基于DEA视窗分析的河南生态文明建设效率评价

吴旭晓

基于DEA视窗分析的河南生态文明建设效率评价

吴旭晓

（河南省社会科学院 城市与环境研究所，河南 郑州 450002）

生态文明建设不仅要考虑其建设水平，更要重视其付出的成本。文章以经济生态化、空间绿色化、生态产业化、资源集约化、环境健康化、社会福祉化为产出指标，以生态文明建设所付出的人力、财力、资本为投入指标，运用DEA视窗分析模型对2009—2017年河南省生态文明建设效率进行评价研究，分析了区域生态文明建设效率的收敛性，并将生态文明建设水平与效率的均值进行比较分析。

生态文明建设效率；乘法集成法；DEA视窗分析；河南

河南省经济总量已经多年稳居全国第五位，但与此同时也付出了巨大的资源环境成本。坚持生态优先和绿色引领的生态文明建设是现阶段河南省推进美丽中原建设的主要目标模式。河南省生态文明建设是不断完善的动态过程，需要依据发展现状和理想目标的差距，不断修正阶段性目标、调整阶段性努力方向，才能最终以低成本高效率实现预定建设目标。河南省生态文明建设已经推进多年，但生态文明建设的阶段性目标是否实现？实现程度如何？付出多大的成本？存在哪些有待改进的短板？为了今后高质量推进生态文明建设，有必要从供给侧结构性改革的视角选择科学合理的指标体系，对河南生态文明建设效率进行客观的综合测度与分析，以便准确把握生态文明建设的现状，及早发现存在的问题，摆正发展坐标，找准突破点和着力点，这对于在全国生态文明建设浪潮中实现中原更加出彩的目标具有重要的现实意义。

本文在借鉴前人研究成果的基础上，基于2009—2017年的面板数据，运用DEA视窗分析模型对河南省生态文明建设效率的时空演变情况进行评价研究，进而为河南省各层级生态文明建设的决策者、参与者开启新一轮生态文明建设提出有针对性的建议。

1 评价模型

1.1 指标体系选取

目前国内对生态文明建设水平评价的研究成果比较多，但对生态文明建设效率的研究则相对比较少。参考文献[1-4]，从人力、财力和资金等3个维度选取生态文明建设效率评价的投入指标。其中，人力投入用水利、环境和公共管理业就业人员数（万人）表示，财力投入用节能环保财政支出（亿元）表示，资本投入用水利、环境和公共管理业全社会固定资产投资（亿元）表示。

借鉴文献[5-7]的研究成果，以经济生态化、空间绿色化、生态产业化、资源集约化、环境健康化和社会福祉化等6个维度的发展水平为生态文明建设效率的产出指标。其中，经济生态化是单位GDP化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物量的排放量（吨/亿元）以及农药使用强度（吨/千公顷）等指标的集成。空间绿色化是当年造林面积（千公顷）、建成区绿化覆盖率（%）、人均公园绿地面积（平方米）等指标的集成。生态产业化是林业增加值（亿元）、入境旅游收入（亿元）、国际旅游收入（亿元）等指标的集成。资源集约化是城市经济密度（亿元/平方公里）、单位耕地农业增加值（万元/公顷）、单位GDP能耗（吨标准煤/万元）、单位GDP水耗（吨/万元）等指标的集成。环境健康化是空气环境质量、城市污水集中处理率（%）、城市生活垃圾无害化处理率（%）、城市燃气普及率（%）等指标的集成；空气环境质量按照优质、良好、轻度污染、中度污染和严重污染五个等级，分别赋值1、0.8、0.6、0.4和0.2。社会福祉化从城乡差距、文化、就业、教育和医疗等方面进行考量，是城乡居民收入比、人均拥有公共图书馆图书量（册）、失业率（%）、初中生师比、城市万人医生数（人）等指标的集成。

表1 区域生态文明建设效率评价指标体系

1.2 评价模型构建

1.2.1 产出指标的合成模型

首先，对指标数据进行标准化处理。不同类型的指标无量纲化处理的方式分别如下。

中间指标：

其中，(x)为指标的参考值。式中，u为第准则层第项指标标准化后的数值,该值最小为0，最大为1；=1,2,…,n；x为样本的第个指标的原始数值；min(x)为所有样本第个指标的最小值；max(x)为所有样本第个指标的最大值。

其次，确定指标权重。分别用序关系分析法(Order Relation Analysis，ORA)和均方差法确定指标的主观权重和客观权重，再运用“乘法”集成法确定指标的综合权重。

