区域循环矿产资源产业集群发展水平预测的实证研究

罗福周++陆邦柱++方永恒

内容提要 本文结合循环经济“减量化、再利用、资源化”的基本原则，构建了预测循环矿产资源产业集群发展水平的指标体系。为消除主观性的影响并提高预测的准确性，本文构建了支持向量机模型对循环矿产资源产业集群发展水平进行测量。并对陕西2017-2020年间循环矿产资源产业集群发展水平进行了实证研究，结果显示：基于支持向量机进行循环矿产资源产业集群发展水平的预测方法是可行且有效的。应建立与矿产资源产业配套的产业政策、完善循环经济的法律制度以保证及加强矿产企业自身的发展，进而指出应以提升循环矿产资源产业集群发展水平。

关键词 支持向量机 循环经济 矿产资源产业集群 预测

〔中图分类号〕F205 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕0447-662X（2017）09-0058-05

引言

随着经济全球化的不断发展，产业集群作为优化资源配置的组织形式之一，在推动区域经济发展过程中所起的作用越来越重要。①中国对资源产品需求在逐年快速地增加，一批区域性矿产资源产业集群也随之出现，积极推动了当地经济的发展。然而，矿产资源产业集群在发展过程中也带来了一些显而易见的负面影响，如：未考虑环境的负载能力和适宜开发密度以及过于单一的集群产业链而影响到集群内生态环境的稳定性；集群内资源利用率低下导致的生态平衡失调、资源枯竭、环境污染破坏等一系列问题，严重制约了产业集群所在地经济与环境的可持续发展。循环经济作为一种全新的经济发展模式，倡导资源利用的“减量化、再利用和资源化”，以提高资源利用效率、保护环境及促进经济和环境可持续发展为目的。②

在党的十八届五中全会上，习近平总书记提出了“建设美丽中国”，强调中国要坚持绿色经济发展理念，“坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路”，以解决中国当前资源危机及生态环境恶化等一系列客观现实问题。习近平在转变经济发展模式方面特别强调了发挥循环经济在推进绿色发展中的关键作用，要求“大力发展循环经济，促进生产、流通、消费过程的减量化、再利用和资源化”。③运用绿色经济发展理

念和循环经济理念来指导矿产资源产业集群的经济行为与生态环境相和谐，是解决生态平衡失调、资源枯竭和环境污染等一系列问题，促进矿产资源产业集群可持续发展的必然选择。王建辉、彭博：《循环经济理论探源与实现路径——〈资本论〉的生态语域》，《武汉大学学报》（哲学社会科学版）2016年第1期。

本研究在构建循环矿产资源产业集群发展水平指标体系的基础上，运用支持向量机的方法对陕西循环矿产资源产业集群发展水平趋势进行科学合理的预测，发现循环产业集群未来发展过程中可能面临的问题和不足，以便政府等相关职能部门进行监测和预警，并有针对性地制定政策对循环矿产资源产业集群实践工作进行指导，促进陕西资源型产业集群经济全面可持续发展。

一、文献综述

随着研究的不断扩展与深入，以循环经济为背景的产业集群及其评价的研究成果不断涌现。在循环经济与产业集群相互关系方面，吴飞美认为产业集群在发展过程中遵循循环经济理念可以减少资源消耗、保护环境，以最少的废物排放获得最大化的经济产出，实现经济、环境和社会效益相统一，循环经济可以优化产业集群内企业资源配置不合理的问题。吴飞美：《产业集群转型与循环经济发展的内生性分析》，《武汉大学学报》（哲学社会科学版）2011年第6期。赵云君认为积极践行循环经济理念，可以解决集群发展过程中面临的资源与环境约束问题，能有效推动产业集群生态化发展，加强集群的自我组织能力、降低集群生产成本，对提高集群竞争力和创新能力具有正面影响。赵云君：《基于循环经济模式的产业集群生态化转型研究》，《经济纵横》2010年第2期。蒋云霞认为积极进行循环经济制度建设，对己有产业集群进行循环经济政策引导，能促进集群型循环经济的形成和发展。蒋云霞、肖华茂：《循环经济理念下中部产业集群生态化发展问题及对策研究》，《商业研究》2010年第2期。在循环产业集群评价方面，管友桥等在循环经济理念基础上从经济绩效、环境绩效和社会绩效3个方面构建了企业层面的产业集群绩效评价指标体系，并对重庆化工产业集群绿色经营业绩进行了实证评价。管友桥、陈国生、靳拥军：《循环经济背景下产业集群绿色经营绩效评价》，《经济地理》2009年第8期。陈松等认为在发展绿色经济的前提下，应当从产业集群经济绩效、产业集群技术创新绩效、产业集群环境绩效和产业集群社会绩效4个方面对产业集群综合绩效进行评价。陈松、李研、徐静珍：《基于绿色经济的产业集群综合绩效评价研究——对唐山钢铁产业集群的实证研究》，《工业技术经济》2011年第4期。王梁雨生在产业生态理论的指导下，从经济绩效、创新能力绩效、环境绩效和社会绩效4个方面构建了评价体系对河北沿海产业集群的发展绩效进行了评价。王梁雨生：《基于产业生态理论的河北沿海产业集群的绩效评价分析和指标体系设计》，《经济研究参考》2014年第3期。沈建红引入循环经济理念从经济效益、环境效益和社会效益3个方面对产业集群生态化发展水平进行了评价。沈建红：《基于循环经济理论的产业集群生态化发展》，《南京工程学院学报》（社会科学版）2014年第1期。

