黄河流域高质量发展水平时空演变与灰色关联分析——基于2000—2018年的实证

黄仁全

（1.西安外国语大学 经济金融学院，陕西 西安 710128；2.西安外国语大学 金融科技创新研究中心，陕西 西安 710128）

2019年9月18日，习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上指出：“黄河流域是我国重要的生态屏障和重要的经济地带，是打赢脱贫攻坚战的重要区域，在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位”。[1]当前，黄河流域生态环境脆弱、水资源保障形势严峻、区域发展质量有待提高等突出问题，成为全面打赢脱贫攻坚战、实现区域高质量协调发展的关键[2-3]。黄河流域高质量发展处于何种水平，在时间与空间上呈现出什么样的特点规律，有哪些因素制约着黄河流域的高质量发展等，是实现黄河流域高质量发展必须首先回答的问题。

目前，在黄河流域高质量发展水平测度方面，已经取得了一定成果。徐辉等[4]从经济发展、创新驱动、民生改善、环境状况和生态状况五个维度，构建了黄河流域高质量发展评价指标体系，通过研究表明黄河流域高质量发展水平基本呈现“两边高、中间低”的空间分布。张合林等[5]构建的指标体系包括经济高质量发展、社会高质量发展、环境高质量发展3个一级指标，研究结果显示：山东、河南、四川和陕西的高质量发展水平处于第一梯队，内蒙古和山西的高质量发展水平处于第二梯队，青海、宁夏和甘肃的高质量发展水平处于第三梯队。石涛[6]根据创新、协调、绿色、开放、共享新发展理念，构建了黄河流域经济高质量发展指数综合评价体系，研究发现科技创新对于黄河流域经济高质量发展具有重要作用。在高质量发展水平测度模型构建方面，上述研究运用熵值法确定指标权重，并构建黄河流域高质量发展综合水平评估模型。

总体来看，目前针对黄河流域高质量发展水平测度的研究还存在以下不足：一是指标体系构建的系统性不够，相关研究尚未系统全面体现黄河流域高质量发展内涵，特别是对科技创新在黄河流域高质量发展中的地位作用研究不够。本文从系统论角度出发，探索黄河流域经济发展、科技创新和生态环境三大系统相互作用原理，并在此基础上构建高质量发展水平评价指标体系。二是研究方法不够灵活且时间跨度短，部分研究仅从时间或空间单一维度探究黄河流域高质量发展呈现的特点规律，因指标体系的不同与时间跨度不一，得到的研究结论也各异。本文在同一指标体系下，采集2000—2018年黄河流域9省区数据，分别从时间与空间两个维度探索其高质量发展规律。三是目前相关研究成果仅根据黄河流域指标体系对发展水平进行测度，而未进一步挖掘研究指标之间的相互作用关系。本文运用灰色关联分析法，在黄河流域高质量发展水平测度基础上，研究不同指标之间的关联关系，从而分析制约高质量发展的关键因素。

1 黄河流域高质量发展评价指标体系

1.1 黄河流域高质量发展的内涵

习近平总书记多次指出，黄河流域高质量发展“要坚持绿水青山就是金山银山的理念，坚持生态优先、绿色发展”[1]。生态保护是黄河流域高质量发展的底线，良好的生态环境是黄河流域可持续发展的基础。因此，黄河流域的高质量发展是立足于生态环境保护基础上的发展，决不能走以牺牲生态环境为代价的发展老路。2020年4月，习近平总书记在陕西考察时指出：要围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链，推动经济高质量发展迈出更大步伐。总书记重要讲话高屋建瓴、内涵深刻，为黄河流域高质量发展指明了道路。黄河流域高质量发展是一个复杂的系统工程，从系统论角度出发，其内涵是包括经济发展、科技创新和生态环境等不同系统之间的协同发展[7]，如图1所示。

