基于DEAHP模型的區域生態經濟系統可持續發展評價

任騰　陳曉春

摘要：為了解區域生態經濟系統的可持續發展能力，結合區域生態經濟系統的內涵及內部結構特征構建了對應的DEAHP模型及評價指標體系.進一步，對2007—2012年間我國省際及三大區域生態經濟系統的可持續發展水平進行評價.研究結果顯示，近年來我國生態經濟系統的整體有序度水平呈單調遞增趨勢，但整體有序狀態仍處于相對低下水平.從區域來看，東部與西部的差異相對較大，而相鄰區域之間的差異相對較小.從省域來看，相鄰省份之間的差異相對較小，省際生態經濟系統的有序發展與地區經濟發展程度存在明顯的正相關關系.研究表明，DEAHP模型的構建從理論上為評價區域生態經濟系統的可持續發展能力提供了一種研究范式，為我國區域生態經濟系統的可持續發展提供了一定的理論和實踐指導.

關鍵詞：生態經濟系統；可持續發展；DEAHP模型

中圖分類號：F129.9 文獻標識碼：A

眾所周知，當前人類社會生存發展的需求與生態環境承載力之間存在著復雜而尖銳的矛盾＼[1＼]：一方面，人類生存的物質需求快速膨脹，總有一定數量的廢棄物排入生態環境中，當資源環境不能承載經濟發展的需要時，將對生態環境產生負面的影響；另一方面，生態環境的保護需要全人類的積極參與，當科學技術和生產效率沒有得到明顯改進時，也將在一定程度上限制區域經濟的快速發展，進而放慢了人類生存發展的腳步.由生態環境破壞所導致的一系列問題已經嚴重地威脅到社會的穩定和經濟的發展.可以說，注重生態環境保護，走可持續發展之路已經成為全人類的共識.為此，中共十八屆三中全會提出建設生態文明制度體系.同時，為了探究生態經濟系統的發展規律，實現社會經濟發展與生態環境保護的動態平衡，達到區域經濟效益、社會文明進步與生態環境發展的“共贏”局面，就必須構建一套科學合理的區域生態經濟系統可持續發展評價方法.鑒于此，本文結合區域生態經濟系統的內涵及內部結構特點構建了對應的DEAHP模型及評價指標體系，進而對2007—2012年間我國區域生態經濟系統的可持續發展水平進行測度與評價.

1文獻研究與回顧

1.1生態經濟系統可持續發展水平的概念

生態經濟系統可持續發展水平的概念最早由Schaltegger和Sturm于1990年提出＼[2＼].1992年，世界可持續發展工商業委員會（WBCSD）在里約地球峰會遞交的文件《改變過程》中第一次將生態效率作為一種商業概念加以詮釋.1996年，聯合國可持續發展委員會（UNCSD）從經濟、社會、環境、制度4個維度對生態經濟系統可持續發展水平的概念及內涵進行了定義.我國學者諸大建等人＼[3＼]也從生態資源利用、單位GDP能耗等方面對生態經濟系統可持續發展水平的概念及內涵進行了闡述.

1.2生態經濟系統可持續發展評價的定量研究

在評價方法的選擇方面，當前學者主要運用3種方法對縣域、區域和流域生態經濟系統的可持續發展水平進行測度，即基于環境貨幣分析指標體系的生態足跡法、基于生物物理量衡量指標體系的能值分析法和綜合指標評價法.第一種，生態足跡法，如王書玉和卞新民＼[4＼]，周靜和管衛華＼[5＼]，焦雯珺等＼[6＼]；第二種，能值分析法，如杜鵬和徐中民＼[7＼]，楊釗、孫洋、李晅煜等＼[8＼]，孫玉峰和郭全營＼[9＼]；第三種，綜合評價法，如狄乾斌和韓增林＼[10＼]，郭懷成＼[11＼]，王愛輝等＼[12＼].然而，環境貨幣指標體系和生物物理量指標體系是基于能值分析理論和生態足跡模型提出的，數據采集和獲得難度大，單位統一存在很大偏差.與此同時，在以往文獻中，對于區域生態經濟系統界定時，通常只考慮了經濟子系統與生態子系統，而往往忽略了社會子系統對于區域生態經濟系統可持續發展的影響.因此，本文選擇第三種測度方法，即綜合評價法.