与层次分析法相比，ORA法的突出特色是既兼有层次分析法的优点，同时又无须构建判断矩阵，省去了一致性检验步骤，大大减少了计算量。运用ORA法计算指标权重的式子如下：

式中，r指标为Xi-1与Xi之间的相对重要系数。

均方差法主要是利用数据差异来确定指标权重系数，可以有效避免主观赋权法的人为弊端。均方差法赋权的计算式子如下：

用“乘法”集成法求得综合权重，计算式子如下：

用“乘法”集成法确定评价指标的权重，弥补了主客观赋权法的缺陷，使得评价结果更符合决策需求。

得到指标层的权重后，按照下式，可以求得系统产出指标的发展水平指数。

1.2.2 DEA视窗分析模型

1.3 指标数据来源

本研究各指标的原始数据主要来自2010—2018年的《河南统计年鉴》、2009—2017年的《河南环境状况公报》和《河南环境统计年报》。

2 实证分析

2.1 产出指标发展水平分析

根据前文的模型，求得2009—2017年河南省18个省辖市经济生态化、空间绿色化、生态产业化、资源集约化、环境健康化和社会福祉化的发展水平指数，它们的平均值如图1所示。

图1 2009—2017年河南省各省辖市生态文明建设产出指标平均值

由图1可以看出，在生态文明建设的6个产出维度中，平均值由高到低依次为环境健康化、经济生态化、资源集约化、社会福祉化、空间绿色化和生态产业化，显然生态产业化水平低下是制约河南省生态文明建设的主要因素。

在河南省18个省辖市中，经济生态化指数均值最高的城市是新兴国家中心城市郑州，最低的是成熟型资源城市鹤壁；空间绿色化指数均值最高的是有“山水茶都”之称的信阳，最低的是“八朝古都”所在地开封；生态产业化指数均值最高的城市是有“牡丹花都”美誉的洛阳，最低的是“食品名城”漯河；资源集约化指数平均值最高的是三门峡，最低的是济源；环境健康化指数均值最高的城市是信阳，最低的是面积与人口均居18个省辖市之首的南阳；社会福祉化指数平均值最高的是三门峡，最低的是周口。

2.2 生态文明建设效率评估

文献[8]的研究结果显示，DEA视窗分析模型中理想窗宽为3。为此，在研究中，设置窗宽P=3。河南省的省辖市一共有18个，研究期为2009—2017年，原来的DMU的数量为9*18=162个；引进视窗分析模型后，一共有7个视窗，分别为WINDOW1（2009—2011年）、WINDOW2（2010—2012年）、WINDOW3（2011—2013年）、WINDOW4（2012—2014年）、WINDOW5（2013—2015年）、WINDOW6（2014—2016年）和WINDOW7（2015—2017年），每个视窗内有3*18=54个DMU，投入产出指标总数为9，满足DEA要求的决策单元数量必须大于投入产出指标总和的2倍的条件。引进DEA视窗分析模型后，DMU总数达到7*3*18=378个，是原来的2.33倍，充分挖掘了数据的内在特征。采用基于产出导向的C2R模型的DEA视窗分析法研究河南省生态文明建设效率，结果见表2和表3。

表2 2009—2017年河南省各市DEA视窗生态文明建设效率

为了更好地描述生态文明建设效率演变情况，将效率值θ划分为6个等级：θ<0.5为低水平，0.5≤θ<0.6为较低水平，0.6≤θ<0.7为合格水平，0.7≤θ<0.8为中等水平，0.8≤θ<0.9为良好水平，0.9≤θ≤1.0为优质水平。

从表2可以看出，在第一视窗中，开封、洛阳、濮阳和三门峡的生态文明建设效率达到DEA有效；许昌、漯河、周口、驻马店和济源介于0.9—1.0之间；郑州、新乡和南阳生态文明建设效率在0.5以下，属于低水平层级。在第二视窗中，生态文明建设效率在0.9以上和低于0.5的城市没有发生变化，安阳、商丘和信阳的效率层级下滑，焦作的效率层级由较低水平跃升到中等水平。与第二视窗相比，在第三视窗中，许昌、周口和驻马店生态文明建设的效率层级下滑，焦作和商丘的效率层级上升。第四视窗中生态文明建设效率在0.9以上的城市数量比例超过50%，达到10个城市；安阳、鹤壁、焦作、许昌、信阳和周口的效率层级上升，驻马店的效率层级下滑。第五视窗中有9个城市生态文明建设效率在0.9以上，占到城市总数的50%；开封、安阳和许昌的效率层级下滑，商丘和信阳的效率层级上升。第六视窗中生态文明建设效率在0.9以上的城市数量与第四视窗一样多，也达到10个；开封和安阳的效率层级上升，许昌、商丘和驻马店的效率层级下滑。第七视窗中生态文明建设效率在0.9以上的城市数量只有第六视窗的一半，即5个；安阳、鹤壁、焦作、濮阳、许昌、商丘、信阳、周口和驻马店的效率层级下滑，没有一个城市的效率层级上升。

