基于主成分分析方法的生态经济效益评价

周 洋，侯淑婧，宗 科

（山东科技大学 经济管理系，山东 泰安 271000）

0 引言

近年来，由于全国生态农业县和生态示范区建设工作的开展和深入，各地区特色经济的迅速发展，区域经济成为影响当今国民经济发展的一个重要因素。生态文明理念的不断重视、建立青山绿水美丽家园蓝图的提出，需要生态系统退化的严峻形势下大力发展经济的同时，兼顾生态效益，注重区域生态所带来的经济效益，实现区域经济与生态的共同发展，提高区域的综合竞争力。

现阶段国内外学者对于区域生态经济的研究侧重点不同，国外对其理论研究较为成熟，主要是对区域生态经济模型的探索。而国内对其研究仍处于初级阶段，主要侧重于理论研究以及效益评价方面。其中，对于区域生态经济效益指标体系的评价方法以及指标权重的研究，学者们大都采用专家调查法、德尔菲法、层次分析法、因子分析等方法对特定区域的生态经济效益进行评价。但是，专家调查法与德尔菲法建立指标体系主观因素较大，不能较好地对生态经济效益进行评价，而因子分析做定量研究则使结果相对客观，具有一定的代表性。山东半岛地理位置优越，各类能源和物产储存丰富，地区国内生产总值占全国的GDP总量的1/9，是我国名副其实的“经济大省”，2013年被评为中国最具综合竞争力省区。本文以山东省的生态经济效益情况进行分析，通过建立合理的、科学的效益评价指标体系，为下一步提高区域生态经济效益奠定基础，使其在保持区域经济快速发展的同时，拥有一个美丽健康的绿色家园。

1 评价模型的建立

主成分分析是将具有错综复杂关系的一系列指标，通过线性组合归结为少数几个综合指标，它不仅可以运用在效益评价这一个方面，也可用于指标体系中权重的确定，用主成分分析法确定指标权重，会使得评价指标体系更加科学、客观。

主成分分析可以通过下面的数学模型来表示：

其中，x1、x2、x3…、xp为p个原有变量，F1、F2、F3…、Fm为m个因子变量，当m小于p时，可以表示成以下矩阵形式：

X=AF+aε

F—公共因子；A—因子载荷矩阵；aij—因子载荷。

对于主成分分析中指标权重的确定，首先要计算指标在各主成分线性组合中的系数（bij）和主成分的方差贡献率（cij）这两个数据。各指标在不同主成分线性组合中的系数（bij）=各个指标的载荷数（aij）与各成分的特征值（λi）开方的商，即其次，指标系数（bi）等于以主成分方差贡献率为权重，对指标在主成分线性组合中的系数做加权平均，即最后再将指标权重进行归一化。

2 数据及结果分析

对于评价指标体系的建立，采用的是区域GDP、绿色GDP、区域财政收入、第三产业对区域经济的贡献率、绿色GDP占总体的百分比、符合生态条件的产业占区域产业的百分比、国家地方环保财政补贴、人均生态资本投入、人均绿色GDP、人均用水量、人均绿地面积、人均能源消费量、城镇化率、人口密度、城市用地面积、公众对其环境满意度、公众生态保护意识、单位GDP能耗、单位GDP水耗、单位GDP土地面积、三废综合治理投资、生活垃圾无害化率、区域生态效率、环保投资、环保投资指数、开发节约资源新技术的投资占总投资的百分比、节能减排的投入、三废综合利用产值、资金利用率、自然保护区占辖区面积的比重和突发自然灾害损失这31项指标，数据大都来自《中国统计年鉴》和《山东统计年鉴》，有些指标需进行计算，例如绿色GDP为区域GDP减去生产生活中的环境资源消耗成本、环保投入以及节能减排设施的投入，节能减排的投入则用废弃资源综合利用业以及生态保护和环境治理的固定资产投入进行计算，生态投入则表示为环保投资和节能减排的投入之和，区域生态效率为生态投入与区域工业总产值的比值。将其通过主成分分析方法，利用SPSS21.0软件，对山东近五年的生态经济效益进行分析评价。

从分析结果中得知，相关系数矩阵中的相关系数几乎全都大于0.3，证明其运用主成分分析方法是可行的。生成四个主成分的特征值都是大于1的，所以选取四个主要因子是合理的。将31个具体指标分为四个主成分，其中F1（经济社会因素）包括区域GDP、绿色GDP、区域财政收入、第三产业对区域经济的贡献率、绿色GDP占总体的百分比、人均绿色GDP、人均用水量、人均绿地面积、人均能源消费量、城镇化率、人口密度、城市用地面积、公众对其环境满意度、公众生态保护意识、单位GDP能耗、单位GDP水耗、单位GDP土地面积、三废综合治理投资、生活垃圾无害化率、区域生态效率这些指标。F2（生态环保因素）包括符合生态条件的产业占区域产业的百分比、国家地方环保财政补贴、人均生态资本投入、环保投资、环保投资指数这4个指标。F3（资源节约因素）包括开发节约资源新技术的投资占总投资的百分比、节能减排的投入、三废综合利用产值、资金利用率等指标。F4（自然影响因素）包括自然保护区占辖区面积的比重和突发自然灾害损失这两个指标。

