基于DEA的城市环境治理效率及优化路径研究*

○河南省社会科学院 赵 奇

一、引言

城市作为区域发展的核心引擎和空间载体重要性不言而喻，与国家经济和社会高质量发展密切相关。我国作为世界上最大的发展中国家，随着改革开放的逐渐深入，城市化进程不断加速，越来越多的农村人口涌向城市，享受城市带来的发展红利，2019年农村人口在我国城市常住人口中的占比已经突破60%。城市化为人们带来了便利且丰富的物质生活条件，但随之而来的环境危机及其他负面影响也日益显现。近些年出现的雾霾、水质污染、出行拥堵等问题已经严重影响了城市居民的身心健康。

二、中国城市环境治理的特点

(一)治理方法：全面治理与区域强化相结合

随着我国经济的不断发展，城市化进程也在不断推进，城市规模不断扩大，对周边城乡结合部和农村地区的影响力也在逐渐增强。在这种状态下，城乡结合部和距离城市建成区较近的农村地区会承担部分城市功能，使这些地区也会产生城市中才会出现的环境问题；同时城市的扩张会难以避免地将周边地区纳入城市环境系统内，对农村原有以林地、河流、农田等为主的生态系统造成影响[1]，为城市环境治理带来更大的压力。我国社会主义市场经济制度的完善使全国各地区形成联系紧密的有机整体，区域经济一体化趋势逐渐显现。为进一步推动社会主义生态文明建设，我国在环境治理过程中着眼全局，立足长远，将全面环境治理与重点区域强化相结合，由面及点、以点带面，充分结合当前我国社会主义初级阶段经济发展实际和区域经济运行状态，因地制宜开展工作。由于区域发展不平衡，不同地区间的城市环境治理水平和效率会存在一定差异[2]，分析和研究不同区域的发展特点和环境治理情况，有利于各区域间互相借鉴、取长补短，进而实现整体环境治理水平的提升。

(二)治理范围：城市环境与农村生态相结合

保护环境即是保护人类自己，优化环境治理能力、提高环境治理水平符合全体人类的共同利益。以往人类对污染的防控活动主要集中在工业领域，城市作为工业集聚区，环境治理行为受到更多关注。城市创造的财政税收相对较高，能够有更便利的条件和更充足的资金开展环境治理。如果单纯按照市场机制来判断环境治理行为，则环境治理投入将大幅度向城市倾斜。我国社会主义市场经济制度的优越性在于财政税收真正取之于民、用之于民，国家能够实行强有力的宏观调控。尽管农村地区对环境的破坏相对较小，但对居民的生活体验和区域发展产生较大影响。近年来，党中央、国务院多次提出要统筹城乡发展，在环境治理方面加强统一部署、综合协调，将城市环境治理与农村生态保护相结合，在实现城市环境治理的同时，为农村生态保护带来先进技术和前沿理念，避免农村地区重走“先污染、后治理”的老路[3]，这为区域环境保护水平的提升奠定了基础。研究城市环境治理不仅能够对城市发展和环境保护事业的进步提供借鉴，而且可以为农村生态保护和可持续发展提供参考。

(三)治理理念：减少污染与提高效率相结合

自新中国成立以来，我国城市环境治理基本上经历了改革开放之前的优先发展工业阶段、20世纪末的污染综合防治阶段、21世纪初的环境生态文明建设阶段以及当前的城市环境综合治理阶段。当前城市环境综合治理理念的重要特点是扩展了环境治理的理念，认为在城市发展过程中，应当建立多元化全方位的环境治理体系，不仅要推动减少排放，更要重视主动节约能耗，使节能与减排协调进行[4]；同时不但要制约污染行为、减少污染物排放，而且要积极采取措施，改进技术和管理水平，提高污染治理效率，实现增量与提质相结合。

三、城市环境治理理论与效率测度机制

(一)城市环境治理概述

城市环境概念是随着市场经济的发展而被提出和扩展的，在经济不发达的封建社会，生产资料相对匮乏，居民的基本生活尚且不能满足，真正的城市尚未形成，城市环境及其治理和改善便无从谈起[5]。对于当前的公众认知而言，城市环境即是城市中对居民生产生活产生影响的外部因素的总和，主要指城市的物理环境，包括自然形成环境和人工干预环境两个主要方面[6]。城市环境治理指依靠公共管理手段对城市中组织和个人的行为进行规范和引导，进而实现生产生活环境的优化与改善。城市环境治理是政府对居民所提供的一种特殊公共服务。居民缴纳税收、接受政府的管理，就应当享受政府所提供的包括良好生态在内的公共产品。城市环境状况对居民生产生活产生重要影响，努力改善城市环境是全体居民的共同目标。但由于城市环境具有公共产品属性，无法被特定的人所单独占有[7]，任何组织或个人改善其所处环境的行为都具有较强的溢出效应，因而只有依靠政府主导开展城市环境治理工作，为全体居民改善城市环境，才能够有秩序、有规划、高效率实现城市环境的进一步优化。

