基于AHP-TOPSIS-耦合协调模型的农业发展水平实证评估

2024-06-21谢林波杨振宇匡博麟

湖北农业科学 2024年3期

谢林波杨振宇匡博麟

谢林波，杨振宇，匡博麟. 基于AHP-TOPSIS-耦合协调模型的农业发展水平实证评估［J］. 湖北农业科学，2024，63（3）：97-103．

摘要：近年来国内新农业发展格局体系发展迅速，为加快国内农业循环发展，以2012—2020年31个省（自治区、直辖市）面板数据为基础，通过层次分析法、熵权法、最优解距离法、耦合协调模型对新农业发展格局体系进行综合评估，并且从时间和空间两个维度进行分析。结果表明，2020年农业发展水平较高的前三省份为山东、广东、江苏，人均GDP与农业发展水平具有高度协调；西部地区的农业发展水平相对中东地区还有待提高。

关键词：新农业发展格局体系；面板数据；AHP-TOPSIS模型；耦合协调模型

中图分类号：F323 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）03-0097-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.03.015 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

农业国之根基，其发展与农村发展息息相关。由中国农业农村现状可知国内农业资源相对匮乏，土地分散程度较高，小农家庭普遍，部分国民对农业存在歧视观念，中美贸易战等一系列因素阻碍了中国农业农村发展进程［1］，使中国仅为农业大国而非农业强国，为此，深入剖析影响中国农业发展的因素并对发展现状进行评估很有必要。

随着产业技术化变革的推进，农业领域不断更新迭代，相对传统农业而言，新农业［2］的发展是通过结合当代技术，利用数字化、智能化、系统化等生产资料作为高效工具，以地区资源特色为导向，资源优化配置为方向，通过完整的产业链以及经济增效的循环体系来推动农村居民生活品质提升。

目前国内研究农业发展水平的方法主要有理论研究和模型研究两类。理论研究方面侧重中华民族厚实悠久的农耕文化来深入挖掘中国特色农业发展状况。叶娟丽等［3］从中国乡村治理问题出发阐述了社会化小农、韧性小农、后乡土中国、祖赋人权等概念，徐勇等［4］就社会化小农问题表明农民是三农问题最底层的钥匙。模型研究方面着重于新颖的指标评测模型来综合多方因素评估农业发展水平。刘玉杰等［5］基于2007—2018年30个省（市、区）的农业资源效率水平面板数据，利用核密度函数分析等3种模型进行时间、空间双维度研究，表明农业资源效率存在空间上的相关性，且地域差异特征明显。安晓宁等［6］通过多目标线性加权函数就农业现代化时空分析、区域非均衡性来测算农业现代化水平，表明2004—2017年全国农业发展水平逐步提升，但不同地域发展存在差异，影响发展因素多样。张志新等［7］采用分异性、集聚性、时空分析、TOPSIS-ESDA模型研究山东2010—2019年农业的发展水平。闫昱升等［8］使用AHP-TOPSIS-POE模型对桂林四所高校校园景观进行质量评测，此方法同时避免主观和单因素导致决策错误。

评价模型需要充分结合实际同时要具有科学性，但大部分学者选择的部分指标未能全面概括现代农业发展水平，对新农业发展格局体系建立还需进行大量研究［9］，因此，本研究依据前人研究成果，通过AHP-TOPSIS模型协同耦合协调模型继续探讨全国2012—2020年31个省（自治区、直辖市）面板数据的信息。

1 研究对象与指标的选取

本研究以科学、质量、精确为基本原则进行指标提炼，确立农村科技发展、农村资源发展、农村产业协调发展、农村居民生活发展4项为指标层，选取指标衡量方式共28项，利用2012—2020年31个省（自治区、直辖市）农业板块数据进行分析。

其中各项指标属性为指标对新农业发展格局体系的作用，属性为正即对体系发展有益，属性为负即为阻碍作用，具体如表1所示。

本研究利用AHP-TOPSIS模型［10］从主观和客观角度对31个省（自治区、直辖市）的综合得分进行评估，并对结果进行排序分析。AHP模型由业内专家综合中国农业现状考虑得到4项指标层权重。熵权法与TOPSIS模型从定量角度出发，可得28项定量指标衡量方式层的各自权重，通过指标层权重及指标衡量方式层权重可得出31个省（自治区、直辖市）的最终得分。最后将耦合协调模型以2020年31个省（自治区、直辖市）的人均GDP数据原料同AHP-TOPSIS模型得到的综合得分进行耦合评估，将各个子系统的实际情况进行检验分析。

