基于AHP和PCA的熵组合权重的广东农垦可持续发展评价①

赵庆伟 周远扬 张艳 熊瑞权③

（1广东省农业科学院农业经济与信息研究所 广东 广州 510640；2广东省农科院彩田农业科技信息有限责任公司 广东 广州 510640；3农业农村部华南都市农业重点实验室 广东 广州 510640）

农垦作为我国一个特殊的经济社会系统，是一个既包含经济功能，又包含社会功能甚至国防功能的复合性体系，兼具国有企业特性，是我国农业农村经济的重要组成部分和现代农业的“排头兵”。农垦是推进中国特色新型农业现代化的重要力量，在发展现代农业中发挥示范带动作用，因而，农垦发展一直是党中央关注的热点［1］。广东农垦作为我国农垦的重要组成部分，在推动广东农业现代化和乡村振兴中发挥着重要作用，广东农垦可持续发展直接关系到广东农业现代化实现和乡村振兴战略的顺利实施，因此，有必要对其进行深入研究。

目前，农垦的研究主要集中在体制改革、品牌建设及相关定性研究方面，从企业层面进行可持续发展的研究比较少。刘贞平等［2］对广东农垦国有农场经营管理体制改革现状进行了研究并提出了对策建议；黄冠等［3］对广东农垦国有农场公司制改造进行对策研究，提出了国有农场公司制改造的特殊性，并据此提出相关建议；金晗［4］通过分析广东农垦农产品品牌现状，找出存在的问题，提出了品牌建设一些发展策略；劳秀霞［5］对粤港澳大湾区背景下，广东农垦品牌提升进行了相关研究；曹璨运［6］用SWOT法对黑龙江农垦尖山农场绿色产业规划进行了研究；曾梦玲等［7］运用AHP法对湖北农垦农业现代化水平及其制约因素进行了相关研究；邹积慧［8］从7个方面对黑龙江垦区农业可持续发展的创新问题进行了研究。

1980年，《世界自然保护大纲》首次提出“可持续发展”这一概念，是“可持续性”“持续发展”的结合［9］。可持续发展是一种新的发展思想和科学理论［10］，经过多年发展，可持续发展思想和理念在世界范围内得到普遍认同和广泛应用。世界自然保护联盟发布的《世界保护战略：可持续发展的生命资源保护》认为，可持续发展必须考虑到社会、生态以及经济因素［11］。目前，已有的可持续发展综合评价方法主要分为两类：主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法主要包括层次分析法（AHP）、专家打分法、模糊综合评价法等，这类方法是以评价者经验来人为确定各指标权重的方法，主要依靠专家个人经验判断，由于价值判断标准因人而异，故对专家专业知识和经验等要求较高。客观赋权法主要包括熵值法、主成分分析法（PCA）等。这类方法是通过统计方法对指标初始数据进行分析处理后获得权重的方法，确定权重主要根据指标间的相关系数，克服了人为主观因素，消除指标样本间相关关系，提取少量有代表性指标的同时又能保持样本主要信息［12］，但当研究对象较为复杂或需要根据实际情况灵活变动时运算量会比较大，难以客观全面反映评价对象［13］。总之，不同方法各有优劣，仅使用单一方法往往不能准确进行客观地评价［14］。因此，有必要结合主观赋权法和客观赋权法，利用指标中参与评价者的主观经验判断和评价指标原始值的客观信息差异，比较全面利用权数信息，实现评价结果的客观科学［15］。

目前关于农垦可持续发展的研究较少，尤其从企业角度、采用主客观赋权法相结合进行可持续发展的研究更少。因此，采用层次分析法与主成分分析法相结合，即基于AHP‐PCA的熵组合权重方法对广东农垦可持续发展进行研究，以最小信息熵权重组合计算综合权重，结合了主观赋权法与客观赋权法，既可以利用AHP法发挥专家丰富的经验判断，根据不同时期研究对象作出更客观、科学的评价，提高评价的针对性和可靠性，又可以运用PCA法通过数理统计，使评价更为客观。

1 研究对象概况

广东省农垦集团公司（简称“广东农垦”）前身是华南垦殖局，主要从事国家战略资源和城市安全食品的生产和经营。经过60多年发展，广东农垦建成一批现代化的国有农场和重要农产品生产基地，培育了1家上市公司、12家国家及省级重点农业龙头企业，是我国现代农业走出去发展的排头兵，是广东乃至全国推进现代农业发展、实施乡村振兴的重要力量。