图1 黄河流域高质量发展三系统之间的关系

1.2 评价指标体系

基于黄河流域高质量发展内涵的理解，以经济发展为基础，科技创新为实现路径，同时黄河流域的高质量发展不能以牺牲生态环境为前提。按照客观性、全面性、系统性、数据可获得性的原则，本文构建了基于经济发展、科技创新和生态环境三个分系统的高质量发展评价指标体系[8-10]。将黄河流域高质量发展综合评价指标进行逐层分解，分别构建目标层、准则层与指标层，如表1所示。

1.3 数据来源

本文选取黄河流域9省区2000—2018年期间的数据，相关数据来源于：中国统计年鉴、黄河流域9省区统计年鉴、中国（黄河流域9省区）科技统计年鉴、中国林业和草原统计年鉴、中国环境年鉴、中国金融年鉴、Wind数据库、国家（黄河流域各省份）统计局官方网站以及部分期刊文献。其中，个别年份有数据缺失，采用插值法和趋势外推法获得。

2 黄河流域高质量发展水平测度模型

2.1 数据标准化

本文构建的黄河流域高质量发展评价指标体系较复杂，由于不同指标的量纲、数量级均存在差异，因此需要先对各指标进行标准化处理，以消除量纲对评价结果造成的影响。此外，考虑到各指标对子系统的两种作用[11-12]：即正向作用和负向作用，需要根据指标作用的不同采用不同的标准化方法，确定标准化的计算公式为：

表1 黄河流域高质量发展评价指标体系及权重

2.2 熵权法赋权

为了避免主观因素带来的偏差[13]，本文采用熵权法来分析各个指标间的相关程度，根据每个指标提供的信息量来决定指标权重。第i个地区（系统）的第j个指标对应的熵值为：

由此，得到第i个地区（系统）各个指标的信 息 熵 为(Hi1,Hi2,…,Hin)，各 指 标 熵 权 值 为：。设Wi为第i个地区（系统）各指标熵权值构成的熵权向量，记Wi=(wi1,wi2,…,win)，则黄河流域各指标综合权重为：

对此，黄河流域在第t期的综合评价模型为：

需要说明的是，上述模型为黄河流域高质量发展水平的时间测度模型，空间测度模型需要将下标j与t的含义互换，即j表示时间期数而t表示指标数量个数，计算方法相同。

2.3 灰色关联模型

为研究黄河流域高质量发展各系统及其指标之间相互作用关系，本文引入灰色关联模型。灰色关联分析以灰色系统理论为基础，利用序列曲线的几何相似程度来判断相应序列之间联系程度[14]。令为被解释变量构成的参考序列，影响系统行为的解释变量构成比较序列为期数），则二者关联系数为：

参考国内外学者针对关联度的分类方法[15-16]，将其分为四种类型：(0,0.35]为低关联，(0.35,0.65]为中等关联， (0.65,0.85]为较高关联，(0.85,1]为高关联。关联度值越大，关联关系越强，解释变量对被解释变量的解释作用越强，关联度值越小，关联关系越弱，解释变量对被解释变量的解释作用越弱。

3 实证分析

3.1 空间演变

2000—2018年期间，黄河流域9省区高质量发展水平空间测度结果如表2所示。因篇幅所限，各省区经济发展、科技创新和生态环境水平测度结果未列出。为深入探索黄河流域高质量发展的空间演变过程，论文利用ArcGIS 10.6软件分别对2006年、2012年与2018年黄河流域9省区的综合发展水平，2018年经济发展水平、科技创新水平和生态环境水平进行了可视化处理，并应用软件中的自然断裂法将测度指标值从低到高依次划分为五个层次展示，即低值区、中低值区、中值区、高值区、极高值区（图2～图7）。