步骤1：为消除各项指标的属性、量纲、数量级别不同产生的影响，对数据统一按照指标正负效应属性处理得到标准化矩阵r。

[r=r11r12r21r22？r1n？r2n？？rm1rm2？？？rmn] （1）

步骤2：借助熵权法计算指标衡量方式的各项权重，当熵值越小时其熵权越大，对应指标含信息量大，即该指标权重较大。

指标衡量方式中第j个指标对应第i个省市区综合评分比重为[pij]。其中，n为省（自治区、直辖市）的个数，m为指标个数。

[pij=Yiji=1nYij， i=1，2，？，n， j=1，2，？，m] （2）

第j个指标在31个省（自治区、直辖市）代表的熵值为[Ej]：

[Ej=-ln（n）-1i=1npijlnpij] （3）

式中，[Ej]代表第j个指标在31个省（自治区、直辖市）代表的熵值。[Fj]为对第j个指标进行效益化处理，取F为效益熵，即F越大，所占权重比例越大。

[Fj=1-Ej] （4）

对效益熵归一化处理，计算第j个方案占全部省（自治区、直辖市）的比重，得到各项指标权重[w=（w1，w2，？，wn）]。

[wj=Fjj=1nFj （j=1，2，？，m）] （5）

步骤3：最优解距离法可计算出各省（自治区、直辖市）对应指标衡量方式层的综合得分，计算步骤如下：

1）利用归一化的标准化矩阵乘权重[w]，建立信息矩阵V，其中[vij=rij×wj]。

正理想解为[v+，v+=[max（v：，1），max（v：，2），？，max（v：，m）]] （6）

负理想解为[v-，v-=[min（v：，1），min（v：，2），？，min（v：，m）]] （7）

2）利用欧式空间距离公式，计算信息熵内的各省（自治区、直辖市）与正负理想解距离。

[S+i=j=1m（vij-v+j）2 S-i=j=1m（vij-v-j）2] （8）

3）各省（自治区、直辖市）与正理想解的相对接近度计算：

[C+i=S-iS+i+S-i] （9）

得到的结果即为各省（自治区、直辖市）对应指标层的综合得分[C=（C+1，C+2，？，C+n）]。

步骤4：层次分析法通过将决策关联大的成分分解成目标、准则、方案等层次进行分析，带有一定模糊量化性质，通过采取专家对指标进行打分方式计算，步骤如下：

1）构建判断矩阵A。

[A=i=14j=14aija11a12a21a22a13a14a23a24a31a32a41a42a33a34a43a44]

[a：，1] 代表农村科技现代化得分，[a：，2]代表农村资源现代化得分，[a：，3]代表农村居民生活现代化得分，[a：，4]代表农村产业协调现代化得分，[aij]代表要素i与要素j的相对重要性。

若不符合判断矩阵的性质：[aij=1aji]，则A为不一致阵，需要对其不一致的波动范围加以界定。具体表现需依据一致性指标CI同随机一致性指标RI之比的一致性比率CR，若[CR<0.1]则通过一致性检验。

[CI=λ-nn-1] （10）

[CR=CIRI] （11）

检验通过则可使用指标层权重[w1]。

指标层权重：[w1=（λ1，λ2，λ3，λ4）] （12）

2）计算31个省（自治区、直辖市）新农业格局体系综合评分S。

[S=w1×C] （13）

步骤5：耦合协调模型是基于两者或两者以上系统或运动等形式在作用中产生的各种交互作用对系统产生影响［11］，本研究利用耦合协调模型将新农业发展体系水平同人均GDP进行耦合，耦合度计算公式如下：

[Z=2u1？u2（u1+u2）212] （14）

Z表示二元系统耦合度，[u1]表示新农业格局体系综合评分对总系统做出的贡献，[u2]表示人均GDP对总系统做出的贡献。

[u1=i=1nbijuij j=1tbij=1] （15）

式中，[ui]表示第i个子系统对总系统做出的贡献，[uij]为第i个子系统中对应第j个指标极值归一化处理，[bij]为第i个子系统占第j个指标的权重，该权重通过熵权法方程（7）结果得出。

[T=au1+eu2]

[a+e=1]

[K=（Z？T）12] （16）

式中，a、e分别为新农业格局体系综合评分和人均GDP的权重，T为协调指数，K为耦合协调度。此方法的结合是从客观角度出发综合分析新农产业与GDP的空间关联。

2 全国新农业发展水平实证分析

2.1 AHP法对指标层进行权重计算

采取专家打分方法，得其判断矩阵A：

[A=11/21/31/2211/213212211/21] （17）

[λmax=4.010 4]，[CI=0.003 4]，[CR=0.0037<0.1]，通过一致性检验，得到指标层权重[w1=]（0.122 3，0.227 0，0.423 6，0.227 0），农村居民生活发展权重占比最大，达0.423 6，表明农村居民生活水准是以人为本［12］，在新农业发展格局体系中起着关键作用。第二、三为农村资源发展与农村产业协调发展，均为0.227 0，说明新农业发展格局体系内生态环境以及产业协调创新推动体系变革，为当代农业主流经济做出贡献。第四为农村科技发展，占比为0.122 3，表明农村科技方面还需创新改进，肩负未来体系发展重担［13］。