在7个视窗中，洛阳、漯河、三门峡和济源的生态文明建设效率一直都在0.9以上，表现比较突出，属于全省第一方阵；开封和濮阳属于第二方阵，均只有一个视窗低于0.9；周口和鹤壁分别有2个和4个视窗低于0.9，但均在0.8以上，属于第三方阵；安阳则是在合格与较低水平两个层级之间徘徊与切换；平顶山一直处于较低水平，没有实现效率层级突破；郑州、新乡和南阳则一直处于低水平层级。

表3 2009—2017年河南省各市（区）生态文明建设效率

从表3横向看，2009—2017年河南省18个省辖市中没有一个城市生态文明建设效率全部达到DEA有效。其中，济源和三门峡表现最为突出，均有8年生态文明建设效率达到DEA有效；漯河和洛阳表现也不错，均有6年达到DEA有效；开封有5年生态文明建设效率达到DEA有效；许昌、周口和濮阳均有3年达到DEA有效；鹤壁有2年生态文明建设效率达到DEA有效；商丘、焦作和信阳均有1年到DEA有效；其余的6个省辖市没有一年达到DEA有效。郑州除了2010年生态文明建设效率位居全省倒数第三外，其余年份均为全省倒数第一；南阳除了2013年位居全省倒数第三外，其余年份均位居全省倒数第二；新乡除了2013年和2015年分别位居全省倒数第二和第四外，其余年份均位居全省倒数第三。

从表3纵向看，河南省生态文明建设效率以2013年为分界线达到DEA有效的城市数量呈现两个波段逐年下滑的演化态势；2009—2017年河南省18个省辖市中分别有7、6、5、2、6、7、6、5、3个城市生态文明建设效率达到DEA有效。

从5大区域生态文明建设效率平均值来看，整体上呈现东西强、南北弱的空间分布态势。豫东和豫西地区生态文明建设效率平均值交替领先，2011年、2016—2017年豫西地区生态文明建设效率平均值全省第一，其余年份则是豫东地区位居全省第一。

2.3 生态文明建设效率收敛性分析

运用样本标准差对2009—2017年河南省生态文明建设效率的区域收敛性进行分析，结果如图2所示。从全省看，河南省生态文明建设效率的标准差呈现波浪式上升演化态势；第一个波浪是2009—2012年，其中2009—2010年上升，2011—2012年下降；第二个波浪是2013—2015年，其中2013—2014年上升，2014—2015年下降；第三个波浪是2015—2017年，其中2015—2016年小幅度上升，2016—2017年小幅度下降。从σ值演化发展的趋势线可以判断，河南省生态文明建设效率不存在收敛性，发散性比较明显。

图2 2009—2017年河南省生态文明建设效率的区域收敛性（σ值）

从5大区域看，波动性最大的是豫东地区，波动性最小的是豫北地区。豫东地区在2009—2014年生态文明建设效率呈现发散态势，其后开始逐步收敛；豫南地区的σ值呈现先上升、后波动式下滑的演变态势；豫西地区的σ值呈现先上升、随后保持小幅度上下波动的发展态势。总的来说，没有一个地区实现严格收敛，这意味着生态文明建设效率一直明显存在区域内的差距。

2.4 建设水平与效率均值比较分析

以生态文明建设水平为目标层，以生态文明建设的6个产出维度为考核指标，按照上文的评价模型，求得6个指标的主观权重和客观权重。其中，主观权重分别为0.18、0.16、0.18、0.16、0.18、0.14，客观权重分别为0.185、0.157、0.2095、0.2036、0.0935、0.1514；进而求得综合权重，分别为0.1997、0.1506、0.2262、0.1954、0.1009、0.1271。通过各维度的综合权重与对应维度水平指数的乘积累加就可以得到河南省各个城市的生态文明建设水平指数。