截至2019年底，广东农垦拥有土地面积22.31万hm2，人口39.19万，下辖湛江、茂名、阳江、揭阳、汕尾5个二级农垦集团公司。2019年，广东农垦生产总值191.96亿元，营业收入235.14亿元，利税总额9.55亿元，利润总额3.69亿元，拥有科技人员447人，科研机构（单位）49个，科研经费投入5 720万元。近年来，广东农垦根据中央、广东省改革文件精神，不断深化改革，2020年基本完成垦区全民所有制公司制改革，垦区全民所有制企业已基本改制为按《公司法》注册登记的有限责任公司。

2 广东农垦可持续发展评价指标体系的构建

2.1 指标体系构建的总体思路

要对广东农垦可持续发展进行准确、客观评价，就需要首先明确可持续发展评价系统结构和研究对象特征，通过AHP法和专家咨询法等构建广东农垦可持续发展评价指标体系。通过文献研究，对可持续发展等概念进行梳理、明确其定义内涵，并整理出国内外已有的、通用的可持续发展指标，结合指标选取原则对指标进行归类整理；其次，结合农垦作为特殊经济社会系统特点，找出影响广东农垦可持续发展主导因子，筛选出适合的评价指标，并根据专家意见对指标体系进行修改、完善，进而构建出广东农垦可持续发展总体评价体系。

2.2 指标体系构建的原则及评价内容

为更好构建科学的评价指标体系，指标选取应遵循代表性、针对性、层次性、可量化、可获得性等原则，同时由于可持续发展系统是一个综合复杂系统，应采用整体思维与方法。广东农垦可持续发展评价也是系统工程，需要运用整体思维对系统中的组成要素进行研究。基于上述论述，并结合学术界已有的可持续发展评价模型研究成果，可知广东农垦可持续发展系统一般包括经济可持续发展、技术创新可持续发展、竞争优势可持续发展、资源环境可持续发展等方面内容。

2.3 指标选取

从经济可持续发展能力方面对广东农垦进行可持续发展评价时，除应包含营业收入、利润总额等经济指标外，还应包含纳税额、垦区生产总值、在岗职工人数、在岗职工年均收入等反映社会功能的指标；技术创新可持续发展能力方面，主要选取科技人员数量、科研机构个数、科技经费、国家科技项目经费比例、实验地面积等指标；竞争优势可持续发展能力和资源环境可持续发展能力方面，由于广东农垦属于大型国有企业，并且拥有大量土地资源、种植业是基础性产业，对其进行可持续评价时不仅要包括固定资产净值、省级荣誉称号产品、出口创汇金额等指标，还应包括农业机械总动力、耕地机耕率、现代农业产业园区数量、有效灌溉率、农膜使用量、农用化肥施用强度（折纯）、造林育苗面积、耕地保有率等既满足自身可持续发展要求，又体现推进农业现代化、节能减排、生态环保、碳中和等社会功能的指标。

2.4 评价指标体系

根据可持续发展内涵及指标体系构建思路，设计了包含经济可持续发展、技术创新可持续发展、竞争优势可持续发展、资源环境可持续发展4个准则层和22个指标的广东农垦可持续发展评价指标体系总体框架（见图1）。

图1 广东农垦可持续发展评价指标体系总体框架图

评价指标体系分为三个层次，其中目标层为指标体系的最高层，通常为研究对象的最终目标；准则层是由一个或多个层次组成，而指标层即指标体系的最下层，是为达到目标而选取的各种指标、措施等。

2.5 数据处理

基础数据主要来源于《广东农村统计年鉴》（2016～2020年），主要包括2015～2019年社会经济数据、科技数据、资源环境数据。由于各指标量纲存在差异，为消除影响，对这些指标数据进行无量纲处理，计算各指标的标准化值。因指标存在正逆向之分，首先对数据采用极值法进行标准化处理。

极值法处理后的标准化值详见表1。

表1 广东农垦可持续发展评价指标的标准化值

3 权重计算及评价模型

3.1 基于AHP和PCA的熵组合权重计算

由于指标体系中各项指标对农垦可持续发展的重要性不同，所以需要确定各指标权重。采用层次分析法（AHP）和主成分分析法（PCA）相结合对指标权重进行赋值，即先通过层次分析法计算各指标的主观权重W1i（i=1，2，…，n），然后通过主成分分析法计算出各指标的客观权重W2i（i=1，2，…，n），最后通过最小信息熵权重组合得到最终权重。

3.1.1 AHP法指标权重赋值

AHP法主要步骤包括构建递阶层次结构模型、构造判断矩阵、赋值等。在农垦可持续发展评价指标体系中，每个因素与下一层因素构成一个子区域，内部各因素构造若干个重要性判断矩阵。根据所构建的指标体系模型运用YAAHP V12.5软件生成问卷调查表，然后邀请涵盖农业经济、企业管理、可持续发展等研究方向的10位专家填写调查问卷，将各因素相对重要性给予定量化。

