基于因子分析的现代农业发展水平研究——以河南省为例

曹潇雷，董 燕



基于因子分析的现代农业发展水平研究——以河南省为例

曹潇雷，董 燕*

（昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093）

河南省作为农业大省，研究现代农业发展现状对推动河南农业的发展具有重要的意义。近年来现代农业缺乏科学评价指标体系，利用归纳总结和因子分析等方法构建现代农业发展指标体系。本文采用多元统计分析中的因子分析方法，选取了河南省2005-2016年的9个农业指标构建指标体系，对各年份进行打分排名，得出河南省现代农业正处于稳步快速发展阶段，并对现代农业提出合理化的建议。

河南省；现代农业；因子分析

0 引言

河南省有着悠久的历史和农业生产条件，作为中华民族的发祥地，不但是我国的第一农业大省，而且也是第一粮食生产大省，在我国历史上具有“中原熟，天下定”的说法。如何在快速发展的经济状态下，推动农业现代化的发展，对推动我国农业现代化发展以及河南省现代化农业发展都具有极其重要的意义。农业现代化是农业发展的根本方向，是实现农业提质增效的必由之路，也是实现“四化同步”的关键所在[1]。根据河南省农业发展现状，本文选取了9个与农业现代化相关的指标，收集2005年到2016年《河南省统计年鉴》中的数据，对农业现代化状况进行分析，并提出合理化的建议。

1 河南省农业发展现状

1.1 农民生活质量

自从2005年以来，河南省农民收入水平不断提高，2005年河南省农村居民家庭人均纯收入2870.58元，2016年河南省农村居民家庭人均纯收入18087.79元，农民人均纯收入呈直线上升的趋势。2016年河南省农村居民人均可支配收入1.1696万元，较之2015年上升843.88元，增幅7.8%，增长速度更是连续超越城镇居民，城乡居民收入比从2010年的2.65∶1缩小至2015年的2.36∶1[2]。农村人民生活质量明显提升，社会公共服务也有了很大的改善。

1.2 农业产业结构完善

“十二五”以来河南省积极构建农业现代化体系，深入推进农业供给侧结构性改革，促使农业综合生产力稳步提升[3]。到2016年底，河南省粮食产量位居全国第二、花生的产量位居全国第一，蔬菜产量位居全国第三，全河南省的肉类产量位居全国第二，农产品产量保持稳定。

1.3 农业科技水平提高

河南省积极推进农业发展，采用先进科学技术来促进农业的发展，现代农业生产力水平得到有效的提高。2011年到2015年，在农业科技创新方面，河南省涌现出166名科技创新人才，获得多项科学技术奖。到2016年底，在农业方面，利用科学技术培养出300多个农业新产品，科学技术贡献率达到57.8%。河南省的科技化水平不断提高。

1.4 农业产业水平提高

河南省积极改变传统农业发展理念，通过与第一、第二、第三产业相结合来促进农业的快速发展。自2012年以来，河南省粮油加工转化率从70%提高到81.5%，主食产业化率从15%提高到32%，农业产业化水平显著提高。

2 评价指标体系

农业是国民经济发展的基础，农业现代化过程是不断发展变化的，它是从相对落后的传统农业发展到具有先进技术水平的现代化农业。不同的时代，不同的区域，农业现代化所具备的涵义也会有所区别，它已经不再局限于农业生产条件、技术以及组织管理实现现代化，还涵盖了优化资源配置与相关的制度体系[4]。一般来说，要选择一个数据集合中的频繁数据集，则需要自定义评估标准[5]。在进行因子分析之前需要进行评价指标体系的构建。本文选取《河南省统计年鉴》中的农村居民家庭人均纯收入（元）、耕地面积（千公顷）、乡村人口（万人）、农业机械总动力（万千瓦）、灌溉面积（千公顷）、固定资产投资（亿元）、农村居民家庭人均生活消费支出（元）、粮食产量（万吨）、农业总产值（亿元）、建成区绿化覆盖率（%）的10个指标，计算出人均耕地面积（公顷）和单位耕地面积有效灌溉率（%），与其他指标相结合构建评价指标体系。在现代化农业评价中，还有很多影响评价的指标，但是有些指标难以有效的利用分析，所以就不考虑在内。评价河南省现代化农业发展的9个指标如表1所示。