表2 黄河流域高质量发展水平空间测度结果

从黄河流域9省区高质量发展综合水平分析，各省区之间差异显著。总体呈现“东高西低，南高北低”的格局，即黄河流域东部省份综合值总体高于西部省份，黄河流域南部省份综合值高于北部省份。以2006年为例，黄河流域9省区综合值由高到低的排序为：山东（0.72）、四川（0.43）、河南（0.38）、陕西（0.37）、内蒙古（0.33）、山西（0.31）、青海（0.24）、宁夏（0.21）、甘肃（0.20），黄河流域综合水平为0.36，如图2所示。其中，山东处于极高值区，高质量发展水平远高于其他省区；四川、河南、陕西处于高值区；内蒙古和山西处于中值区；青海处于中低值区；宁夏与甘肃处于极低值区。2018年，黄河流域9省区综合值由高到低的排序为：山东（0.76）、四川（0.51）、河南（0.48）、陕西（0.43）、山西（0.29）、内蒙古（0.29）、青海（0.22）、甘肃（0.21）、宁夏（0.20），黄河流域综合水平为0.38，如图4所示。对比2006年与2018年各省份高质量发展排序以及空间分布情况，空间分布的格局没有发生根本性变化。从各地区层次划分来看，山东处于极高值区，一直保持领先的优势，四川、河南、陕西仍处于高值区，山西和内蒙古依旧在中值区，甘肃与宁夏继续保持在极低值区。

图2 2006年黄河流域9省区综合发展水平

图3 2012年黄河流域9省区综合发展水平

图4 2018年黄河流域9省区综合发展水平

图5 2018年黄河流域9省区经济发展水平

图6 2018年黄河流域9省区科技创新水平

图7 2018年黄河流域9省区生态环境水平

从黄河流域高质量发展三大分系统视角分析，各省资源禀赋特色明显。以2018年为例，从经济发展水平来看，黄河流域9省区经济发展水平值由高到低的排序为：山东（0.82）、河南（0.60）、四川（0.52）、陕西（0.44）、内蒙古（0.33）、山西（0.31）、青海（0.26）、宁夏（0.20）、甘肃（0.19），黄河流域经济发展水平为0.41，如图5所示。经济发展系统的空间格局基本保持与高质量发展格局一致，山东处于极高值区，经济发展水平远高于其他省区，河南、四川、陕西处于高值区，山西和内蒙古处于中值区，青海处于中低值区，宁夏与甘肃处于极低值区。从科技创新水平来看，黄河流域9省区科技创新水平值由高到低的排序为：山东（0.82）、四川（0.52）、河南（0.42）、陕西（0.37）、山西（0.22）、甘肃（0.12）、宁夏（0.10）、内蒙古（0.09）、青海（0.08），黄河流域科技创新水平为0.30，如图6所示。其中，山东处于极高值区，科技创新水平优势明显，四川、河南、陕西处于高值区，山西处于中值区，甘肃处于中低值区，宁夏、内蒙古与青海处于极低值区，与其他省区的差距明显。黄河流域9省区科技创新水平发展极不平衡，两级分化较为严重。从生态环境水平来看，黄河流域9省区生态环境水平值由高到低的排序为：山东（0.67）、四川（0.59）、陕西（0.47）、河南（0.43）、山西（0.35）、甘肃（0.24）、宁夏（0.23）、内蒙古（0.22）、青海（0.20），黄河流域生态环境水平为0.38，如图7所示。其中，山东和四川处于极高值区，且有两个省区进入极高值区域，陕西、河南处于高值区，山西处于中值区，甘肃、宁夏、内蒙古处于中低值区，青海处于极低值区。

3.2 时间演变

为研究黄河流域9省区2000—2018年高质量发展时间演变规律，利用熵权法测度各指标平均权重见表1，高质量发展水平时间测度结果如表3所示。2000—2018年期间，黄河流域高质量发展综合水平、经济发展水平、科技创新水平和生态环境水平都保持了稳定的增长态势，如图8所示。其中，2000—2006年期间，生态环境指数较经济发展和科技创新指数高。2007—2015年期间，经济得到快速发展，其指数值高于科技创新和生态环境指数值。2016—2018年期间，科技创新指数高于经济发展和生态环境指数值，科技创新引领作用逐渐体现。通过各系统指数演变说明：2000—2006年期间，黄河流域生态基础较好，但此后生态环境发展被忽视，虽然经济上取得了较大程度发展，但走的却是以牺牲生态环境为代价粗放式发展的路子，黄河流域高质量发展必须依靠科技创新。

