京津冀生态福利绩效及时空演变研究

王喜平，罗金芳

（华北电力大学经济管理系，河北保定 071000）

2015 年，京津冀地区协同发展上升为国家战略。在经济快速发展的同时京津冀内部发展不平衡形成的高污染高能耗产业集聚对城市生态资源、环境污染造成的巨大压力使得生态环境和经济发展之间的矛盾日益尖锐，使得人们关注的重点逐渐从经济发展福利转向生态福利。

褚大建等［1］根据Daly［2］的理论提出生态福利绩效的概念，并定义为生态资源消耗转化为福利水平的效率，近年被用于国家、省级等不同层面的实证研究。冯吉芳等［3］、臧漫丹等人［4］利用人类发展指数HDI 与生态足迹EF 相结合来反映单位生态资源投入能够带来社会福利的程度。再比如龙亮军等［5］、Dimaria［6］等人利用与比值法不同的一种基于随机前沿模型（SFA）和数据包络分析（DEA）法进行的相对效率评价。国内现有相关文献大多是从省级层面进行的。主要关注以下问题：（1）生态福利绩效的测算。杨瑞等［7］在考量松弛变量和非径向角度运用Super-SBM 对中国城市生态福利绩效进行了横纵向对比。龙亮军［8］运用两阶段考虑非合意产出的Super-NSBM 模型和DEA 窗口分析法测算了中国35 个主要城市2011—2015 年的生态福利绩效，打开了城市生态福利转化过程的“黑箱”，将生态福利水平的综合测算上升到阶段关联性。（2）探讨生态福利绩效影响因素。冯吉芳等［3］采用对数平均迪氏分解法 (LMDI) 对30 个省市生态福利绩效影响因素进行了剖析。（3）生态福利绩效空间效应。徐昱东等［9］、方时姣等［10］、杜慧彬等人［11］利用空间计量方法对中国30 个省级地区的时空分异格局、区域差异性以及空间溢出效应进行了探讨。

综上发现，对于生态福利绩效的研究大多是对国家或省级层面的横向或者纵向动态的变化进行描述，缺少针对京津冀的具体研究，其次，对于京津冀城市群生态福利绩效的空间效应鲜有涉及。因此，文中结合京津冀协同发展战略，从效率的视角出发，以京津冀地区为研究对象，引入熵权法和Super-SBM 模型综合生态资源环境与福利指标进行京津冀城市群生态福利绩效测算和评价［12］，并运用探索性空间数据分析方法对京津冀地区的生态福利绩效水平的空间关联性和空间集聚性进行研究，从而从可持续发展角度对京津冀协同发展战略提供依据。

1 研究方法、指标体系、数据处理

1.1 熵权法-超效率SBM 模型

数据包络分析由Charnes 等人［13］首先提出来的一种非参数相对效率测度分析方法。传统的DEA 模型会因为欠考虑投入产出指标的松弛变量问题使得测量出来的结果出现误差或出现多个决策单元同时有效的问题，为实现对多个有效单元的进一步排序，Tone［14］提出基于修正松弛变量的非径向、非导向超效率SBM 模型，具体如下：

考虑到决策单元较少且投入产出指标过多，运用熵权法将环境污染和资源消耗指标各取客观权重的方式综合为环境污染指数和资源消耗指数，作为投入指标进行超效率SBM 模型测算。

1.2 空间自相关分析

1.2.1 全局空间自相关

全局莫兰指数：

1.2.2 局部空间自相关

局部莫兰指数：

1.3 指标体系构建与数据来源

生态福利绩效(EWP)的本质以较低的自然生态投入转换获得最大的福利水平产出，鉴于生态福利绩效本质上是生态效率的扩展和深化，生态投入主要包括资源消耗和环境污染两方面，资源消耗指标选取参考国内学者龙亮军［15］、付丽娜等［16］关于生态效率和生态福利绩效评价指标体系的研究成果，福利水平由教育、经济、医疗和环境可持续4 个方面共同体现。如表1：

表1 京津冀生态福利绩效评价指标体系

本文以2005—2017 年京津冀地区各地市作为决策单元分析，原始数据均来源于2005—2018《中国城市统计年鉴》以及各城市2005—2017 国民经济与社会发展统计公报以及河北省各地市相关统计年鉴。考虑到决策单元数量有限以及投入产出指标数量过多，其中资源消耗和环境污染指标由三级多个指标通过熵权法（是在整体考虑各因素提供的信息量基础上给出客观权重）赋予权重加权合并为独立的资源消耗指数和环境污染指数两个指标［12，17］。人均GDP 不变价处理：利用各城市的平减指数以2005 年不变价进行处理。