表1 河南省现代化农业发展水平指标体系

Tab.1 Index system of modern agricultural development level in henan province

3 研究方法

目前，数据挖掘技术中使用范围最广、频率最高的要数主成分分析法、关联规则和聚类法[6]。因子分析方法最早在1904年提出，是由心理学家Chales Spearman发现的，它是将具有错综复杂关系的变量综合为几个数量较少的因子，从而发现因子和原始变量之间的关系，根据变量之间的关系可以将其分类[7]。因子分析是从许多的变量中提取隐藏的或者共性因子，将许多变量归结为一个因子，以减少变量的数目，并检验变量间的关系的统计技术。因子分析在损失较少原始数据信息的前提下，可以用比较少的综合指标来代替较多的原始指标，达到对原始变量的重新分类和降维效果[8]。聚类的关键在于寻找一个可以量化两个数据对象之间相似性的函数[9]。聚类分析（cluster analysis）是数据挖掘领域中最为常见的技术之一[10]。但是，K-means算法的聚类结果对初始聚类中心的依赖性导致聚类结果不稳定，并且仅依据对象间的欧式距离而忽略数据对象不同属性对对象间差异程度的影响也使得K-means算法的聚类精确度降低[11]。因此采用因子分析的方法，假设对例样本中观测个指标，即1,2,3,…,X，得到观测数据。通过这些观测数据， 根据各指标间的相互联系，从中找出一个或者几个具有代表性的因子，找出的因子能够解释其他指标之间的相关性。详细的因子分析模型如：

可观察随机变量=(1,2,…,X)，均值向量()=0，协方差Cov()与相关矩阵R相等。

不可预测的向量=(1，2，…，m)（≤），均值()=0,协方差矩阵Cov()=1，即向量的各分量是独立的。

=(1,2,…,e)与相互独立，且()=0，的协方差矩阵是对角矩阵，即之间是相互独立的。

因子分析的模型：

因子分析模型的因子是正交的，并且是针对变量进行分析的，因此模型也叫做型正交因子模型。

矩阵公式为：=+

本文从中选取了9个与农业经济现代化相关联的指标，利用河南省统计局2005年到2016年的数据，具体原始数据如表2所示。

4 分析过程及结果

4.1 判断是否适合因子分析

经过spss软件分析首先得到如下表3所示。

表2 2005-2016年各指标的原始数据

Tab.2 Original data of indicator from 2005 to 2016

表3 KMO和Bartlett的检验

Tab.3 Test of KMO and Bartlett

在进行实证分析之前，首先要对样本数据做标准化处理[12]。从表3中可以看出检验结果中KMO度量值为0.832，根据Kaiser给出的KMO度量标准,0.8—0.9表示为很适合，Bartlett的球形度检验的Sig为0.000，小于效度检验显著水平0.05，适合进行因子分析。

4.2 计算原始数据的特征值和贡献率，提取主因子

公因子方差表示各变量中所含原始信息能被提取的公因子所表示的程度，提取比例越高，解释力越强[13]。如表4所示，采用因子分析法，运用spss软件进行因子分析，从表4种可以看出只有第一个因子的特征值大于1，特征值为7.664，提取一主因子，可以解释原始变量总方差的85.157%，能够体现出原始数据的85.157%的信息，变量的信息丢失较少，具有代表性。因此可以使用一个因子进行分析，将9个指标转换成1个指标构建河南省农业现代化发展水平原始指标。

4.3 成分矩阵a

从表5可以看出所有的因子都被分为一组，其数值大部分都是大于0.5，只有单位面积有效灌溉率为-0.567，由于数值的客观性，故其主观认为河南省现代农业发展能力水平。