2.2 TOPSIS法计算得分

依据现有数据对指标衡量方式进行优劣解距离法，利用欧式空间距离计算正负理想解距离，得到31个省（自治区、直辖市）各指标衡量方式综合得分C=（0.194 7，0.127 3，0.017 3，0.255 3，0.194 8，0.210 6，0.090 5，0.092 8，0.185 9，0.098 4，0.105 2，0.427 4，0.126 8，0.086 1，0.225 6，0.320 4，0.023 1，0.122 0，0.019 9，0.020 0，0.056 1，0.053 5，0.117 7，0.130 1，0.128 5，0.296 2，0.150 4，0.123 5），结合AHP所得指标层权重，算出31个省（自治区、直辖市）新农业发展格局体系最终得分。

3 时空分析

3.1 新农业发展体系的时间特征分析

将2012—2020年31个省（自治区、直辖市）综合得分作为整体得到9个数据，每一年综合得分视为一个样本，共9个样本，通过这组数据进行新农业发展格局的时空分析。基于政策力度以及现有9年时间数据，对新农业测度体系划分3个阶段进行分析，分别为2012年、2013—2015年和2016—2020年，如图1和图2所示。

第一阶段：2012年综合得分为6.75分。由于农村问题还不突出，农村生活发展状况为最佳，其他3项指标均低。第二阶段：2013—2015年，由图2可知农村发展情况稳定，整体增幅为0.058分，期间农村居民生活发展、农村产业协调发展存在反向变动趋势。在产业协调的发展和大量农民工涌入城镇导致农村“空心化”的背景下，说明产业协调发展与农村居民生活相互影响，且国家关于三农系列政策出台［14］，农村科技发展和农村资源发展均呈上升趋势。第三阶段：2016—2020年期间整体增幅达0.789分，年均增长0.158分，现代农业发展迭代更新。随着脱贫攻坚等战略的实施，农村整体居民生活发展呈现上升趋势，共增加1.17%。基于供给侧结构性改革［15］背景下产业协调发展更是迅速，整体增幅达2.39%。农村科技发展波动较大，2018年下跌幅度较大，同2017年相比大型农业拖拉机数量减少2 480 907台，但机械总动力上升。农村资源发展缓慢上升，说明农村资源作为物质支撑在农业发展中具有稳定性、基础性推动新农业发展的作用。

2012—2020年现代化农业农村发展综合水平逐步提升，以2012年为基期，2013—2020年均与2012年对比如表2所示。

从表2可知，农村产业协调发展：2012—2020年期间，4项指标均呈上升趋势，农村产业协调发展上升幅度最高，2020年达34.88%，为现代化农业发展做出巨大贡献。2012年全国现代种业发展规划的颁发，引导中国农林牧渔四大产业相继研发新产品、开创新型产业结构，2016年供给侧结构性改革调整的实施，农林牧渔业快速发展，农业逐渐与其他产业建立桥梁，且外贸发展良好。图3显示了农业总产值发展情况，林业与渔业总产值缓增，畜牧业发展整体上升。

农村居民生活发展：综合水平第二，但2013—2015年呈降低趋势，主要是城镇化快速发展导致大量农村劳动力流入城镇，乡村劳动人口缺失。通过系列政策颁发以及相应战略的实施，2020年增加至12.24%，农村人民生活水平在改革中不断提质。

农村资源发展：作为现代农业的基石，2012—2020年9年内农村资源利用方式多元效率化，其内推动力主要为粮食产量、农村水电等资源，物质基础坚实，且中国粮食作物战略的启动，粮食质量、数量稳产稳增。农村资源发展年均增长达1.46%。

农村科技发展：作为现代农业发展体系的内核，自2012年中国创新地发展现代都市农业起，农村科技因素得以重视。随着企、农合作，农场逐步开启规模化、集群化浪潮，以及“互联网+”催生新型农业生态的构建等一系列发展举措，加快了中国在农业领域的科技发展。

3.2 省市区地区差异分析

表3为AHP-TOPSIS模型得到的2012年与2020年综合评分以及排名。由表3知，在农业水平方面，山东省得分最高，2020年为0.534 1。在排名波动方面，仅上海市年均排名波动超过5名，其余地区排名波动均在5名（含5名）以内，全国各省（自治区、直辖市）新农业农村发展格局体系较为稳定。

