主成分，将其命名为综合污染主成分(F5)，即下面即可对经济主成分F4和综合污染主成分F5进行协整检验。

在进行协整检验之前，首先对F4和F5进行了同阶单整检验，最终经济主成分和综合污染主成分的二阶差分序列通过了检验，证明他们都是二阶单整序列，F4和F5两个主成分满足同阶单整条件，下面进行协整检验。先对F4对F5进行回归。使用OLS法对F4和F5进行回归的协整方程为：

上述估计的协整方程通过了显著性水平为10%的检验，然后对协整方程的残差序列做平稳性检验。检验结果显示(输出结果略)，残差序列平稳性检验的ADF检验值小于10%显著性水平下的临界值，说明上述估计的协整方程不存在伪回归现象，经济发展和环境污染之间存在长期均衡关系，而且由协整方程可知：在其他条件不变的情况下，污染水平每增加1个单位，将会使经济水平增加0.026个单位。这比较符合理论情况，污染通常是与工业挂钩，而安徽省GDP中，工业占有较大比重，污染越严重，说明工业生产越多，从而使得发展越快。

(三)格兰杰因果检验

为了测评经济发展水平和污染水平之间是否存在因果关系，对经济发展主成分F4和综合污染主成分F5进行格兰杰因果检验，检验结果如表2所示。

表2 格兰杰因果检验结果

由检验结果可知，经济发展主成分是综合污染主成分的格兰杰原因，综合污染主成分也是经济发展主成分的格兰杰原因，这可能是因为：安徽省GDP的构成中，第二产业始终占据比较大的比重，而第二产业是环境污染的主要来源，所以污染的加剧，意味着工业化生产较多，由此带来了经济的发展，即环境污染是经济发展的格兰杰原因。另一方面，经济的发展往往伴随着大量的工业化生产，所以加剧了污染的程度，即经济发展也是环境污染的格兰杰原因，这间接地证明我国走的是先污染再治理的道路。

三、对策

由以上分析，2010～2015年间，安徽省生态文明建设取得了长足的进步，特别是从2013年开始，这时候虽然工业污染物依然逐年恶化(通过工业污染主成分F2看出)，但其他污染物却明显改善(由其他污染主成分F1得出)，这可能是源于安徽省于2012年11月6日发布的《生态强省建设实施纲要》。然而不可否认的是，安徽省目前环境污染依旧严重，工业污染主成分F2主要反映了废水和氨氮化物的情况，其逐年的恶化反映了安徽省水污染和气体污染现状的严峻。从协整和格兰杰因果检验结果可知，安徽省总是被动的因为污染状况逐渐恶化之后而逐年治理，缺乏主动积极的应对措施，总是先发展，等经济发展进步了，发现污染跟着严重了，而后又开始被动的治理污染。所以，为了提高生态文明建设水平，首要的是改善环境，治理污染，特别是水污染和大气污染。为此，第一，政府应及时出台水污染防治和大气污染的法律文件，污染问题仅仅依靠宣传，无法从根本上解决问题，而需依靠法律手段进行上层控制；第二，要转变观念，要从末端治理向前端防控和总理控制转变，比如说，环保局可以实施重点排污企业刷卡排污系统，规定其排污总量；第三，政绩考核要符合新时代要求，不能再唯经济发展至上，而应加大环境、生态等指标在评价系统中的比重，并且终身问责，真正做到问责有目标，惩罚有规定；第四，政府应加大投资，多建设污水处理厂，使城市到农村的污水都能得到及时的处理，避免水污染。

[1]侯鹰，李波，郝利霞.北京市生态文明建设评价研究[J].生态经济(学术版)，2012(1)：436-440.

[2]张欢，成金华，冯银.特大型城市生态文明建设评价指标体系及应用——以武汉市为例[J].生态学报，2015(2)：547-556.

[3]李平星，陈雯，高金龙.江苏省生态文明建设水平指标体系构建与评估[J].生态学杂志，2015(1)：295-302.

[4]林震，双志敏.省会城市生态文明建设评价指标体系比较研究——以贵阳市、杭州市和南京市为例[J].北京航空航天大学学报(社会科学版)，2014(5)：22-28.

[5]陈晓丹，车秀珍，杨顺顺，等.经济发达城市生态文明建设评价方法研究[J].生态经济，2012(7)：52-56.

[6]蓝庆新，彭一然，冯科.城市生态文明建设评价指标体系构建及评价方法研究——基于北上广深四城市的实证分析[J].财经问题研究，2013(9)：98-106.

[7]严耕，林震，吴明红.中国省域生态文明建设的进展与评价[J].中国行政管理，2013(10)：7-12.

[8]刘某承，苏宁，伦飞.区域生态文明建设水平综合评估指标[J].生态学报，2014(1)：97-104.

[9]张欢，成金华，陈军，等.中国省域生态文明建设差异分析[J].中国人口资源与环境，2014(6)：22-29.

[10]宓泽锋，曾刚，尚勇敏.中国省域生态文明建设评价方法及空间格局演变[J].经济地理，2016(4)：15-21.

Study on the Level of Ecological Civilization Construction in Anhui Province Based on Principal Component Analysis

ZHANG Chengsong, SHI Songlan, LI Xiaoxiao

(AnhuiUniversityofFinance&Economics,Bengbu233030,China)

To investigate in Anhui province in recent years, the general characteristics of the construction of ecological civilization, through collecting reflect ecological civilization construction level in Anhui province in 2010～2015 19 index data, using principal component analysis method, to calculate the comprehensive score of ecological civilization in six years in Anhui province, found that the pollution situation is still deteriorating, and then use the cointegration test and granger causality test method to test Anhui province economic development level and the pollution level. The empirical results show that the ecological civilization construction level in Anhui province is on the rise in six years, the level of economic development in Anhui province and the pollution level, there is a long-term equilibrium relationship and mutual granger reason of ecological civilization construction in Anhui province outstanding achievements, but there are still some obstacles.

ecological civilization; principal component analysis; Cointegration test; Granger test

2017-01-15

张成松(1993-)，男，安徽宿州人，硕士研究生，研究方向：节能环保产业。

X21

A

1009-9735(2017)03-0082-04