表3 黄河流域高质量发展水平时间测度结果

图8 2000—2018年黄河流域高质量发展水平

指标权重。2000—2018年期间，黄河流域各系统指标权重均值为：经济发展占44.85%，科技创新占34.98%，生态环境占20.17%。经济发展占比最大，说明在整个黄河流域9省区中，对经济发展最为重视；生态环境占比最小，说明忽视了生态环境保护工作。通过指标权重占比的差异，同样说明黄河流域的经济发展尚处于以牺牲生态环境为代价的粗放式发展阶段。科技创新占比适中，但创新发展的引领作用不明显，也是导致整个历史时期黄河流域处于较低发展阶段的重要原因。

综合水平。2000—2018年期间，综合水平评估值从0.18提升至0.76，年均增长速度为8.61%。以指数值每增长0.2为划分，从0.1～0.3历时7年时间（2000—2006年），平均增长速度为7.13%，低于整体年均增长速度，处于中低速增长阶段；从0.3～0.5历时5年时间（2007—2011年），平均增长速度为11.67%，为高速增长阶段；从0.5～0.7历时5年时间（2012—2016年），平均增长速度为8.71%，为中速增长阶段；从0.7～0.9（尚未达到0.9）历时2年时间（2017—2018年），平均增长速度为5.11%，为低速增长阶段。

经济发展水平。2000—2018年期间，经济发展水平评估值从0.10提升至0.79，年均增长速度为12.33%。以指数值每增长0.2为划分，从0.1～0.3历时7年时间（2000—2006年），平均增长速度为17.37%，高于整体年均增长速度，处于高速增长阶段；从0.3～0.5历时4年时间（2007—2010年），平均增长速度为15.85%，为中高速增长阶段；从0.5～0.7历时5年时间（2011—2015年），平均增长速度为7.79%，为中低增长阶段；从0.7～0.9（尚未达到0.9）历时3年时间（2016—2018年），平均增长速度为5.08%，为低速增长阶段。

科技创新水平。2000—2018年期间，科技创新水平评估值从0.11提升至0.85，年均增长速度为12.49%。以指数值每增长0.2为划分，从0.1～0.3历时9年时间（2000—2008年），平均增长速度为12.98%，高于整体年均增长速度，处于中高速增长阶段，特别是2007年增速达到了32.60，与2006年国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》密切相关，从中央到地方各级高度重视科技创新在发展中的重要作用。从0.3～0.5历时5年时间（2009—2013年），平均增长速度为12.07%，为中速增长阶段；从0.5～0.7历时2年时间（2014—2015年），平均增长速度为16.32%，为高速增长阶段；从0.7～0.9（尚未达到0.9）历时3年时间（2016—2018年），平均增长速度为9.33%，为低速增长阶段。

生态环境水平。2000—2018年期间，生态环境水平评估值从0.19提升至0.77，年均增长速度为8.17%。以指数值每增长0.2为划分，从0.1～0.3历时7年时间（2000—2006年），平均增长速度为5.27%，低于整体年均增长速度，处于低速增长阶段；从0.3～0.5历时7年时间（2007—2013年），平均增长速度为9.55%，为中高速增长阶段；从0.5～0.7历时3年时间（2014—2016年），平均增长速度为11.20%，为高速增长阶段，党的十八大以来，高度重视生态环境保护，黄河流域9省区积极响应党中央号召，在环境保护方面增速显著；从0.7～0.9（尚未达到0.9）历时3年时间（2017—2018年），平均增长速度为7.48%，为中低速增长阶段。

各省区具体情况。2000—2018年（共19年）期间，黄河流域9省区高质量发展水平值高于平均值（即黄河流域区域水平值）年份统计情况如表4所示。例如，山东在综合水平、经济发展、科技创新和生态环境水平上，分别有16、16、14、13年高于黄河流域平均水平，高质量发展优势明显，青海与宁夏在综合水平、经济发展和科技创新水平方面排名靠后，但其生态环境发展分别有12和15年高于平均水平。