2 京津冀生态福利绩效的测算结果分析

2.1 生态福利绩效静态分析

对资源消耗和环境污染指标利用熵权法取权重综合之后，重新确定生态福利绩效的投入指标，运用DEA-Solver 软件，以投入导向考虑松弛变量的Super-SBM 模型，测算京津冀2005—2017 年间生态福利绩效水平，结果见表2。

本文将2017 年使用和未使用熵权法取权重的生态福利绩效测算结果和2005—2017 生态福利绩效的平均值作对比，未使用熵权法得出的值没有使用之后稳定，并且出现虚高的情况，说明在决策单元较少的情况下，利用熵权和DEA 相结合测算出来的效率值较为稳定。

从表2 的13 个地市平均值可以看出，京津冀地区只有5 个地市的生态福利绩效大于1，是有效的。有8 个地市小于1，是无效的。其中沧州、廊坊、石家庄生态福利绩效平均值为1.62、1.43、1.27，排在前三位；而张家口、邯郸、唐山的平均值为0.50、0.45、0.40，排在后三位。最高和最低生态福利绩效水平值相差较大，为1.22。沧州、廊坊和石家庄排在前三的主要原因是3个地市的环境污染相对较轻，资源消耗也处于所有地市中低消耗区域。

沧州由于东临渤海，北依京津，使其经济、生态环境以及教育医疗水平等都处于冀发展最好地带，沧州的生态福利绩效水平整体处于13 个地市最高水平，尽管在2010 年之后出现下降走势但还是处于有效层面。承德、天津、沧州和廊坊2007 年生态福利效率值有明显降低，主要是由于2007 年各市的能源消费量消耗较大所致，在2007—2010 年由于各地市资源利用效率提高、环境保护意识加强致使生态福利绩效整体呈稳定上升趋势。廊坊、衡水、秦皇岛、天津和承德在2010—2012 年发生了较大的变动，生态福利绩效呈现先升后降波动，主要动因是由于环境污染加剧（三废排放量骤升致使空气质量下降）导致。邢台、邯郸、张家口、唐山和承德等一直处于低水平并且在时间维度上变动幅度较小，因为这几个城市均处于京津冀地理位置边缘，经济以及教育资源匮乏使其长期处于限制发展状态。唐山近年来经济发展水平、资源投入以及经济效益相对河北其他城市较高，但工业规模的不断扩大，重工业高耗能、高排放的特性使得生态环境问题与经济发展矛盾凸显，环境指数上升使得近十年唐山的生态福利绩效水平不升反降，处于13 个地市最低水平。从走势上看，衡水、承德在2005—2014 年生态福利绩效水平走势相同，均呈“N”型变动走势，且波动幅度较大，但在2014 年之后，两者出现相反的变动走势，衡水处于恒上升趋势且效率有效，而承德直线下降。这说明衡水在近年来经济、教育医疗水平与生态福利建设呈现良性促进现象，而承德作为北京东北部水源、沙源生态屏障，经济与生态环境难以得到正常发展。

表2 2005—2017 年京津冀生态福利绩效水平

2.2 生态福利绩效动态分析

进一步分析动态演变过程，运用核密度描述2005—2017 年生态福利绩效的分布特征，如图1 所示。整体分布显示，生态福利绩效的密度函数呈现向右移趋势，峰值增大且变化区间变小，表明EWP在样本期间地市差距变小。从演变过程来看，2009年相对于2006 年峰值不变，密度函数中心向右移动，说明2009 年EWP 较于2006 年呈上升态势。2013 年相较于2009 年峰值变大但宽度在缩小，这意味着各地市的生态福利绩效在考察期内依然存在明显差异。从波峰数量上来看，从2013 年的单峰过渡到2017年双峰，说明各地市EWP 存在梯度效应，从均衡化发展模式向两极化发展。整体曲线的波峰高度上升，宽度逐渐缩小，说明地市差异在缩小，波峰的上升则反映出各地市EWP 正从均衡发展向多极化发展。