通过文献梳理发现，学者们多采用层次分析法、模糊综合评价法和主成分分析法对循环产业集群进行评价，其结果往往带有一定的主观性；而支持向量机方法能够有效处理评价指标之间的非线性关联问题，在处理高维数据过程中具有良好的泛化性特征，能够避免神经网络方法易陷入局部极小值的缺点，其评价结果更为准确、客观，与传统方法相比具有突出的优势。张跃军、周彬、王丽：《基于支持向量机模型的北京市能源需求预测研究》，《北京理工大学学报》（社会科学版） 2013年第3期。基于此，本文从循环经济理论角度出发，构建基于支持向量机的循环矿产资源产业集群评价模型，以期客观反映中国区域矿产资源产业集群发展现状，为区域资源产业集群发展提供理论依据和决策參考。endprint

二、循环矿产资源产业集群发展水平指标体系的构建

循环矿产资源产业集群发展水平指标体系是预测系统的载体和预测内容的外在表现。选取一套明确可量化的指标体系是循环矿产资源产业集群发展水平预测的核心部分，是关系到预测结果是否可信的关键因素。本文在构建评价指标体系的过程中，既要考虑指标体系能够反映产业集群的竞争能力，还要考虑集群资源环境发展情况，评价循环经济在集群中的应用程度。在综合分析相关学者研究成果的基础之上，蒋云霞、肖华茂：《基于生态经济学的产业集群综合绩效评价体系研究》，《企业经济》2009年第8期。根据构建指标体系的科学性、系统性和可操作性原则，结合循环经济“减量化、再利用、资源化”的基本原则，本文构建了基于循环经济的资源型产业集群发展水平指标体系。通过对数名产业集群方面的研究学者和实践专家进行访谈，对评价指标进行了筛选和优化，确定了最终入选的评价指标体系，共包含6个一级指标，17个二级指标，具体包括：1.集群经济效益：包括资源产业总产值、资源产业总产值增长率、资源产业占陕西GDP总额比。发展产业集群的首要目的是为了带动本地区经济的发展，所以构建循环产业集群发展水平评价指标体系首先要考虑的是产业集群的经济效益，而要实现真正意义上的循环产业集群发展，也只有在经济增长的支持下才可能实现。2.集群产业规模：包括集群数量、集群内企业、数量从业人员数。集群规模是考察产业集群发展水平的重要指标之一。产业集群内企业规模、产出规模越大，越能影响集群在该行业中的地位和市场份额，表明其对各种要素的集聚能力越强，发展水平也就越高。3.集群科技创新：包括科技项目经费、研究与发展成果、工业企业专利申请数量、科技项目数量。循环经济追求的是经济与环境全面、协调和可持续的新型模式，必然会依赖于科技的持续、全面进步。产业集群的技术创新水平越高，说明产业集群的可持续发展潜力越大。4.集群资源减量：包括万元GDP能耗、万元GDP水耗。基于循环经济的产业集群发展要体现节能环保的理念，在产业集群发展过程中，要减少资源消耗和废物的产生，实现多种资源的综合利用。资源减量评估指标主要用来衡量集群内各种能源和资源的节约情况。5.集群资源再利用：包括工业废弃物循环利用率、工业废水循环利用率、废气循环利用率。基于循环经济的产业集群是符合可持续发展理念的经济发展方式，是以尽可能少的资源消耗来实现效益的最大化。所以，在循环产业集群发展过程中要尽可能提高资源的利用率，通过循环再利用来延长资源的服务时间。6.集群资源环境安全：包括废弃物无害化处理率、废弃物减排率。集群资源环境安全主要指对无法回收和再利用的废弃和排放进行无害化处理。