表4 解释的总方差

Tab.4 Explaining of the total variance

表5 成分矩阵a

Tab.5 Component matrixa

4.4 计算因子得分

利用回归法估计因子得分系数，并输出因子得分系数[14]，如表6所示。

表6 成分得分系数矩阵

Tab.6 Ingredients of score coefficient matrix

从表6中可以看出，各个因子的得分基本都是相近的，只有X4单位耕地面积有效灌溉率与其他数据有较大差异，这说明选取的指标对河南省现代农业发展水平有一定的影响。根据表6的成分得分系数得出因子的得分函数为：

1=0.1261+0.1282+0.1173-0.0744+0.1255+ 0.1246+0.1247+0.1298+0.1269

根据上述的因子得分系数函数，用方差贡献率作每个共因子的权数，进行加权处理后，得到每个年份因子最终得分，按最终得分的多少进行排序，以反映各个年份经济发展的差异[15]。从而计算出综合因子得分函数=0.851571,则可以得到河南省各个年份综合排名如表7所示。

表7 得分及排名情况

Tab.7 Situation of score and ranking

根据表7所得到的2005年到2016年份的因子得分以及排名，绘制出表示河南省现代农业发展现状的动态曲线图，如图1所示。

图1 综合得分曲线图

从图中可以看出，因子综合得分是逐年增加的，表明本文所选取的指标都是与河南省现代农业发展水平呈现正相关性的。2016年的得分为1.26，发展水平最高。综合表7和图1以看出，每个年份的综合得分都不相同，并且表现为逐年增加的趋势，2016年的综合得分值最大，说明河南省加快推进了农业的发展，增大了对农业的投入力度，并取得了显著的效果。从图1中可以看出从2005年开始，河南省现代农业发展呈现稳步上升，表明政府部门优化了对农业的管理，对自然环境进行了保护。且从2008到2009年的曲线的上升程度可以看出，这一年河南省加强了对农业管理，政府加大了对农业的扶持力度，特别是2008年北京奥运会以来，对生态环境的保护、资源的有效利用也上升了一定程度。直到2016年虽然发展趋势有所减缓，但是还是呈现稳步增长的趋势。

5 结论

通过对河南省2005年到2016年现代农业发展水平的研究发现，河南省农业发展一直处于上升发展的阶段，从农民生活水平和农业产量可以看出现代化的发展进程，推动了相关农产品产业的发展。河南省承受巨大的人口压力，还需要加大对农业的投入力度，随着科学技术的不断发展，在如今信息和数据爆炸的时代，未来农业发展还需不断优化管理，重视农业与其他产业相融合，加强农业环境的保护和治理，促进农业又好又快发展。

在研究过程中，所选取的指标都是与现代农业发展呈正相关关系，选取指标具有一定的主观因素。同时，指标的选取有一定的局限性，不能够全面的反映现代农业发展水平，指标数量不足，缺少部分研究数据，并且只是对河南省现代农业发展的各个年份做纵向分析，并没有对各市或其他省份进行系统的比较性研究。只是大体对河南省近几年的农业发展现状进行简单的研究，指标数据还不够完善，需要不断优化，还需要进行更近一步的研究。

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Research on the Development level of Modern Agriculture Based on Factor Analysis-A Case Study of Henan Province

CAO Xiao-lei, DONG Yan*

(Faculty of Land and Resources Engineering Kunming University of Science and Technology. Kunming 650093)

Henan Province as a large Agricultural Province, It is of great significance to study the present situation of modern agriculture to promote the development of Henan agriculture.In recent years, modern agriculture lacks scientific evaluation index system, constructing the Index system of Modern Agricultural Development by means of Inductive Summary and Factor Analysis. The factor analysis method in multivariate statistical analysis is used in this paper. This paper selects nine agricultural indicators from 2005 to 2016 in Henan Province to construct an index system, rank year by year, It is concluded that Henan's modern agriculture is in a steady and rapid development stage. Some suggestions on rationalization of modern agriculture are put forward.

Henan province; Modern agriculture; Factor analysis

TP391.41

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.12.033

曹潇雷(1993-)，男，硕士研究生，研究方向为地理信息技术与开发应用。

董燕(1974-)，女，副教授，硕士，研究方向为GIS开发与应用。

曹潇雷，董燕. 基于因子分析的现代农业发展水平研究——以河南省为例[J]. 软件，2018，39（12）：146-150