图1 生态福利绩效核密度估计

3 京津冀生态福利绩效水平的空间演变特征

首先对2005—2017 年的生态福利绩效水平进行全局相关性分析，运用GEO 软件根据生态福利绩效值计算得到全局Moran'sI 值，结果如表3 所示。

表3 2005—2017 年京津冀生态福利绩效Moran'sI 值

由结果可知，历年Moran's I 值在10%显著性水平通过了检验，均值为0.245。这表明各地市生态福利绩效在上述时间区间内存在较强的空间正相关性，生态福利绩效在空间地理上并非是随机分布，存在一定的集聚特征。生态福利绩效相互之间存在显著影响，相互之间的要素流动影响着区域内各地市生态福利绩效。

从莫兰值变动趋势看，2007 年之前，京津冀生态福利绩效的Moran'sI 指数值呈现增大趋势，说明地市生态福利绩效的空间相关性随时间的推移而逐步增强，相互之间的空间依赖性更为显著，在2007年达到0.351 后开始回落，又在2008 年到底后逐渐开始回升，之后呈现整体升高局面。说明各地市生态福利绩效的空间相关性减弱后又不断地增强，仍然处于显著水平，存在正空间相关性。各地市生态福利绩效水平不仅受到自身经济、生态发展的影响，还会受到周围城市经济发展、生态资源利用率以及环境保护的影响。

3.1 各地市生态福利绩效水平Moran 散点图

结合Moran'sI 值，通过绘制2006 年、2010 年、2017 年3 个时间段的Moran 散点图来说明京津冀生态福利绩效的集群模式。第Ⅰ象限为HH 型集聚，呈现HH 的地市生态福利绩效比较高，相邻地市的生态福利水平也比较高；第Ⅲ象限为LL 型集聚，呈现LL 的城市生态福利绩效较低，相邻地市的生态福利水平也较低；第Ⅱ象限为HL 型集聚特征，呈现HL 的地市的生态福利绩效比较高，相邻地市的生态福利水平比较低；第Ⅳ象限为LH 型集聚，呈现LH的地市的生态福利绩效比较低，相邻地市的生态福利水平比较高。

从图2 可以看出2006 年、2010 年、2017 年3个年份的EWP 主要呈现HH 型和LL 集聚。2006 年和2010 年落在第Ⅰ象限和第Ⅲ象限的均有10 个地市，占总样本的76.92%。其中2006 年落在第Ⅰ象限的城市有北京、保定、沧州、廊坊和天津5 个中心地市，这些地市处于高效率水平-高空间滞后集聚模式，自身效率水平较高，且被高效率水平的城市所包围。落在同样具有正相关性第Ⅲ象限的地市有邯郸、唐山、邢台、承德和秦皇岛，这些地市则处于低效率水平-低空间滞后集聚模式，表明自身效率水平较低，同时也被效率水平较低城市所包围。落在处于空间负相关性（Ⅱ、Ⅳ象限）的城市有衡水、张家口和石家庄。其中前两个第Ⅳ象限城市处于低效率水平-高空间滞后的集群模式，表明这两个城市的效率水平较低，而与之相邻的城市效率水平反之较高。第Ⅱ象限的石家庄处于高效率水平-低空间滞后模式，说明它自身的绩效水平较高但是相邻的城市水平相反较

图2 京津冀生态福利绩效水平Moran 散点图

其他年份对比2006 年的集聚特征变化，低值聚集区地市在不断减少，高值聚集区变化比较稳定，高值-低值以及低值-高值聚集现象在扩大。由保定、沧州、廊坊等组成中心城市的高值聚集现象较稳定，反而边缘地市的高值-低值聚集模式在不断的变化，主要是生态福利绩效的不断提升导致。

京津冀中心城市由于经济发展与生态福利的良性互动呈现高值集聚现象，反之承德、邢台和邯郸等因经济发展水平相对较低、生态资源利用率不高、环境污染过高而与教育、医疗等没有形成良好的可持续发展模式而处于低值集聚现象。

3.2 京津冀生态福利绩效水平LISA 聚类图

进一步研究京津冀各地市生态福利绩效的空间依赖情况，对其进行局域空间自相关检验，通过京津冀LISA 集聚地图说明局部地区的空间相关性。

从图3 可以看到2006、2010、2017 年均有4 个地市通过了检验达到了预期的显著性水平，尽管大部分城市没能达到显著性水平，但也表明京津冀地区明显的地理空间分布格局。从图4 进一步验证了保定、沧州、廊坊与周边地市的溢出效应较为明显。虽然每一年都有不同的空间分布特征，但是主要态势没有什么太大的变化。2010 年的承德市处于LL集聚模式，反映出承德和周围地市没能够形成生态福利上的良性互动。衡水市在2006 年和2010 年都显示出空间离群模式，但是在2017 年呈现HH 集聚，说明衡水市生态福利绩效在近几年得到了迅速提升，由于周边保定、沧州的良性互动，成为了HH 集聚的一部分，其溢出效应大幅提升。2017 年的LISA图显示出秦皇岛呈现出HL 集聚特征，表明秦皇岛自身的生态福利绩效水平在不断地提升，却没有对唐山、承德周围城市产生积极的影响力。