假设总目标层因素Ek与下层因素Q1、Q2、Q3……Qn有联系，重要性判断矩阵如下表2所示。其中，Qij代表相对于Ek来说下一层Qi和Qj相对重要程度的数值表现。

表2 因素相对重要性判断矩阵

一般因素相对重要性的判断尺度采用1‐9比率标度法，具体如表3所示。

表3 因素相对重要性标度

本研究共发放10份专家调查问卷，回收问卷10份，回收率100%。通过软件分析处理，发现共有9位专家的判断矩阵通过了一致性检验。运用YAAHPV12.5软件分别计算各层集结后的判断矩阵权重，并对各判断矩阵进行一致性检验、层次单排序判断和层次总排序，最后得出各指标权重结果（图2），采用YAAHPV12.5软件处理数据。

图2 基于AHP法的广东农垦可持续发展评价体系指标权重条形图

3.1.2 PCA法指标权重赋值

评价广东农垦可持续发展能力时，构建的可持续发展评价指标体系包括4个准则层和22个统计指标，指标间可能有信息重叠。根据PCA原理，应减少评价指标的数据维数，提高评价科学性和效率［16］。主成分分析步骤如下［17］。

①建立m个年份n个指标的原始数据矩阵X。X=(Xij)m×n，i=1，2…，m，j=1，2…，n。其中，i代表时间，j代表指标。

②数据标准化。由于指标量纲不同，需要对原始值进行标准化处理，标准化计算公式为，

式（3）中，Yij，Xij分别为指标标准化值和原始值，xij，ej分别为第j个变量的平均值和标准差。

③计算指标相关系数矩阵Rn*m，通过特征方程|R‐λ|=0计算特征值λ，并计算出特征向量μ。

④求方差贡献率和累积方差贡献率。取特征值大于1、累积方差贡献率80%以上作为主成分。

⑤计算主成分载荷。

式（4）中，Si为第i年主成分因子得分，yij为评价指标标准化数据，μj为各指标特征向量。

对各指标原始值用极值法进行标准化处理后，采用SPSS软件用主成分分析法计算各指标权重，选取特征值λ＞1，累计贡献率＞80%的主成分（表4）作为研究可持续发展的主导因素，并得到各成分矩阵、成份得分系数矩阵等，进而计算出各指标因子权重（图3）。

表4 主成分的特征值、贡献率和累计贡献率

图3 基于PCA法的广东农垦可持续发展评价体系指标权重条形图

3.1.3 基于AHP和PCA的熵组合权重

基于AHP法计算出的各指标主观权重W1i（i=1，2，…，n）和PCA法计算出各指标的客观权重W2i（i=1，2，…，n），可计算组合权重Wi（i=1，2，…，n），W1i、W2i越接近越好［18］。依据最小信息熵原理［19］：

应用拉格朗日乘法，可得：

说明在所有符合式（7）的组合分配权重中，采用几何平均数需要的信息量最少，而其他情况都会增加没有获取的其他信息［19］，得到各指标的组合权重，详见图4：

图4可知，权重排名前五的指标分别是科技经费、科技人员数量、在岗职工年均收入、利润总额、农膜使用量，说明这类指标对广东农垦可持续发展起重要作用。同时，从二级指标权重来看，经济可持续发展能力、技术创新可持续发展能力、竞争优势可持续发展能力、资源环境可持续发展能力权重分别为0.274、0.239、0.227、0.260，差异不大。

3.2 综合评价模型

采用综合评分法，把每指标逐级合成一个数值进行综合评价，即把属性和量纲不同的各指标值通过极值法计算出各个指标的指标得分，然后将各项评价指标得分采用加权函数法进行合成。

式（8）中，Z为综合指数，Sk为指标层单项指标通过极值法计算的指数得分，Wk为该单项指标在指标层中的权重，最后计算出广东农垦各层次的评价指数。

4 结果与分析

根据各指标标准化值、综合权重，构建综合评价模型，可计算出广东农垦各层次评价指数，详见表5。由图5可知，2015～2019年，经济可持续发展能力评价指数呈波浪式上升，2016、2018年评价指数降低，主要是由于当年营业收入和利润总额比上年减少，说明广东农垦经济平稳发展、盈利能力水平需进一步加强。2015～2019年，技术创新可持续发展能力评价指数呈V型变化，主要是由于当年科技经费减少导致2016、2017年评价指数有所下降，表明广东农垦科研经费需要持续稳定投入。2015～2019年，随着广东农垦农业现代化进程不断推进、品牌化建设不断加强，竞争优势可持续发展能力评价指数呈逐年平稳上升趋势。2015～2019年，资源环境可持续发展能力评价指数总体呈上升趋势，2017年有所下降，这主要是由于耕地保有率、农用化肥施用强度（折纯）引起，说明农垦资源环境生态保护工作应继续加强。