由表1（见下页）得：

另外由各个指标的载荷数、各成分的特征值以及主成分的方差贡献率，根据主成分分析方法中的指标权重的确定方法，确定指标体系的权重，例如：

表1 成份得分系数矩阵

表2 具体得分

表3 综合得分

然后按照此方法依次进行计算，然后再对其权重进行归一化，结果如表4所示。

表3是近五年生态经济效益的综合得分，可以看出从2010—2014年，山东省的生态经济效益的大体趋势是越来越好，但是2012年生态经济效益有些下降。由表2可看出2014的生态经济效益受经济社会因素影响较大，环境保护因素对2013年的生态经济效益影响最大，资源节约因素影响2011年的效益，2012年的生态经济效益受自然影响因素较大。2012年的生态经济效益主要受自然影响（F4）和资源节约（F3）这两个因素的影响，在从建立的指标体系（表4）中看到突发自然灾害损失这一指标影响权重较大，节能减排设施投入和开发节约资源新技术的投资占总投资的百分比以及资金利用率都较为影响资源节约因素。对比原始数据，发现2012年山东省的突发自然灾害损失在近五年内损失最为严重，节能减排设施的投入、节约资源新技术的投资占总投资的百分比以及资金利用率也可达到近五年的最低值。2014年是该省生态经济效益最好的一年，影响其效益的主要因子是经济社会（F1）和环境保护（F2）这两个因素，其中区域GDP、人均绿色GDP、人均能源利用量、国家地方环保政策补贴、环保投资以及符合生态条件的产业百分比几乎都能达到这五年的最高值，这使得该年的生态经济效益较好。由此可说明建立的山东省生态经济效益评价指标体系较为合理，分析结果符合山东省的实际发展情况。

表4 指标体系权重

3 加强地区生态经济效益的措施

从前面分析结果可知，经济社会影响和环境保护是影响山东省生态经济效益的主要因素，资源节约和自然影响也对我省的生态经济效益造成一定程度的影响，应针对各指标对生态经济效益的影响程度，提出相关措施，加强该地区生态经济效益，提高区域综合竞争力。

（1）加快城市化建设，缩小地区差异，促进经济全面发展

要加快其中西部地区的经济发展，充分发挥中西部平原的优势地势和特色经济产品，加强政府引导扶持，不断缩小东西部地区差距。对于较为落后的地区，政府给予一定的政策优惠，加快其城市化建设的步伐，使得区域经济稳步发展。

（2）加快产业结构优化，增加环保资源设施投资，促进企业健康发展

大型企业应加快产业结构优化，加大资源节约、环境保护设施的投入，使其发展更加符合生态文明理念，使产业更加绿色化。大力提倡污染较为严重的企业购买节能减排以及环境保护设施，加强能源的综合利用，变废为宝，实现企业的长远利益。另外政府对于符合生态理念的小型企业，应给予政策上的优惠，使其快速发展，增强生态产业百分比，促进区域经济的绿色化发展。

（3）加大生态文明宣传，提高公众保护意识，促进生态经济建设

政府、学校、社区等应适当开展一些宣传保护生态环境、节约能源的讲座及活动，釆用多种形式和手段，全方位、多层次的指导和宣传，倡导绿色、健康的生活方式和消费模式，增强公民的环保责任意识，从小事做起，从每个人做起，共同建设美好生态家园。

（4）加强高新技术研发，促进能源有效利用

应充分发挥山东区位、市场、综合优势，抓住国内外重视生态文明建设的有利时机，利用各种对外合作渠道和资源，重点引进发达国家节能减排技术，开展高新技术合作。鼓励企业与高校之间的产学研合作，通过与各高校合作努力研发一些能源节约技术，加强地区科技创新能力，培养高新技术人才，促进能源的有效利用。另外政府和各企业单位要做好应对突发事件以及自然灾害的防范措施，减少突发损失，尽量缩小区域生态经济效益受自然灾害所带来的影响。

4 结论

通过对山东省近五年生态经济效益的分析，可以更好的提高和改善目前该地区的生态经济效益，促使地区经济得到综合发展，并进一步推进了我国生态文明建设的步伐。但是本文采用主成分分析这一研究方法也存在一定的局限性，研究样本只选取了山东省近五年数据，样本数太少。下一步在研究中应选取更多年份，扩大样本数据，增强结果的说服力。

[1]王书华.区域生态经济-理论、方法与实践[M].北京：中国发展出版社，2008.

[2]沈满洪.生态经济学的定义、范畴与规律[J].生态经济，2009,（1）.

[3]李周.生态经济学[M].北京：中国社会科学出版社，2015.

[4]周慧杰，周兴，吴良林等.区域生态经济建设指标体系设计与实证[J].安徽农业科学，2007，35（26）.

[5]贾毅竹，胡艳，孙世军.基于综合生态评价指标体系的城市生态效益研究[J].科学技术与工程，2010，10（33）.

[6]王金英.基于因子分析与聚类分析的辽宁省区域经济综合评价[J].辽宁工业大学学报，2011，31（3）.

[7]杨青，张彩彩.基于因子分析的陕西省生态经济效益评价[J].科技管理研究，2015，（2）.

[8]俞建英，何旭宏.数据统计分析与SPSS应用[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[9]肖小英.基于主成分分析法的江西省各区市经济发展水平综合评价[J].科技广场，2010，（2）.

[10]魏晓双.中国省域生态文明建设评价研究[D].北京：北京林业大学博士论文,2013.

[11]全海娟.区域经济协调发展评价指标体系及评价模型研究[D].南京：河海大学硕士论文，2007.