(二)城市环境治理活动的经济学表现

尽管城市环境改善和优化意识很早便随着经济的发展得到普及，但是城市环境治理被作为独立的概念提出已是20世纪末。由于地球生态环境的恶化，越来越多的国家开始意识到地球的环境承载力有限，人们必须重视环境行为，改善生态环境。直到进入21世纪，节能环保理念逐渐被广泛接受，学术界才开始深入研究和探讨城市环境治理问题。环境管理理论认为，人们对环境干预的最终目标是为了实现生态环境与社会发展相协调。城市环境治理是城市治理的重要组成部分，是城市进行环境管理的重要表现，大多由政府主导实施，通过公共财政给予资金保障。为了进一步测度和评价城市环境治理效率，学术界往往通过衡量政府对城市环境治理投入的资源以及产生的效果来展开城市环境治理行为研究，而城市环境治理的投入和产出，大多会通过经济指标如公用基础设施建设、园林绿化、市容环境等方面的投资以及污水处理、道路保洁、绿化覆盖等状态的变化表现出来[8]。研究城市环境治理活动所带来的经济学表现，对研究城市管理、污染治理以及治理效率具有重要意义。

(三)环境治理效率测度机制

效率从字面意思上看，可以理解为产生效果的功率，经济学的效率是特定时间内总产出与总投入的比率关系，在投入一定的条件下产出越多效率越高，产出一定的条件下投入越多效率越低，效率的高低与生产速度的快慢无关。广义的效率评价可以理解为对评价对象生产能力的分析和判断，效率评价被广泛应用于经济学分析和企业管理中。本文所讨论的效率测度是对投入产出能力的测量和评价，即研究单个单位的投入能够有多少产出，或增加一个单位的投入能够增加多少单位的产出。在公共产品理论和规制经济学理论下，城市环境治理效率即为城市对环境改善所投入的资金所能带来的环境治理成果。开展城市环境治理效率研究，不同地区城市应对污染及采取治理手段所产生的数据指标是确定的、可被记录和认知的，使定量分析成为可能[9]。当前学术界更倾向于通过客观定量评价的方法进行综合效率测度。

四、省际城市环境治理效率测度

(一)测度方法

数据包络分析法(DEA)被广泛应用于在评价对象之间互相对比的基础上研究非参数技术效率，通过自身数据计算为投入指标和产出指标赋权，在存在多个投入产出变量的情况下进行效率测度具有明显优势。Charnes、Cooper和Rhodes于1978年在欧洲运筹学杂志上发表了题为《衡量决策单位的效率》的研究论文，首次提出分析标准化效率的DEA方法，这种方法被广泛使用，并且被不断地扩展和创新。后来人们用三位作者的名字来命名这一典型DEA模型，即CCR模型。该模型将具有可比性、能够测量的测度对象作为决策单元(DMU)，并假设规模收益(CRS)不变，分析得出的效率水平考虑了规模的影响，因此往往被应用于对DMU的综合效率评价。

由于生态环境的改善和居民生活便利程度的提升作为环境治理的成果具有非排他性，往往只有政府才具有治理环境的动机和能力，城市环境治理效率本质上是政府的环境投入效率，因此本文采用投入导向的CCR模型评价城市环境治理效率，使我国不同省份之间城市环境治理效率的评价过程更加严谨、分析结果更加科学有效。假设我们的评价对象共可形成a个DMU，每个DMU有m种投入，记为xi(i=1，2，3，…，m)，投入的权重记为Invi；每个DMU有n种产出，记为yj(j=1，2，3，…，n)，产出的权重记为Outpj。当前要评价的DMU综合效率DMUk基于CRS的投入导向型CCR模型规划如式(1)所示。

经过以上步骤，最终形成“适宜、有条件适宜、不适宜、禁止”四个适宜性等级的土地资源建设开发适宜性评价结果图层。其中，适宜等级是指某块土地能够满足几乎所有建设用途的要求，基本上没有限制因素，如果存在限制因素，也都是小限制因素，采取简单的措施就可以变为建设用地；有条件适宜等级是指在开发利用上存在限制性因素，需要进行适当治理和整治才能用作建设的土地；不适宜等级是指那些存在一些重要的限制因素或是在当前社会经济发展下不适宜用作建设的土地；禁止建设等级是指有相关法律法规政策依法保护，禁止开发建设的土地[7]。