表5 广东农垦可持续发展评价指数

图5 2015～2019年广东农垦可持续发展二级指标评价指数曲线图

从图5～6可知，2015～2019年，虽然经济可持续发展能力评价指数呈波动式上升，技术创新可持续发展能力、资源环境可持续发展能力评价指数分别于2017、2018年有所下降，但广东农垦可持续发展综合评价指数整体仍然呈逐年上升趋势：即从2015年的28.80上升至2019年的84.63，其中2018、2019年增长较快，2018年增长较快主要是由于当年科技人员数量增长较多、科技经费投入较大、农用化肥施用强度降低较多引起；而2019年增长较快主要是由于当年利润总额及职工年均收入增长较多、农膜使用量减少较多引起的。结合广东农垦近年来稳步推进农垦改革，尤其是随着全面落实《中共广东省委广东省人民政府关于进一步推进广东农垦深化改革加快发展的实施意见》（粤发〔2017〕13号）、深化农垦管理体制和经营机制改革，加快了各类资源整合、经营机制创新和可持续能力提升，使2018年之后可持续发展综合评价指数提升速度明显加快，这也与2018年作为农垦改革“两个三年”任务、深化农垦改革发展综合示范和专项试点的收官之年相吻合。由此可见，近年来农垦改革对广东农垦可持续发展起到了积极促进作用，改革文件政策效应逐步释放。

图6 2015～2019年广东农垦可持续发展综合评价指数曲线图

5 发展建议

5.1 持续深化农垦改革，激发发展内生动力

改革是发展壮大农垦事业，更好发挥农垦促进经济社会发展及现代农业示范带动作用的必然要求。广东农垦应继续全面贯彻落实《中共中央国务院关于进一步推进农垦改革发展的意见》（中发〔2015〕33号）、《中共广东省委 广东省人民政府关于进一步推进广东农垦深化改革加快发展的实施意见》（粤发〔2017〕13号）文件精神，深化集团化企业化及运营机制改革，加快体制机制创新，进一步明确二级集团、产业集团、直属单位之间关系，使经营管理更为科学合理，提高决策管理效率。同时，适应新时代要求，深化垦区全民所有制公司制改革，加快建立现代企业制度，激发内生动力，调动各方积极性，提高广东农垦的核心竞争力，充分利用国内国际两个市场、两种资源，积极主动融入国内国际双循环，做大做强农垦事业，实现广东农垦高质量发展。

5.2 整合各类产业资源，培育经济发展新动能

广东农垦应聚焦国家战略资源与城市安全食品两大主业板块，加快垦区土地、科技、市场、医疗康养、旅游等资源的优化整合，集中力量做强做优做大主业板块和支撑板块上。转变发展模式，通过证券化、资产抵押、信托流转等方式，推进农垦土地资本化；通过农垦品牌建设和电商发展紧密结合，增强农垦发展活力；通过医疗康养产业，找准切入点，培育利润增长点，发展经济新动能，提升广东农垦发展潜力和市场竞争力。

5.3 坚持绿色生态理念，助力农垦可持续发展

广东农垦应践行绿水青山就是金山银山的发展理念，坚持绿色生态发展，强化农垦担当，打造生态农业产业，建设幸福美丽农垦。通过加强畜牧业废弃物综合治理及资源化利用体系建设，积极探索（林下）生态养殖，发展现代化无污染绿色养殖产业；加强环保等基础设施建设及维护，制定长效管理考核机制，完善农场人居环境整治，打造宜居生态社区；强化耕地保护，加快资源环境生态监控能力建设，减少化肥、农药、农膜使用量，优化产地环境，助力农垦可持续发展。

5.4 加大科研经费投入，提高农垦科技创新能力

目前，广东农垦仍然存在科技人才短缺、科研经费不足等问题，应持续加大科研经费投入力度，加强科技人才的引进或培育，建设主产业科技创新中心，开展产业技术研发，着力解决产业关键核心技术，提高农业科技自主创新能力。同时，应进一步完善垦区科研体系建设，加强与科研单位合作，培育核心技术、核心产品，增强农垦科研实力和影响力，提高市场核心竞争力。