图3 京津冀地区LISA 显著性

图4 京津冀地区2010 年集聚地

4 结论及对策建议

本文区别于以往对京津冀生态效率的测算，引入社会福利指标，采用熵权-DEA 组合的方法，运用Super-SBM 模型对京津冀13 个地级市2005—2017 年生态福利绩效测度，并运用核密度估计进行动态分析，最后将测算的结果进行时空差异分析，得到的结论如下：

（1）京津冀地区2005—2017年整体均值为0.9，未达到最有效的生产前沿。只有5 个地市的生态福利绩效大于1，处于有效生产前沿。北京、天津、秦皇岛和保定等生态福利绩效水平均呈现出平稳上涨趋势，而邢台、邯郸和张家口的生态福利绩效在2005—2017 年间始终保持低水平。说明这几个城市的经济、教育和医疗发展的同时也伴随着人均生态资源高能耗或者环境污染的加剧，比北京、天津等城市更具有节能减排空间。

（2）从动态结果来看，核密度估计显示京津冀地市之间的生态福利绩效差距在逐渐变小的同时存在梯度效应，从均衡化发展模式转向两极甚至多极化方向发展。表明京津冀城市之间有分离区块发展倾向，中心城市与边缘城市应该增加关联度，各高水平发展城市须发挥周边辐射带动功能。

（3）通过空间自相关性检验发现京津冀地区生态福利绩效水平在空间分布上具有一定的自相关性，对莫兰散点图和LISA 聚类图的分析发现，京津冀生态福利绩效水平的分布主要呈现两个聚集区，其一是以北京、保定、沧州和廊坊为代表的高生态福利绩效水平-高空间滞后聚集区，其二是以承德、邢台、邯郸和唐山为主的低生态福利绩效-低空间滞后聚集区。从分布结果来看，进一步证实京津冀地区有中心城市和边缘城市发展较大的差异。

根据研究结果，提出以下对策建议：

（1）注重资本辐射功能，将中心功能区如北京、天津、廊坊等的人力资本优势向边缘扩展，中心功能区城市应向教育、医疗、经济等发展水平低的地市如承德、邯郸、邢台和唐山等进行人才资源、优势产业输进，根据实际情况加大教育、医疗投入，在保障生态的前提下提升经济发展。北京、天津在发展自身优势的同时更要发挥周边辐射带动功能，协调降低唐山粗放式发展模式下的高生态消耗及高环境污染，对承德市城镇化建设给予必要的经济支持政策以提升承德市经济发展水平。生态环境建设上实施跨区域环境保护机制；在产业分工、设施配套应优势互补、互利共赢，推动公共福利共创共享；在改善边缘地区经济发展结构，产业升级，降低第二产业占比，对边缘城市考虑不同地域发展特点制定生态保护分工机制。

（2）需加快建立健全用能权、用水权、排污权和碳排放权初始分配制度，以资源环境承载力为刚性约束，着力调整优化经济、空间结构，继续推进产业升级，优化各地市之间产业布局。对于处于LL 型的城市在寻求自身短板、扩大发展自身优势产业的同时更应该学习、借鉴HH 型城市发展结构，对存在空间异质性的城市例如唐山，应该改变自身产业发展结构，在削减钢铁、水泥产能的同时进行适当的产业转移。政府相关管理部门与企业在土地、环保等方面做好合理绿色生态园区合作机制，加强园区基础设施建设和规划；向北京、天津学习生态环境保护措施以提升自身的生态福利绩效水平。

（3）在教育上，河北作为人口大省需制定有利政策条件来吸引京津优质高等教育资源对口流动，加强资源环境国情和生态价值观教育，培养公民环境意识，推动全社会形成绿色消费自觉；在医疗保障方面，京津冀中东部经济发达城市相较于比其他城市在医疗保障设施等方面要完善，所以需对西部及南部城市给予更好的卫生服务投入。