在研究工具的選擇方面，已有學者如楊文舉 ＼[13＼]和楊斌＼[14＼]運用傳統DEA模型對于區域生態經濟系統可持續發展進行測定.傳統DEA方法作為一種較為經典且有效的多投入多產出復合系統評價方法確實適用于生態經濟系統這個三復合系統.但由于傳統DEA方法中每一個決策單元都是從其自身利益的角度來分配權重的，從而使得這些權重將隨決策單元的變化而變化，由此導致每一個決策單元的特性缺乏可比性，最終導致測算結果有所偏差.

為了克服傳統DEA方法的權重選擇偏差的缺點，Ramanathan提出一種DEAHP（Data Envelopment Analysis of Hierarchy Process，簡稱DEAHP）方法用于AHP中權重的確定＼[15＼].他將每一評價準則視為DEA模型中的一個決策單元，而兩兩比較矩陣中每一行視為決策單元的產出指標，同時限制所有決策單元的虛擬投入最大化為1，采用一個猶如導向型CCR模型求解相對效率，該效率值被定義為決策單元的優先等級.Sevkli等指出該方法在比較矩陣是完全連續的情況下能夠得到合理的權重，并舉例說明了這一問題＼[16＼].不同的是，Wang等指出上述方法在比較矩陣不連續的情況下不能保證得到合理的權重，并舉例說明了該問題＼[17＼].針對上述問題，Wang和Chin提出了一種新的DEAHP方法，同時即使不對比較矩陣進行標準化，該方法得到的結果依然準確、合理＼[18＼].由此，DEAHP方法將層次分析方法（AHP）的理念運用到傳統DEA的評價中來，通過構建約束錐的概念克服了DEA模型的權重選擇缺點，促使AHP的主觀分析與傳統DEA評價的客觀分析有機結合在一起.本文采用Wang等提出的新型DEAHP模型對經濟、社會和生態三個子系統的指標權重進行確定.

綜上，本文從系統論的角度出發，充分考慮到“生態經濟系統”是包含了經濟子系統、社會子系統與生態子系統的一種三復合系統，運用綜合評價法結合區域生態經濟系統的內涵及內部結構特點構建對應的評價指標體系，隨后，采用DEAHP模型確定指標權重，進而對2007—2012年我國省際及三大區域生態經濟系統的可持續發展水平進行評價.

2群決策DEAHP模型的建立

2.1指標的標準化處理

指標的標準化處理也被稱為序參量的構建.本文設ui（i=1，2，3）分別為經濟、社會與生態環境三個子系統的序參量，其中uij（j=1，2，…，m）表示第i個序參量的第j個指標，具體數值為Xij；αij和βij是系統穩定臨界點上序參量的上、下限值，則生態、經濟和社會三個子系統對整個區域生態經濟復合系統有序度的貢獻系數uij可以表示為：

uij=（Xij-βij）/（αij-βij），uij為效益型指標；

（αij-Xij）/（αij-βij），uij為成本型指標. （1）

按照式（1）構造的貢獻系數具有如下特點：uij反映了各指標達到目標的滿意程度，uij趨于0為最不滿意狀態，uij趨于1為最滿意狀態.社會和經濟子系統產生的工業三廢和生活三廢屬于負向產出，即為成本型指標.

進一步，經濟、社會和生態三個子系統對區域生態經濟系統序參量的總貢獻可以通過加權集成方法來實現.目前，主要存在幾何平均和線性加權兩種集成算子，本文選用后者，即：

ui=∑mj=1λijuij，∑mj=1λij=1.（2）

式中：ui為子系統對總系統有序度的貢獻；λij為同一層面下各指標的權重.此時，系統整體的有序度水平為∑3i=1ui/3.