(1)

同时，式(1)需要服从于以下条件：

投入导向型CCR模型(式1)的重要意义是在坚持所有DMU的产出小于投入，即在所有DMU的效率值均小于等于1的前提下，使待评价DMU的综合效率最大化。通过CCR模型测度的效率为待评价DMU与效率较高DMU的相对效率，这种评价方式相对更加保守，在我国各地经济社会发展不平衡、环境治理活动开展差异较大的情况下，使各地区城市环境治理效率的测度结果更具代表性和可比性。CCR模型得出的综合效率包含了规模效率部分，1984年，Banker、Charnes和Cooper三人在管理科学杂志上发表了《数据包络分析中技术和规模无效率估计的几个模型》一文，在CCR对偶模型的基础上增加了约束条件式[如式(2)所示]，提出了评价规模效率的DEA模型，模型被后人以三位作者的名字命名为BCC模型。BCC模型假设收益规模可变，计算出的技术效率排除了规模的影响，并提出了规模效率的计算方法[如式(3)所示]。CCR模型和BCC模型奠定了DEA的基础，为本文开展城市环境治理综合效率进一步研究保留了可供参考和分析的空间，包括本文在内的许多效率测度和效率优化研究均基于这两个模型展开。

(2)

(3)

(二)样本选择

在选取投入产出指标时，应当重点关注指标能否科学反映DMU的投入产出行为[10]，各个要素指标与环境治理行为的相关性方向应当一致。部分专家学者在经济学理论基础、投入产出指标框架和选择角度等方面的观点值得吸收借鉴。城市环境治理的投入要素需要能够衡量对改善城市环境、优化居民生活体验、推进公共环境设施建设的投入，城市环境治理的产出要素需要能够体现环境改善所带来的实际效果和对城市的影响。本文选取城市公用设施建设投资完成额、园林绿化投资额、市容环境卫生投资额作为投入要素指标，选取污水处理量、绿化覆盖面积、道路保洁面积作为产出要素指标。各指标及各指标的解释说明见表1。

表1 城市环境治理效率测度投入产出要素指标

根据数据包络分析法(DEA)分析经验，投入产出指标的数量需要与DMU数量相协调，DMU数量需要大于投入要素与产出要素数量乘积，或大于投入要素与产出要素数量之和的三倍，即如式(4)所示，其中：GDMU为DMU数量，m、n分别为投入、产出要素数量。

GDMU≥max{mn,3(m+n)}

(4)

如果不满足这个条件，很可能会导致大部分DMU甚至全部DMU结果一致，无法对DMU的效率进行对比和区分[11]，分析结果很可能会失真或失去代表意义，无法对实践产生科学的指导作用。

本文选择我国31个省(自治区、直辖市)以及全国合计作为DMU，按照DMU数量式(4)的要求，更能保证效率测度的科学性；通过数据库检索数据能够使数据收集更加准确高效。本文利用EPSDATA数据库整理得到的2019年31个省(自治区、直辖市)的投入产出要素指标数据以及全国合计数据共32组162个样本数据开展省际城市污染治理效率测度。

(三)效率测度

为了更加直观地判断和分析样本数据的总体情况，对城市环境治理投入产出要素进行整体把握，便于后续利用电脑分析软件进行运算，本文运用Microsoft Excel 2016表格软件对样本数据进行整理、分类和预处理，运用SPSS Statistics 21统计软件对样本数据进行描述性统计，结果如表2所示。

表2 省际城市环境治理投入产出要素描述性统计结果

由表2可知，样本数据中城市公用设施建设投资额、园林绿化投资额以及市容环境卫生投资额三个投入指标，污水处理量、绿化覆盖面积以及道路清扫保洁面积三个产出指标的最大值与最小值之间差异较大，城市公用设施建设投资额的最大值为 19 684 223 万元是最小值 21 599 万元的近911倍；标准差较高，不同省份之间2019年的城市环境治理投入和产出情况均存在较大差异。不同省份城市环境治理投入产出指标的平均值均大于中位数，样本数据中偏大数据较多，可见所选择的31个省(自治区、直辖市)环境治理整体水平较高，尽管区域间差异较大，但低水平地区仍是少数，部分地区表现相对更加优秀。