表4 各省区高于均值发展水平统计结果（年数）

3.3 灰色关联分析

为进一步研究黄河流域各系统之间的相互作用关系，以及制约黄河流域高质量发展的关键因素，在此分别从宏观、中观与微观三个层面分析黄河流域高质量发展各系统之间的灰色关联特性。

宏观层面各系统之间关联特性如图9所示。其中，生态环境系统与综合系统的关联度值最高，说明生态环境与综合系统同处于较低的发展层次，也是制约黄河流域高质量发展的关键因素。此外，经济发展、科技创新与综合系统之间关联度为中等关联，生态环境与综合系统之间关联程度为较高关联，经济发展、科技创新、生态环境与综合系统之间的灰色关联度值差异较大，说明三个系统之间的发展存在不协调、不匹配等问题。

图9 宏观层面各系统之间关联特性

中观层面各系统之间关联特性如图10所示，三个系统之间的灰色关联度值都处于中等关联程度。其中，科技创新与经济发展（T-F）之间的关联度值最高，其次为生态环境与科技创新（G-T）关联程度，而生态环境与经济发展（G-F）的关联程度最低，说明生态环境在高质量发展中比较滞后，制约了黄河流域的高质量发展。

微观层面各系统之间关联特性如表5所示，分别从以下三个方面分析各指标之间关联关系。

一是科技创新、生态环境对经济发展的影响。从各指标关联度均值分析，科技创新（T）和生态环境（G）各指标与社会发展（F4）平均关联度最大为0.76，为较高关联水平，而与经济水平（F1）平均关联度最小为0.53，处于中等关联水平。从经济发展指标解释程度分析，科技创新资源（T1）与经济水平（F1）关联度最高为0.71，说明丰富创新资源有利于促进经济水平的提高。同理，科技创新资源（T1）对产业结构（F2）、科技创新产出（T4）对国内外贸易（F3）、科技创新产出（T4）对社会发展（F4）的关联度最高，即前者对后者具有较强的解释作用。生态环境水平（G2）对经济水平（F1）、科技创新产出（T4）对产业结构（F2）、科技创新资源（T1）对国内外贸易（F3）、科技创新资源（T1）对社会发展（F4）的解释作用最低，说明前者可能是后者在高质量发展中应重点关注的短板弱项，二者之间存在不协调发展情况。因此，在黄河流域高质量发展中，科技创新对经济发展具有重要的促进作用，是经济发展的关键因素，通过科技创新引领可以达到事半功倍效果。

图10 中观层面各系统之间关联特性

表5 各分系统指标之间灰色关联度

二是经济发展、生态环境对科技创新的影响。从各指标灰色关联度均值分析，经济发展（F）和生态环境（G）各指标与科技创新投入（T2）平均灰色关联度最大为0.71，为较高关联水平，而与科技创新资源（T1）平均关联度最低为0.60，处于中等关联水平。从科技创新指标解释程度分析，产业结构（F2）对科技创新资源（T1）、生态环境水平（G2）对科技创新投入（T2）、国内外贸易（F3）对科技创新融资（T3）、国内外贸易（F3）对科技创新产出（T4）的灰色关联度最高，即前者对后者具有较强的解释作用。生态环境水平（G2）对创新资源（T1）、产业结构（F2）对科技创新投入（T2）、产业结构（F2）对科技创新融资（T3）、产业结构（F2）对科技创新产出（T4）的灰色关联度最低，说明前者可能是后者在高质量发展中应重点关注的短板弱项。黄河流域高质量发展中，需要高度重视生态环境水平（G2）、产业结构（F2）以及国内外贸易（F3）的发展，良好的生态环境和合理的产业结构有利于促进科技创新的发展；同时，黄河流域9省区要依托国家“一带一路”倡议，通过加强国内外贸易进一步提高科技创新水平。