2.2基于DEAHP模型的權重確定方法

根據前文所述，本文采用Wang和Chin提出的新型DEAHP模型對經濟、社會和生態三個子系統的指標權重進行確定.給定一個互補比較矩陣A=（aij）m×n，aii=1且aij=1/aji（i≠j）.定義W=（w1，w2，…，wn）T為權重向量，以wi為例，模型可以表述為：

Maximizewi=∑nj=1aijzj.

s.t.∑nj=1（∑ni=1aij）zj=1；

∑nj=1aijzj≥nzi，i=1，…，n；

zj≥0，j=1，…，n. （3）

考慮到現實中一般會召集多個專家對指標之間的相對重要性進行判斷，在此給出對應的群決策DEAHP模型.令A（k）=（a（k）ij）n×n為專家k（k=1，2，…，m）給出的互補比較矩陣，hk為專家之間的相對權威性，且滿足∑mk=1hk=1.同樣以wi為例，則該模型可以歸納為：

Maximizewi=∑nj=1（∑mk=1hka（k）ij）zj.

s.t.∑nj=1∑mk=1（∑nl=1hka（k）ij）zj=1；

∑nj=1（∑mk=1hka（k）ij）zj≥nzi，i=1，…，n；

zj≥0，j=1，…，n.

（4）

由此，本文采用基于新DEAHP方法的群決策模型對經濟、社會與生態子系統有序度指標體系的權重進行了確定.

3區域生態經濟系統評價指標體系構建

3.1指標體系的構建原則

為科學、客觀地評價區域生態經濟系統的可持續發展水平，必須構建科學合理的區域生態經濟系統評價指標體系.本文評價指標體系的構建遵循以下基本原則：

1）科學性原則.本文在指標的選取方面注重從客觀上反映區域生態經濟系統的內涵、各子系統和指標間的相互關系，并能對區域生態經濟發展的目標實現程度進行量化.

2）一般性和特殊性原則.本文一方面結合生態經濟系統本身的特點，設計出符合區域生態經濟發展現狀的指標，有利于了解不同區域生態經濟的發展狀況.另一方面，由于不同地區之間的社會、經濟和生態環境差異大，在對指標體系設計時考慮了不同地區生態經濟系統的共性與個性.

3）可操作性原則.本文在選取設定指標時，在保證研究精確性的基礎上力求精簡，盡可能地選取現有資料中的統計數據，將其納入到指標體系中.

4）相對獨立性原則.生態經濟系統的內涵與外延非常豐富，在描述區域生態經濟系統發展狀況的指標之間常常存在信息重疊的現象.因而，本文盡可能選擇具有相對獨立性的指標，具體應以具有橫向、縱向可比性的相對指標為主，以便增加評價的科學性和準確性.

3.2指標體系的內涵和構造方式說明

由于生態經濟系統是由經濟、社會與生態環境三個子系統共同組成的復合系統，因此本文的研究內容其實質上是一個多目標優化問題，因此區域生態經濟系統評價指標體系的內涵和構造方式也較為復雜.下面，我們對區域生態經濟各子系統的測度內容和具體指標體系的內涵和構造方式進行詳細說明.

1）經濟子系統方面.對于經濟子系統的指標體系構建，充分借鑒Mickwitz和Melanen等＼[19＼]、梁煒等＼[20＼]的研究成果，主要從經濟發展和產業結構兩個層面進行考核.其中，經濟發展主題層不僅包括經濟產出規模（GDP），還包括經濟發展的投入規模（就業人數、資本存量、土地消耗、能源消耗）；產業結構主題層，主要從工業化程度和第三產業比重兩個方面進行考慮.

2）社會子系統方面.對于社會子系統的指標系統構建，在Mickwitz和Melanen等研究的基礎上，主要從人民生活和社會事業兩個層面進行刻畫.其中，人民生活主題層包括人均可支配收入、恩格爾系數、城鄉收入差距、城鎮化率，不僅包括反映人民生活水平的指標，還包括描述消費結構、城鄉差距的指標；社會事業主題層則主要從教育、衛生及文化三個方面衡量，同時包括投入和產出兩個方面.