分别以生态文明建设水平和效率的均值为分界线，可以得到2009—2017年河南省各城市生态文明建设的水平与效率均值分布图（见图3）。由图3可以看出，生态文明建设水平和效率均高于全省平均值的城市有4个，分别为许昌、洛阳、信阳和三门峡；生态文明建设水平高于全省平均值、建设效率低于全省平均值的城市有2个，分别为郑州和南阳；生态文明建设水平低于全省平均值、建设效率高于全省平均值的城市最多，达到7个，分别为漯河、开封、周口、鹤壁、焦作、濮阳和济源；生态文明建设水平和效率都低于全省平均值的城市也较多，达到5个，分别为商丘、平顶山、安阳、新乡和驻马店。在18个省辖市中，唯有郑州和南阳的生态文明建设效率小于生态文明建设水平，这表明这两个城市的投入剩余比较突出，而产出相对不足也比较明显。

图3显示，2009—2017年，在18个省辖市中，只有洛阳的生态文明建设水平指数平均值在0.6以上，鹤壁生态文明建设水平指数平均值最低，不足0.4。生态文明建设水平的整体低下，要求河南省必须采取必要的措施，高水平推进生态文明建设。

从效率均值来看，只有郑州、南阳和新乡属于低水平层级，平顶山和安阳分别处于较低层级和合格层级，商丘、焦作和驻马店达到中等等级，许昌、鹤壁和信阳达到良好等级，漯河、开封、周口、洛阳、三门峡、濮阳和济源达到优秀等级，优良率高达55.56%。

图3 2009—2017年河南省各城市生态文明建设的水平与效率均值分布

在豫中地区，生态文明建设水平的均值由高到低依次为郑州、许昌和漯河，而生态文明建设效率平均值的顺序刚好相反。豫东地区生态文明建设水平的均值整体不高，而效率均值呈现“V”字形分布态势。豫西地区生态文明建设水平及效率的均值都呈现“V”字形分布。豫北地区生态文明建设效率均值呈现斜“N”字形分布。豫南地区生态文明建设水平及效率的均值呈现中间高两边低的分布特征。

3 结论

基于序关系分析法和均方差法确定指标的主观权重和客观权重，然后运用“乘法”集成法确定指标的综合权重，从而求出生态文明建设效率的6大产出指标；在此基础上，运用DEA视窗分析模型对2009—2017年河南省生态文明建设效率进行评价研究。研究发现，在河南省生态文明建设的6个产出维度中，平均值由高到低依次为环境健康化、经济生态化、资源集约化、社会福祉化、空间绿色化和生态产业化，生态产业化水平低下是制约河南省生态文明建设水平提升的主要因素；漯河、开封、三门峡、济源的生态文明建设效率相对较高，郑州、新乡、南阳的生态文明建设效率相对较低；从空间上看，河南省生态文明建设效率平均值整体上呈现东西强、南北弱的分布态势；无论是全省还是五大区域的生态文明建设效率均呈现出波动式发散态势；在18个省辖市中，除了郑州和南阳，其余城市生态文明建设效率均高于生态文明建设水平。整体上看，河南省生态文明建设水平普遍低下，坚持生态优先、绿色引领的发展方针，加快生态资源资本化、市场化和网络化发展步伐，全面提升生态文明建设质量和效率，是河南省进一步高质量推进生态文明建设的重要路径选择。

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Efficiency Evaluation of Henan Ecological Civilization Construction Based on DEA Window Analysis

WU Xu-xiao

(Institute of Urban and Environment, Henan Academy of Social Sciences, Zhengzhou 450002, China)

The construction of ecological civilization should not only consider its construction level, but also pay attention to its cost. This paper evaluates the efficiency of ecological civilization construction in Henan Province from 2009 to 2017 by using DEA window analysis model with the output indicators of economic ecology, space greening, ecological industrialization, resource intensive, environmental health and social well-being, and the input indicators of human resources, financial resources and capital for ecological civilization construction. This paper analyses the convergence of the efficiency of regional ecological civilization construction, and makes a comparative analysis between the level of ecological civilization construction and the average of efficiency.

construction efficiency of ecological civilization; multiplication Integration; DEA window analysis; Henan Province

X826

A

2096–7772(2020)02–0040–08

2019-11-20

2018年度河南省哲学社会科学规划后期资助项目（2018HQ011）；2019年度河南省社会科学院基本科研费项目（2019E29）；河南省社会科学院2019年度创新工程试点项目（19A27）

吴旭晓（1976―），男，广西平南人，副研究员，博士，主要从事资源与环境、城市经济、系统建模与政策分析等研究。

（责任编辑杨文忠）