三是经济发展、科技创新对生态环境的影响。从各指标灰色关联度均值分析，经济发展（F）和科技创新（T）各指标与生态环境保护（G3）平均灰色关联度最大，为0.78，为较高关联水平，而与生态环境压力（G1）平均灰色关联度最小，为0.56，处于中等关联水平。从生态环境指标解释程度分析，科技创新资源（T1）对生态环境压力（G1）、科技创新融资（T3）对生态环境水平（G2）、科技创新投入（T2）对生态环境保护（G3）的灰色关联度最高，国内外贸易（F3）对生态环境压力（G1）、产业结构（F2）对生态环境水平（G2）、产业结构（F2）对生态环境保护（G3）的灰色关联度最低，说明前者可能是后者在高质量发展中应重点关注的短板弱项。因此在黄河流域生态环境发展中，科技创新对提高生态环境水平具有重要的促进作用，而产业结构（F2）已经成为制约黄河流域生态发展的关键因素，亟须依托科技创新升级适应各省区生态环境发展的产业结构。

4 结论与建议

4.1 研究结论

（1）黄河流域9省区高质量发展水平在空间格局上存在较大的差异。在黄河流域高质量发展的空间格局上，本文得到了与张合林[5]研究基本一致的结论：山东、河南、四川和陕西的高质量发展水平处于第一梯队，内蒙古和山西的高质量发展水平处于第二梯队，青海、宁夏和甘肃的高质量发展水平处于第三梯队，上述结果与本文五个层级划分方法得到基本一致结论。因此，黄河流域9省区高质量发展，在制定发展策略时要有针对性，不能搞一刀切，要充分考虑到各省区之间发展水平差异，根据各自发展特点制定规划战略。

（2）黄河流域9省区高质量发展水平保持了稳定增长态势。2000—2018年期间，黄河流域高质量发展综合水平、经济发展水平、科技创新水平和生态环境水平都保持了稳定的增长态势，且近年来科技创新引领作用逐渐凸显。但从总体来看，黄河流域的经济发展，仍处于以牺牲生态环境为代价的粗放式发展阶段。此外，黄河流域经济发展、科技创新和生态环境三大系统的增速，都低于2000—2018年这一历史时期增速的平均值，目前处于低速增长阶段。

（3）黄河流域经济发展、科技创新和生态环境三大系统之间的发展存在不协调、不匹配等问题。一方面，从黄河流域高质量发展水平测度结果来看，无论是空间测度结果还是时间测度结果，经济发展、科技创新和生态环境三大系统测度值都存在较大的差异，说明三大系统之间的发展耦合协调性不足。另一方面，从指标之间关联关系来看，根据宏观与中观层灰色关联特性，各类系统之间的关联结果也存在较大差距，说明各系统之间的发展存在不匹配问题。

4.2 政策建议

根据本文研究，结合黄河流域高质量发展现实情况，为进一步提升黄河流域高质量发展水平，提出如下建议：

（1）充分利用陕西、河南地理优势，培育新的高质量发展增长极。本文研究表明，山东和四川高质量发展的优势明显，在高质量发展方面已经取得初步成果，可充分发挥其在高质量发展中的引领作用。陕西与河南在黄河流域中地理优势明显，既处于黄河流域中部区域，又分别与四川、山东接壤，高质量发展基础较好，可培育为黄河流域高质量发展新的增长极，通过辐射带动周边省区的高质量发展，进一步提升黄河流域高质量发展水平。

（2）要高度重视科技创新在黄河流域高质量发展中的支撑作用。黄河流域区域内经济发展水平差别大、生态环境脆弱、少数民族和贫困地区集中，上述特点决定了黄河流域高质量发展必须依托科技创新的支撑。要创新产业发展，深入实施创新驱动发展战略，加快黄河流域传统产业的转型升级，培育壮大清洁能源等产业，通过科技创新实现生态环境和经济高质量发展的战略目标。

（3）要重点解决制约黄河流域各系统、各指标发展的短板弱项。从系统之间关系分析，三大系统之间存在发展不协调、不匹配问题，其中生态环境系统是黄河流域高质量发展的短板。从各指标相互影响关系分析，产业结构已经成为制约黄河流域生态发展的关键因素，而产业结构的调整需要以科技创新作为支撑。此外，各系统指标同样存在制约其发展的关键因素，要整体黄河流域高质量发展水平，则需把握制约其发展的短板弱项，探索破解高质量发展难题的新路径。