基于DPSER模型的生态港口评价

叶善椿，

(1.东莞职业技术学院物流工程系，广东 东莞 523808；2.上海国际航运研究中心，上海 201306)

0 引言

随着全球经济的发展，世界各国越来越重视生态环境建设，绿色生态港的建设是港口发展的重要部分，生态港口就是将生态理念贯穿到港口发展的全过程，使港口既满足经济社会发展，又符合生态可持续发展需要[1]。国内外许多学者对生态港口建设进行了研究与探索。邵超峰等[2]在分析生态港口内涵的基础上，指出生态港口指标体系的设计原则和方法，根据DPSIR(driver-pressure-state-impact-response)模型建立了天津港的生态港口评价指标体系；刘芳[3]构建基于正态云模型的生态港口综合评价模型，并将之应用到我国沿海十大主要港口的评价研究上；文献[4-5]提出了我国建设绿色生态港口的一些思路与对策；刘翠莲等[6]利用DPSIR模型构建了生态港口群的评价指标体系，并结合层次分析法(AHP)给出了辽宁省生态港口群评价的各指标权重，但未利用各指标权重对生态港口进行评价；赵宇哲等[7]利用R聚类和变异系数的定量方法，与专家经验的定性方法相结合，对指标进行筛选与补充，最后将筛选出来的23个指标应用到上海港、宁波-舟山港等17个主要港口中，计算结果表明，筛选后的指标对原始指标的信息贡献率达到93.91%；文献[8]利用DPSIR模型研究滇池的生态安全；文献[9]利用DEMATEL模型与模糊AHP方法研究沿海地区土地规划的原则；文献[10]选取全球36个城市为样本，利用DPSIR框架来研究社会经济发展对环境的影响。

现有的关于生态港口的研究具有三方面的特征：1)大部分都是关于生态港定义、内涵以及评价原则与评价指标体系构建等定性研究，定量分析的较少；2)在研究方法上，运用DPSIR框架的较多，由于该框架中的“影响”指标仅仅是反映了人类经济活动对生态环境的负面影响，而对生态环境有正向作用的方面却没有体现出来，即没有全面地反映人类经济活动对生态环境的影响，因而有必要对DPSIR模型进行调整。本文在DPSIR框架基础上，提出DPSER框架，然后利用网络分析法来确定各指标的权重，并将研究结果应用到珠三角港口的评价中。

1 生态港口评价指标体系

图1 DPSIR框架Fig.1 DPSIR Framework

1.1 DPSER框架构建

图2 DPSER框架Fig.2 DPSER Framework

1993年经济合作组织(OECD)提出了环境评价的指标PSR(pressure-state-response)模型与DSR(driver-state-response)模型，随后欧洲环保局综合PSR模型与DSR模型的优点建立了DPSIR框架，并将其运用到判断环境状态及其与社会经济之间的关系上[11]。

DPSIR框架图如图1所示。其中：“驱动力”指造成环境变化的内在振动力；“压力”是指社会经济活动对环境造成直接影响，主要为废弃物的排放；“状态”是指环境在上述压力下所表现出来的状态；“影响”是指环境所处的状态对社会经济的负面影响；“响应”是指人类在改善环境现状所采取的对策和制定的积极政策，将会对上述四个因素造成影响。

但是，人类社会经济活动对生态环境的影响并不仅仅都是负面的，也有很多积极的且对生态环境有所改善的活动。因此，“影响”(impact)并不能全面地概括人类社会经济活动对于生态环境的影响。本文将“影响”(impact)修改为“结果”(effect)。“结果”(effect)是中性地反映人类社会经济活动对生态环境的影响，既包括人类社会经济活动对生态环境的积极影响，如扩大就业的贡献率，也包括人类社会经济活动对生态环境的消极影响，如危险品泄露事故发生等。新构建的DPSER框架如图2所示。

DPSER框架中，5个准则层指标来自于社会系统、经济系统和生态环境系统。其中，驱动力主要来自于社会经济发展的需要，处于经济系统和社会系统中；压力主要是受到驱动力后对生态环境的直接影响，处于生态环境系统中；状态是生态环境处于上述压力下的表现；结果是人类经济社会活动对生态环境与人类社会的积极及消极影响，位于社会系统与生态环境系统间；响应是人类在促进可持续发展进程中所采取的社会经济措施。

1.2 评价指标体系构建

在总结前人研究的基础上，初筛选出162个评价指标，利用主成分分析和聚类分析剔除部分指标，再邀请专家组(专家组成员分别来自：政府部门4名，港口企业6名，海事院校及研究院所5名)对相关指标进行再次筛选，最后确定29个指标为DPSER框架的评价指标，具体如表1所示。

表1 DPSER框架评价指标体系

2 DPSER模型构建

利用ANP(analytic network process)方法确定各指标的权重，然后根据历年统计数据计算出各年份的生态港口得分。

2.1 指标权重确定方法

采用非线性内部循环依存递阶系统的ANP计算指标权重，具体计算步骤如下[12]：

1)根据ANP评价结构计算判断矩阵，构造分析结构的超矩阵。以上层因素集中各因素为控制标准，将下层因素集中各因素进行两两比较，构造出两两比较判断矩阵，然后，根据AHP给出的判断矩阵处理方法，求出下层因素集中各因素的单排序权重向量，并基于这些权重向量分别构造出目标集对准则集，准则集对下一层因素集(即小准则集)，…，倒数第二层因素集对最后一层因素集，指标集对方案集的影响矩阵W2，1，W3，2，…，WD,D-1。