三、陕西循环矿产资源产业集群的实证分析

陕西作为中国的矿产资源大省，地质成矿条件优越：陕北蕴藏优质煤、石油、天然气等矿产；关中有煤、钼、非金属建材、地热等矿产；陕南出产有色金属、贵金属、黑色金属及各类非金属矿产。《陕西省2015年国土资源公报》显示，截至2015年底，已查明的资源储量矿产多达138种，共有矿区1072处（不含共伴生矿区），其中固体矿区856处，地下水、矿泉水、地热水矿区170处，油气矿区46处。数据来源：《陕西省国土资源公报（2015年度）》，http：//gtzyt.shaanxi.gov.cn/info/1026/32475.html.随着我国经济发展及对矿产资源产品需求的增加，陕西省依托独占性资源，形成了许多矿产资源集群，对当地经济发展起到了积极带动作用。但由于不同区域资源禀赋程度不同，陕西矿产资源集群在发展过程中也面临着诸多的问题：矿产产品单一，加工工艺落后，产业链短，矿业结构不尽合理；科技进步与创新应用能力不足，产品层次低，资源综合回收率低；环境破坏严重，历史遗留矿山环境破坏问题的治理任务艰巨，矿山环境恢复治理速度过缓等。

1.支持向量机基本原理

支持向量机是一种机器学习方法，基本思想是通过非线性转换将线性不可分的低维空间的多个样本数据映射到一个线性可分的高维特征空间中，然后引入不敏感函数，在该高维空间中进行线性回归，转化为求解凸规划问题，并得到全局最优解。

2.样本数据获取及处理

本文选取2005-2013年9年陕西循环矿产资源产业集群发展水平指标相关数据作为训练样本，2014-2016年3年数据作为检测样本数据，所需数据来自2005-2016年的《陕西统计年鉴》。由于循环矿产资源产业集群评价指标体系的评价指标具有不同的量纲，会影响到数据分析结果的准确性。为了统一量纲，解决数据指标之间的可比性问题，需要对数据进行归一化处理。本文运用归一化公式：r′ij=rij-rminirmaxi-rmini将指标数据归一化到0到1之间，其中，rij为初始数据，rmaxi为指标最大值，rmini为指标最小值，r′ij为标准化后的值。

3.确定学习参数

核函数是支持向量机计算原理中的核心内容。常见的核函数主要有三类：多项式核函数、径向基函数、Sigmoid函数。目前尚无学者针对三种核函数的性能优良进行对比分析。径向基核函数作为一种局部核，能有效获取样本数据间所包括的局部信息的优点，具有较强的学习能力。本文使用径向基核函数K（xij）=（-αiPxi-xjP2）αi>0来确定参数αi和惩罚参数C。核函数参数αi和惩罚参数C的确定采用网格搜索方式。通过Matlab软件，核函数参数αi=0.37，惩罚参数C=415时，模型均方根误差最小，此时为最佳的支持向量机模型。

4.预测精度分析

将2014-2016年陕西循环矿产资源产业集群发展水平各指标相关数据输入到训练好的支持向量机回归模型，得到如表1所示结果。为了进一步验证支持向量机模型的优势，本文采用多变量自回归（ARMA）和灰色预测模型（GM（1，1））来对2005-2013年的陕西循环矿产资源产业集群发展水平相关指标的历史数据进行建模，然后对2014-2016年陕西循环矿产资源产业集群发展水平进行预测，并对支持向量机模型的预测精度进行檢验。endprint

對结果进行比较得知，支持向量机最小误差0.0021，最大误差0.0071，整体上比多变量自回归和灰色预测模型的预测结果更加接近实际值，可以认为支持向量机模型在陕西循环矿产资源产业集群发展水平预测方面的性能优于多变量自回归和灰色预测模型方法，预测精度稳定性良好。