3.3 各省（自治区、直辖市）发展状况分析

因为全国新农业发展水平较为稳定，故将2020年的综合评价作为代表研究新发展格局状况，以三大经济地区作为分组，以四分位数原则将31个省（自治区、直辖市）的4项指标层综合得分进行如下分析。

3.3.1 农村科技发展江苏、广东、新疆、湖南、山东、江西、浙江和河南8省（自治区）农业科技发展水平较高，天津、青海、北京、宁夏、西藏、海南等地区发展水平较低，其他省份科技发展水平中等偏上。东部地区，江苏省科技发展最好，在三农工作方面农耕机械率达到80%，科技进步贡献达70%，山东的机械总动力最多，天津省科技发展水平较低，其农村用电量仅占全国的0.4%，农用机械拥有量占比仅0.28%，说明机械化程度是影响天津农业发展的主要原因。西部地区，新疆含有342家大型农场，在生产兵团的建设下，农耕规模化程度高。

3.3.2 农村资源发展黑龙江、新疆、云南、四川、内蒙古、湖北、河南、广东、湖南9省（自治区）农村资源水平较高，是中国农业资源主要地区，北京、天津、上海、宁夏、海南、山西6省（直辖市）农业资源偏少。东部地区，天津市在现代资源衡量指标体系中占比均低，说明农村资源是天津市现代农村发展较大的阻碍因素。中部地区，内蒙古林地面积占全国的13.89%，耕地面积占全国的43.79%。西部地区，新疆有效灌溉面积4 893.35千hm2，具有富饶的农业生产资料。中国地域资源主要供给为东部和西部地区。

3.3.3 农村产业协调发展山东、江苏、广东、湖北、福建、四川、安徽、湖南、河南9省产业协调化较高，青海、天津、宁夏、北京、西藏5省（自治区、直辖市）产业协调化偏低。中东部地区农业产业协调发展程度普遍较高，山东农业产业化程度最高，达7.05%，其农林牧渔产业总产值、农作物播种面积等均为全国前列，青海农业产业化程度最低，其农业产业协调程度为0.89%。西部地区在资源较多的前提下农业产业协调化程度仍然较低，原因为科技、人口等因素导致。

3.3.4 农村居民生活发展山东、广东、河北、河南、四川、湖北、浙江7省农村居民生活发展水平较高，青海、宁夏、西藏、甘肃、新疆、黑龙江6省（自治区）农村居民生活水平较低，中东部和中部地区的农村居民生活水平较高，山东省农村居民生活水平最高，达21%。大部分西部地区农村居民生活水平较低，西藏自治区较低，为1.80%，且农村人口仅为235万，整体发展水平偏低，基于西部大开发战略实施下，西藏农村发展状况逐渐改善。

3.4 耦合协调化模型

通过耦合协调模型分析得中国农业产业与人均GDP的协调状况，如表4所示。山东省是中国农业与经济发展协调最好的省份，可担任中国新农业格局发展的代表，其次为河北、浙江及安徽。协调等级为6～9的地区集中于东部和中部地区，为中国农业与经济发展一体化利好区域，并且得出结果与AHP-TOPSIS评价模型所得发展水平的结果一致。

4 政策与建议

通过建立AHP-TOPSIS、耦合协调模型得到各省（自治区、直辖市）新农业发展格局水平的测度，得知中国农村人均GDP与农业发展水平协调程度高，故要切实以人文本，着重加强扶贫力度，提升农村居民幸福感。在发展水平方面，山东等农业领域有权威的地区需牵头和推动全国各农业机构的联络，以绿色发展为目标加速打造中国农业发展示范区，提供借鉴等措施促进中国农业发展。

在各地区的实证分析中，资源富饶的西部地区本身需重视乡村资源、人口流动和环境发展，开展特色牧场农业，打造特色品牌与农业文化，并且加大力度结合科技因素推动农机效率改革，加速产业融合，以达高产高收高质目标，外部要坚定西部大开发战略，对西部地区农村基建增加投资力度，改善西部地区人民生活质量［16］。东部地区沿海城市各方面综合实力均较为发达，要积极开展外贸活动，利用电商、传媒等方式刺激农业发展，以及通过“引进来，走出去”等一系列活动打造中国农业品牌，激发全国内需，推动国外需求，充分发挥本土地理、技术优势，创新搭建特色农业试验、观光基地，搭建循环体系基地。中部地区应着重承担东西部地区的连接枢纽作用，为西部地区提供社会援助，为东部地区提供物质基础以优化中国农业整体循环，将复杂环节简约化、高效化，将中国新农业发展为一个繁茂的现代化生态农业体系。

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