与上述因素集之间影响矩阵的构造方法不同，因素集内部因素之间的依存矩阵是按如下方法予以构造的：先以gi为控制标准，i=1，…，n，将目标g1，…，gn进行两两比较，得出如式(1)所示的判断矩阵Z(i)=(zij)n×n，i，j=1，…，n。

(1)

(2)

最后，与W1，1的构造方式类似，分别构造出准则集内部因素之间的依存矩阵W2，2，…，WD-2,D-2，指标集内部因素之间的依存矩阵WD-1,D-1。

依据W2，1，…，WD,D-1以及W1，1，…，WD-1,D-1和反映方案集的D阶单位矩阵，则有

(3)

2)构造加权矩阵，并求出加权超矩阵。分别将各因素集作为控制标准，构造因素集之间的两两比较判断矩阵，计算出第d个因素集下因素集之间的相对排序向量(x1d,…,xDd)T，d=1,…,D，并基于这些排序向量，构造出如式(4)所示的加权矩阵X。

(4)

(5)

由于ANP计算过程较为复杂，采用SUPERDECISION软件进行计算。

2.2 DPSER评价模型

将表1中的所有评价指标录入到SUPERDECISION软件上，根据专家组对各指标之间相关性的判断，可以得到DPSER模型的网络结构，图3即为在SUPSUPERDECISION软件上的DPSER模型网络结构截图。根据DPSER模型设计调研问卷，邀请专家组专家按照表2的Saaty标度法标示各个指标之间的重要程度系数。

表2 Saaty 标度法

标值Value含义Meaning说明Description1相同重要Sameimportant两个指标一样重要Twoindicatorsareasimportant3稍微重要Slightlyimportant前一个指标比后一个指标稍微更重要Theformerindexisslightlymoreim⁃portantthanthelatterindex5明显重要Clearlyimportant前一个指标比后一个指标明显更重要Theformerisobviouslymoreimportantthanthelatter7强烈重要Stronglyimportant前一个指标比后一个指标强烈更重要Theformerindicatorismoreimportantthanthelatterindicator9极端重要Extremelyimportant前一个指标比后一个指标极端更重要Theformerindexismoreimportantthanthelatter2，4，6，8中间值Median

从计算结果来看，港口竞争力水平单位吞吐量废水产生量、水环境功能区覆盖率、危险品泄漏事故的发生概率及影响水平、污水排放达标率的权重最高。因此，要加强生态港口建设需要着重提高港口竞争力水平、水环境功能区覆盖率和污水排放达标率，减少单位吞吐量废水产生量和危险品泄漏事故的发生概率及影响水平。

此外，改进后的DPSER模型与DPSIR模型相比，加入了“扩大就业的贡献率”、“交通便利指数”、“旅游人数增长率”三个人类经济社会对生态环境的积极影响因素，使得对生态港口的评价更加全面。扩大就业的贡献率、交通便利指数、旅游人数增长率的权重分别为0.021 44、0.021 66、0.022 11，说明这三方面的因素对生态港口的建设影响不容忽视。

表3 生态港口DPSER模型评价指标权重

3 实例分析

选取珠三角主要港口广州港、深圳港、东莞港为研究样本。表4为三大港口2015年的货物吞吐情况，其中“集装箱吞吐占比因子”为集装箱吞吐量除以货物吞吐量，表示该港口集装箱货物吞吐量在整个港口货物吞吐量中的比重。集装箱吞吐占比因子越大，表示集装箱货物吞吐量在该港口所有货物吞吐中的比重越高；反之，则越低。

根据DPSER模型，从广州港、深圳港、东莞港的相关年度报告、统计公报、统计年鉴查找29个指标数据，然后进行数据换算，无量纲化处理，最后得到各港口的29个指标数值。将指标数值乘以各指标权重，并求和，得到各港口的生态港口建设得分：深圳港49.61分，广州港46.71分，东莞港26.83分。从得分结果可以分析得出：1)深圳港得分最高，广州港得分次之，东莞港得分最差；深圳港集装箱货物吞吐量最大，集装箱吞吐占比因子最大，为0.111 50；东莞港集装箱货物吞吐量最小，集装箱吞吐占比因子最小，为0.025 90；由此可以看出，集装箱吞吐占比因子越大的港口，其生态港口建设水平也越高，这是由于集装箱运输的大部分都是高附加值低污染的货物，对生态环境影响较小所决定的。2)生态港口建设水平的高低很大程度上取决于腹地经济水平，东莞港的经济腹地主要是东莞市，东莞市是一个典型的制造业城市，而深圳港的经济腹地是以深圳为主的珠三角地区，高科技产品较多，从这点可以看出腹地经济越发达，生态港口建设水平往往也更高。3)东莞港集装箱主体港区2008年才投入使用，虽然投入使用时间短，但是生态港口建设得分却最低，这表明后开发建设的港口生态建设水平并不一定高，这点也说明我国新开发建设的港口并没有都把生态港口建设摆在很重要的位置。

表4 三大港口货物吞吐量与集装箱吞吐量

4 结论

1)DPSER模型比DPSIR模型对生态港口建设因素评价更为全面；2)集装箱吞吐占比因子比重大的港口生态港建设水平更高；生态港口建设水平的高低很大程度上取决于腹地经济发展水平的高低，腹地经济发展水平越高，生态港口建设水平也就越高，反之，则越低。因此，加快发展腹地经济和推动产业转型升级也是提升生态港口建设水平的一有力措施；3)生态港口的建设任重道远，必须引起各相关部门的高度重视，把生态港口建设提高到重要位置。

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