5.预测的实现

鉴于支持向量机模型良好的预测性能，本文根据训练所得到的模型，对2017-2020年陕西循环矿产资源产业集群整体发展水平进行预测，同时对各准则层指标发展水平进行预测，结果如表2所示。

四、陕西区域循环矿产资源产业集群发展趋势

1.2017-2020年陕西矿产资源产业集群总体循环发展水平将保持平稳增长的态势，但不同循环集群发展水平指标的发展速度和发展水平存在明显的不平衡性。随着循环可持续发展战略实施的深入，矿产资源产业集群产业规模发展水平和集群资源减量发展水平将逐年朝着好的方向发展。虽然当前陕西具有小矿数量过多，矿山布局不尽合理的特点，但随着《陕西省矿产资源总体规划（2008-2020年）》的顺利实施，陕西按照大布局、大开发、大融合的思路，引导矿山企业规模开采，鼓励中小型矿山企业按照市场规则实施兼并重组，通过矿产资源整合改变小矿企业过多的局面，逐步形成大、中、小矿协调发展，实现适度集中、布局优化、集约经营的目标，推动了陕西矿产资源产业集群产业规模发展水平持续稳定发展。此外，陕西省政府积极推动矿产企业采用机械化、高效安全的矿产资源开采技术、无污染或少污染洁净生产高科技，采取优矿优用，精细加工技术等措施推动了集群资源减量发展水平逐年朝着良好的方向发展。

2.集群技术创新发展水平和集群资源环境安全发展水平相对较弱。虽然陕西具有良好的自然矿产资源基础，但经济与社会资源相对缺少，发展较为落后，思想观念保守，人才、技术存在外流的情况，创新意识不强，矿业企业开发利用资源的技术水平和管理水平较低，矿产资源产业集群发展缺乏持续动力。此外，陕西矿业企业大都是耗水耗能大户，污染密集型企业，在工业化过程中，造成严重的大气污染、水体污染和固体废弃物污染，从而形成了“资源高消耗、污染高排放”的经济特征，加之矿业企业生产技术和工艺水平落后，污染废弃物治理水平低下。陕西矿产企业如何努力加快自身技术创新能力的提升和技术进步速度，形成对上游资源型产业技术进步的拉动效应，同时在生产过程中尽量减少废弃物和有毒物质的排放，促进生产要素的合理优化配置，提升废弃物转化利用效率，成为陕西矿业产业未来发展面临的主要课题。

五、陕西区域循环矿产资源产业集群发展的政策建议

1.建立与矿产资源产业配套的产业政策：陕西要主动贯彻落实《国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用的意见》，对实施矿产资源深加工作业的企业给予政策支持，对矿产企业综合利用资源、循环利用资源而获得的利润，应给予适当的税收减免优惠；同时，陕西还要加强对环境污染企业或个人进行处罚的制度构建，建立生态环境使用有偿赔付制度，对破坏生态环境的企业或者个人进行惩罚。此外，陕西政府及各地方政府还应建立矿业循环经济发展的专项基金，加大对矿产企业发展循环经济的资金支持力度，支持循环经济研究机构和试验基地的建设，以带动陕西矿业经济的全面发展。

2.完善循环经济的法律制度保证：尽管当前中国已经形成并颁布了一系列推动循环经济发展的制度和法律法规，但是这些制度和法律法规还有继续完善的空间。当前已颁布的一些法律法规、制度仅仅是对自然环境进行保护以及对环境破坏进行惩罚的法律，而这些法律仅仅是一些行为产生后的被动处罚行为，而不能够激励企业及个人积极主动对环境进行保护，也不能激励企业积极实行循环经济理念。陕西应当根据地方的实际情况制定能够积极推动循环经济发展的专项地方法律法规、自治条例、单行条例和地方行政规章，有效解决和规范当地发展循环经济所面临的一系列关键问题。

3.加强矿产企业自身的发展：矿产企业要做好符合循环经济的生产设计，实现产品的清洁生产和循环利用目的。矿产企业在践行循环经济的生产过程中，一方面要积极研究开发新的工艺技术，同时还要积极借鉴和吸取其他研究单位的先进科研成果为自己实践循环经济理论做好技术基础。此外，陕西应该按照循环经济发展的思路，选取一批矿产资源综合利用水平高、生态环境效益好的示范矿产企业，为其他的矿产企业起到示范和引导作用，促进陕西矿业循环经济的健康发展。

作者单位：西安建筑科技大学管理学院

责任编辑：韩海燕endprint