由于通过DEA进行效率测度需要对大量数据进行复杂计算，同时还需要具备一定的线性规划基础，本文运用成刚博士开发的MaxDEA Basic 8.3中文分析软件展开省际城市环境治理效率测度，尽量避免因操作失误而产生数据处理错误，保证分析结果的科学性，效率测度结果如表3所示。综合技术效率、纯技术效率以及规模效率值在0～1之间，效率值越高，则说明其相对效率越高，当DMU的效率值为1时，说明该DMU在效率对比中投入最少、产出最多，实现了环境治理的充分实施；当多个DMU效率值为1时，说明这些DMU的相对效率均最高，城市环境治理的投入产出水平位于DEA前沿，达到DEA有效。

表3 省际城市及全国城市环境治理效率测度结果

从表3中可以看出，吉林、辽宁、宁夏及西藏的综合技术效率和规模效率为1，广东、湖南、吉林、辽宁、宁夏、山东、西藏及全国整体的纯技术效率为1。技术效率达到1的DMU数量并未超过总数量的一半，从DEA有效的角度而言，达到了判断相对技术效率表现优秀DMU的目的，本次测度的运算方法和要素选择是科学的，能够实现有效的效率测度。贵州、海南、青海规模报酬递增，吉林、辽宁、宁夏、西藏规模报酬不变，其他地区规模报酬递减。尤其需要关注的是全国整体的城市环境治理综合技术效率为0.2387，纯技术效率为1，规模效率为0.2387。本文所选择的31个省(自治区、直辖市)中有13个区域的综合技术效率、24个区域的纯技术效率低于全国整体水平，所有区域的规模效率均高于全国整体水平，这主要是由于全国城市环境治理活动的规模必然大于各地区城市环境治理活动的规模，受到表现较差地区的影响，定将落后于每个单独测度的地区，此项测度结果符合实际情况与大众认知。

(四)结果评价

1.各地区城市发展不平衡，环境治理效率差异较大。由表2数据可知，省际城市公用设施建设投资额的最大值与最小值之间相差近911倍，道路清扫保洁面积的最大值与最小值之间相差近60倍；城市环境治理综合技术效率最低的江西效率值仅为0.077，与效率相对表现优秀地区尚有巨大差距。这是因为我国区域间社会环境和经济发展水平不平衡，不同地区的经济基础、城市发展传统、风俗习惯以及居民生活意识均有较大不同。城市环境治理的确需要由政府主导实施，但环境治理活动需要因时因地制宜，在进行环境治理过程中需要充分发动当地居民积极性，因而城市环境治理工作需要结合当地经济社会发展状态方可取得预期效果。

2.吉林、辽宁、宁夏、西藏的城市环境治理综合效率表现相对较好，城市环境治理综合技术效率、纯技术效率和规模效率均为1，其资源配置能力与利用效率在综合衡量下实现了技术有效，表明四地区的城市环境治理工作相对出色，其治理体系、治理能力、治理理念均表现较好。这可能是因为吉林、辽宁地处东北老工业基地，城市发展较早，具备城市环境治理的资源条件；国有企业在东北地区的发展具有社会环境优势，已经涉及到城市运行的各个方面，使吉林、辽宁利用国有企业的巨大影响力，能够迅速推动城市环境治理工作。宁夏、西藏地区是少数民族聚居区，分布有大片自然保护区，自然条件优越，但由于身处内陆，经济基础较差，城市发展相对落后，但这从另一方面为城市环境保护和治理创造了更加便利的条件，在城市发展过程中能够实现更加科学的规划，形成更具前瞻性的环境保护理念，为城市环境治理效率的优化奠定了坚实基础。

广东、湖南、山东的城市环境治理纯技术效率表现相对较好，城市环境治理纯技术效率为1，表明三地的城市环境治理制度相对科学，管理水平相对较高，建立了相对科学的城市环境治理制度体系。这可能是因为广东经济相对较发达，地处改革开放的最前沿，城市规划相对严谨，城市环境保护治理机制更加完善；山东地处东部沿海地区，对环境的敏感度更高，环境保护意识更强，开发利用节能减排技术的积极性更高；湖南境内的洞庭湖是中南地区重要的水源地，是中央生态环境保护督察组的重点关注区域，其城市环境治理也面临较大的政策和舆论压力，使其重视城市环境治理工作，积极提升生态环境保护治理水平。

