黄河流域经济高质量发展水平综合评价——基于BP神经网络模型分析

张俐圆

甘肃政法大学，甘肃 兰州 730030

一、引言

党的十八大以来，习近平总书记一直关心黄河流域的生态保护和高质量发展，多次奔赴沿黄九省区考察调研。2019年黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略。鉴于黄河流域的重要作用与地位，沿黄九省区需协同配合共同推动全流域高质量发展，将黄河流域打造成我国生态文明建设与流域绿色协调发展的重要引领区。学术界越来越多的学者聚焦黄河流域经济发展问题，测度黄河流域经济高质量发展水平，为推进黄河战略的实施提供了借鉴。

经济评价系统具有复杂性、动态性的特点，这决定了在对经济高质量发展水平进行测度时受到很多非线性、不确定性因素的影响。因此，需要人为确定各项指标权重的评价方法易受到人为主观因素的影响，不能很好地体现指标的公平性。人工神经网的发展及应用为解决这一难题提供了方向。20世纪80年代，我国掀起了对人工神经网络研究的热潮，研究工作也取得了很大的进展，其在模式识别、医学、经济等领域表现出良好的智能特性（汤素丽和罗宇锋，2009；毛健等，2011）。BP（Back-propagation）神经网络是应用最广泛的神经网络，具有自学习、自适应、非线性的特点，能够有效地在任意数值上逼近时间序列内难以定量描述的非线性关系，可以灵活地对多个未知系数进行建模，使得评价过程更具有科学性和可靠性（刘冰和郭海霞，2014）。因而，一些学者在对经济高质量发展进行研究时使用了BP神经网络模型，以期得到更为客观的实证结果。如朱彬（2020）应用BP神经网络对中国经济高质量发展水平进行了测度；李梦欣和任保平（2019）将层次分析法和BP神经网络相结合，对中国高质量发展的现状进行了判断和评价。

BP神经网络在经济评价研究中的应用愈加广泛和成熟，但在对黄河流域的研究中采用BP神经网络模型进行分析的文章相对较少。因此，本文在前人研究的基础上，从经济效益、创新发展、人民生活、可持续发展四个维度构建了经济高质量发展指标评价体系，使用BP神经网络模型对黄河流域九省区2009-2018年的经济高质量发展水平进行了综合评价。又因黄河流域东西跨度大、地域之间经济发展不平衡、经济评价指标多，直接使用未经处理的原始数据极易使网络模型无法收敛或陷入局部最优值。为了提高网络模型的稳定性，本文对原始数据进行了归一化去量纲处理。

二、经济高质量发展指标体系构建

因高质量发展的多维属性，学者们从不同的维度构建了其评价指标体系。本文在中国知网数据库中检索出17篇黄河国家战略落地实施以来有关该流域高质量水平评价的文献，并对这17篇文献构建经济高质量发展评价指标体系的维度进行了汇总，如表1所示。

表1 黄河流域经济高质量发展评价指标体系构建维度汇总

本文结合黄河流域高质量发展的战略要求，按照综合性、科学性、客观性、代表性、可获得性的原则，在黄顺春和邓文德（2020）以及张云云等（2019）研究的基础上，从经济效益、创新发展、人民生活、可持续发展四个维度构建了经济高质量发展评价体系，如表2所示。

表2 经济质量发展水平评价体系

1.经济效益体现的是投入与产出的关系。在经济效益这一层面上：人均地区生产总值（万元/人）反映社会的发展水平和发展程度，地方一般公共预算收入/GDP（%）反映为经济社会加快发展可提供的财力保障，全社会固定资产投资/GDP（%）反映投资对GDP的拉动能力，第三产业/GDP（%）反映产业结构和质量。

2.创新引领经济高质量发展。在创新发展这一层面上：R&D经费支出/GDP（%）和R&D人员全时当量（人/年）反映科技创新投入水平，技术市场成交额/GDP（%）和国内发明专利申请授权数（件）反映科技创新产出水平。

3.“十四五”时期经济社会发展指导思想是 “以满足人民日益增长的美好生活需要为根本目的”。在人民生活这一层面上：全体居民人均可支配收入（万元/人）和城镇登记失业率（%）反映居民生活质量，城乡居民人均可支配收入比（%）反映城乡居民生活水平差距。

4.高质量发展阶段要求经济发展与生态环境保护需协同共进。在可持续发展这一层面上：建成区绿化覆盖率（%）反映人民居住环境，单位GDP能耗（吨标准煤/万元）反映经济结构和能源利用效率。

三、经济高质量发展评价

（一）研究范围及数据处理

参照覃成林和李敏纳（2010）“以自然黄河流域范围为基础、尽可能保持地区级行政区划单元的完整性、考虑地区社会经济发展与黄河的直接关联性”三条原则，以及水利部黄河委员会划定的黄河流域的范围，考虑到本文研究的核心为黄河流域经济高质量发展，因而选取的研究范围为黄河干流所流经的山东省、河南省、山西省、陕西省、宁夏回族自治区、四川省、青海省、甘肃省和内蒙古自治区九个省区。

本文以沿黄九省区为研究对象，以2009-2018年为研究时间段，相关数据主要来自历年《中国统计年鉴》、《中国科技统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》以及各省区相关年鉴。由于各指标的量纲不同，且不同省区的各指标之间差距较大，为避免直接输入原始数据致使网络模型无法收敛或陷入局部最优值，因此本文采用归一化法对相关数据进行去量纲处理，将数据转化为之间的实数。

rij是去量纲后的标准值，xij表示i地区第j个指标的原始数据。各指标原始数据经处理后，rij越大表示i地区第j个指标的水平越高。

（二）BP神经网络模型设计

本文构建了一个三层BP神经网络模型，网络参数设置如表3所示，拓扑结构如图1所示。将经济效益、创新发展、人民生活、可持续发展四个维度13个基础指标的数据作为输入变量，经济高质量发展水平作为输出变量。

图1 BP神经网络拓扑结构

表3 BP神经网络参数设置

将13个基础指标的分级标准作为样本输入，经济高质量发展水平评价级别作为样本输出。考虑到各指标数据的分布形态多为偏态分布，因此本文参考麻永健（2006）的文章，采用自然断点分级法对数据进行等级划分，将经济发展水平分为5个等级，如表4所示。使用样本数据将网络训练至要求精度达标后，将去量纲后的各项指标数据输入网络，得出黄河流域九省区经济高质量发展水平的BP评价值，其取值范围为[0，5]。

表4 2018年黄河流域九省区经济高发展水平BP神经网络模型评价标准（因篇幅有限，仅展示部分年份数据）

四、评价结果分析

基于上述分析，对黄河流域九省区2009-2018年的经济高质量发展水平进行综合评价，结果如表5、表6及图2所示。

图2 黄河流域九省区经济高质量发展水平综合得分时序图

表5 2009-2018年黄河流域九省区经济高质量发展水平综合得分

表6 2009-2018年黄河流域九省区经济高质量发展水平排序

（一）黄河流域九省区经济高质量发展水平空间格局演化

在2009-2018年黄河流域九省区经济高质量发展水平排序中，山东和陕西稳居第一名和第二名的位置，其经济高质量发展水平明显优于其他省份。内蒙古、河南、四川、甘肃、青海的经济发展质量在黄河流域属于中等水平，与山东、陕西仍旧有很大的差距，但这一差距有逐渐缩小趋势。山西和宁夏的经济高质量发展水平虽不高，但有很大的提升空间。流域内经济高质量发展水平在空间上呈现“两边高、中间低”的格局。

（二）黄河流域九省区经济高质量发展水平时序演化

2009-2018年黄河流域内九省区经济高质量发展水平的时序演化大致可分为三类。

第一类为发展水平稳定组，包括内蒙古、山东、陕西、宁夏。山东拥有优越的地理位置，陕西作为西北地区的龙头省份，本身就具有明显的发展优势，两省经济运行总体保持稳中有进、稳中提质、稳中向好、经济健康平稳增长的态势。内蒙古、宁夏虽在流域内经济高质量发展处于中下水平，但少数民族政策的扶持为两省经济的平稳发展提供了有力制度保障。

第二类为发展水平下降组，包括山西、甘肃。山西的经济高质量发展水平呈现先升后降的趋势。作为老工业基地，煤炭工业为山西的经济发展做了巨大贡献，但随着中国经济从高速增长向高质量发展转变，主导产业单一、经济结构不合理、高度依赖资源等诸多资源型经济的典型“弊端”成为山西经济转型的阻碍。甘肃经济高质量发展水平在2009-2016年保持稳定，但2017年下降幅度较大。由甘肃省统计局发布的省级分析文章 《全省项目建设趋缓 投资呈下降态势》可知，2017年受实体经济增长乏力、建设资金相对趋紧、企业投资意愿不强等因素的影响，全省固定资产投资增速持续回落，工业投资萎缩54.9%，基建投资萎缩42.2%，产业就业人数持续减少，实体经济没有得到实质改善，政府财政压力持续扩大，使得2017年甘肃经济高质量发展水平骤降。