3.贵州、海南、青海的规模经济现象相对明显，城市环境治理产出要素的增长水平高于投入要素的增长水平。在一般情况下，DMU的规模报酬会先后经历规模报酬递增、规模报酬不变和规模报酬递减三个阶段，当规模报酬不变时，往往代表其处在递增和递减之间临界点，规模相对处在最佳状态。贵州的综合技术效率为0.5192，纯技术效率为0.5279，规模效率为0.9835；海南的综合技术效率为0.6380，纯技术效率为0.6982，规模效率为0.9138；青海的综合技术效率为0.2338，纯技术效率为0.2885，规模效率为0.8104，三地的综合技术效率差别较大且整体水平不高，尤其是青海甚至低于全国整体水平，但均处于规模报酬递增阶段。这体现出三地在城市环境治理效率优化方面具备较大潜力，正在采取措施提升城市环境治理水平、改善资源配置和管理能力，以厚积薄发、后发先至之势取得了一定成果，因而呈现出规模报酬递增趋势。

五、城市环境治理效率优化路径

(一)细化环境治理投入方向，确保专款专用

各级财政投入是城市环境治理的主要资金来源，制定科学的财政投入方向和严谨的财政资金使用规划，政府财政投入向环境治理相对倾斜，对城市环境治理效率的提高具有积极作用。充足的资金投入是实现环境科学治理的有效保障，各地区在制定城市环境治理有关财政预算时，应当细化环境治理的具体投入方向，将财政资金真正用到实处，通过财政资金的投入来引导城市环境治理工作。城市环境治理涉及面较广，需要多个部门协调配合，只有细化资金投入才能明确权责划分，提高环境治理效率。在当前全球经济下行趋势明显，我国经济社会发展进入新常态的背景下，要加强对财政资金尤其是环境治理资金的审计，利用信息化手段监测和记录财政支出绩效，确保财政资金的专款专用，坚决杜绝不按时拨付环境治理资金、将资金挪作他用等违规行为。

(二)积极吸收和引进先进环境治理技术

各地方政府应当积极吸收和引进先进环境治理技术，不但要推动先进科学技术在节能减排中的应用，而且要积极引入前沿性的管理模式和先进实践经验；不但要促进现有技术在当地环境治理过程中的推广，而且要制定优惠政策，鼓励新技术的开发，促使社会公众逐渐认可和接受最佳经济可行技术。在直接政府行为可能会对市场经济健康发展造成影响的情况下，地方政府可以将政府资金投入到公益基金、环保社会组织或公益NGO，通过市场经济手段间接引导企业和个人提高资源节约能力和降低污染排放水平。由于各地城市发展模式和水平存在差异，相关环境治理技术在不同地区的应用模式各不相同，各地在应用环境治理技术的同时，应当重视整理和总结经验教训，形成典型环境治理模式向全国推广，使效率相对先进地区能够发挥对效率相对落后地区的辐射带动作用，最终实现全国整体环境治理效率的优化和改善。

(三)探索政府主导、全民参与的综合治理模式

由政府主导开展城市环境治理已经成为世界城市规划和公共管理的主流思想，但城市环境治理效率的改善不能仅仅依靠政府行为，各地应当动员社会公众参与环境保护，加强环境知识宣传，推动居民树立环保意识，积极探索建立政府主导、全民参与的城市环境综合治理模式。政府可以采用购买服务的方式来开展环境治理，充分动员社会组织、企业以及个人投入到环境保护和城市管理之中。除政府以外，企业拥有较强的资金实力，出于自身发展需要对改善周边环境的需求更加强烈，政府应当重视企业对城市环境改善的积极作用，为企业履行社会责任创造良好的条件。同时，应当规范社会公众的经济行为，探索建立和规范环境市场，形成多元化的投入体系，通过市场调节推动社会组织、企业和个人自发保护环境、治理环境。

(四)根据城市发展水平制定环境治理规划

在经济的传导效应下，城市经济社会发展情况与其环境治理行为之间会产生时空差异，优化城市环境治理效率需要推进经济社会发展与环境治理行为相协调。正确认识并分析城市经济社会发展趋势，科学制定环境治理规划，不但要对当前城市发展情况进行分析，而且要对今后一定时期的城市发展空间进行预测，使规划更具前瞻性。只有将城市环境治理规划与城市发展规划相结合，才能真正使城市环境治理发挥最大作用。各地方政府既是环境治理的实施主体，同时也是效率评价方和规划制定方，既是“运动员”又是“裁判员”，这样不利于从公正客观的角度实现城市环境治理的评价与效率优化。应当引入第三方专业效率评价机构和规划机构，从社会公众和专业认知的角度对政府行为进行评价并提供建设性意见，为环境治理规划的制定和执行提供决策参考。