第三类为发展水平上升组，包括河南、四川、青海。河南经济高质量发展水平在2009-2016年保持稳定，2017年快速提升。2014年发挥优势着力打好“四张牌”政策和2017年“三区一群”国家战略的落地为河南经济发展注入强劲的动力。四川经济高质量发展水平在2011年后进入稳步上升阶段。“十二五”以来，四川抢抓“一带一路”建设、长江经济带、西部大开发等国家重大战略机遇，从内陆腹地变为对外开放的前沿。全省城乡区域发展日趋协调、产业结构持续优化、发展动能不断增强、民生保障有力有效，四川逐步向高质量强省跨越。青海作为“三江之源”“中华水塔”和国家重要的生态安全屏障，当地政府不断深化对青海生态功能和地位的认识，主动调整发展战略，转变发展方式，从“生态立省”到“打造生态文明先行区”再到“要立足于生态保护优先”，从省情出发积极探索高质量发展之路。

五、结论与展望

（一）结论

本文从经济效益、创新发展、人民生活、可持续发展四个维度构建了经济高质量发展评价体系，运用BP神经网络模型对2009-2018年黄河流域九省区的经济高质量发展水平进行了综合评价，得出以下结论：

1.黄河流域内经济高质量发展水平地区差异显著

黄河流域横跨我国北方东、中、西三大地理阶梯，流域内部发展差距较大。省际协同、城市群等的经济协同必将成为缩小东、中、西部各省份间发展差距，实现黄河流域高质量发展的重要政策载体 （王瑞莉等，2021）。加强沿黄省区的交流协作，搭建合作共享共赢平台，将为黄河流域助推“双循环”、实现高质量发展增添新的动力。如山东牵头建立黄河流域区域性中心城市发展联盟，有利于推动陆海统筹、河海联动，高效配置要素资源，服务和带动黄河流域协同发展、开放发展。2021年4月，兰州与西宁两市科技局签署 《深化科技战略合作协议》。此次签约将推进《兰州—西宁城市群发展规划》落实，是深化兰西城市群合作共赢的重要举措，必将有效推进两城科技方面融合发展。

2.以产业结构优化推动高质量发展

长期以来在粗放型发展方式的影响下，黄河流域产业发展也较为粗放，产业层次较低、资源消耗过大、创新能力较弱等，都严重影响到了黄河流域的高质量发展，优化黄河流域产业结构迫在眉睫。张瑞等（2020）的研究得出：优化升级产业结构能够推动高质量发展，但产业结构的合理化和高级化针对不同的地区有不同的经济效果，产业结构合理化对资源型和流域内中下游城市起到促进作用，但对非资源型和流域内上游城市则起到抑制作用，而产业结构高级化对全流域高质量发展有显著的驱动作用。因此黄河流域产业结构升级应根据流域内不同区域的发展水平、发展方向有针对性的选择适合的优化方式，因势利导，因地制宜。黄河上游的生态战略地位十分突出，上游地区应增强上游意识，坚持生态优先、绿色发展为导向，大力推进生态修复和建设工程，发展绿色产业，实现黄河流域上游地区经济社会发展与生态环境保护协同发展。中下游地区应以促进产业升级为重点，带动结构调整优化，对于优势传统产业应积极进行科学改造升级，强化科技创新，对于落后产能加快淘汰，推动产业结构合理化和高级化。同时，黄河流域应加快第五点移动通信、工业互联网、大数据中心等新型基础设施系统的布局和建设，利用数字经济、智能制造等新经济加快产业结构向高级化、智能化和绿色化转变。

（二）研究展望

1.指标选取应具有时序性和动态性

经济高质量发展具有长期性，不同阶段的发展重点不同，因此经济高质量发展评价体系的构建也应体现时代的变化和需要。在开放条件发生重大积极变化的背景下，我国“一带一路”建设、长江经济带的发展、新时代西部大开发等国家战略，着力打造立体全面的开放格局，加快建设内陆开放经济新高地，为黄河流域中西部地区加快发展提供新的强大动力。因此，可在经济效益层面增加外贸依存度、外资依存度等指标，对衡量该地区对外开放程度具有重要意义。2021年1月黄河局召开第一次局长会议，研究推动黄河流域生态保护和高质量发展重点工作，强调要抓住超载地区、污染严重的省界地区强化监督管理，紧盯流域重大生态问题、久拖不决的问题，坚持“三水”统筹系统进行问题解决。根据2021年的发展要求，可在可持续发展层面增加单位产出工业废水排放量、单位产出固定废物排放量、环境治理投资占GDP比重等生态环境质量的考核指标，为生态保护与经济高质量协同发展提供理论基础。

2.不同研究区域的经济评价指标应具有特殊性

黄河流域各省区各城市具有不同的优劣势，高质量发展的侧重点也具有特殊性，不同区域根据当地实际情况结合国家政策和定位制定相应的指标体系，以更能展现该地区的长处和短处，推动区域经济高质量发展。作为沿海省份的山东和作为丝绸之路经济带建设新起点省份的陕西可侧重于对外开放水平的考核，作为文化大省河南可增加文化竞争力指标的测算，以其独特的文化意义和价值提高文化软实力，在知识经济背景下增强地区整体竞争力，促进该区域高质量发展。