3）生態子系統方面.就生態環境子系統的指標系統構建，結合周慧杰等＼[21＼]、梁煒等[20]的研究成果，主要從工業污染、生活污染、污染治理和環境綠化四個層面來表述.其中工業污染在經濟增長進程中產生，生活垃圾則是在社會活動中產生.

由此，本文確定了區域生態經濟系統的評價指標體系的具體構成，見表1.

據表1可知，區域生態經濟系統的指標體系由3個一級指標、8個二級指標、30個三級指標構成.

其中，一級指標遵循現代區域生態經濟系統的維度劃分，從經濟、社會與生態環境三個層面進行測度；二級指標是一級指標的補充，并對一級指標進行歸納總結，概括出重點考察的對象；三級指標是具體采用的底層指標，是實證研究的基礎.在該指標體系中，不僅包括投入指標、產出規模，還考慮系統的結構變化等.值得說明的是，所有三級指標均可以通過《中國統計年鑒》《中國環境統計年鑒》等獲得.只是對于部分指標，可能需要利用統計年鑒給出的數據進行簡單的換算，進而得到對應的復合指標，比如資本存量、工業產值/GDP等.

4實證結果與分析

4.1樣本選取與數據來源

結合數據的可獲得性，本文選取2007—2012年，研究對象為北京、福建、河北、天津、遼寧、上海、江蘇、浙江、山東、廣東、海南、山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北、湖南、重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、內蒙古、廣西等30個省、自治區及直轄市，共計180個觀測樣本.此外，依據《中國金融年鑒》分為東、中、西三個區域，分別包括9個、11個和10個省、市、自治區.相關數據來源于歷年《中國統計年鑒》《中國環境統計年鑒》及《中國能源統計年鑒》.

4.2指標權重的確定

通過對相關領域的專家進行訪問，得到對應的互補判斷矩陣，并利用模型（4）對同一準則層下不同指標及同一主題層下不同準則的權重進行確定.就本文而言，區域生態經濟系統由社會、經濟和生態三個子系統構成.為此，設定準則層權重相等.進一步，利用乘法歸一原理可以得到底層指標的最終權重.具體表達式為：

w*i=wiωjvp/∑3p=1∑mj=1∑ni=1wiωjvp.（5）

從表2可看出，在經濟子層面，GDP權重最大，其次是能源消耗、資本存量和第三產業占比.在社會層面，生活水平權重較高，社會事業的各層面相對重要性基本一致.在生態環境層面，環境綠化權重較高，其次是污染治理.

4.3實證結果與分析

利用群決策DEAHP模型確定的綜合權重（見表2）和表1中的指標體系，對2007—2012年間省際生態經濟系統整體的有序度水平進行測度.值得指出的是，上述權重屬于整體層面，當計算每一子系統的有序度時，需要再次結合每一層面進行歸一化處理.由于本文假定經濟、社會與生態三個子系統的權重相同且大小為0.333，因此當計算各子系統有序度時，需要對各指標權重乘以3以實現歸一化處理.結果見表3.

深入分析表3可知，生態經濟系統整體有序度水平的發展現狀可以歸結為如下三點：

第一，從全國看，2007—2012年間，全國生態經濟系統的整體有序度水平呈現單調遞增的變動趨勢，但具體有序狀態仍舊處于相對低下水平，平均值僅為0.541.

第二，從區域看，2007—2012年間，東中西三大區域生態子系統有序度平均水平一致呈現單調遞增的發展趨勢，與全國整體發展趨勢保持一致.對比不同區域生態經濟子系統的整體有序度水平可知，在2007—2012年間，東部地區經濟子系統的有序度水平最高，中部次之，西部最低.但2007年西部地區的整體有序度水平要高于中部地區，原因在于生態子系統的貢獻.具體地，東部地區有序度水平高出中部地區0.042，高出西部地區0.057.

第三，從省域看，全國30個省份在2007—2012年間整體有序度趨向于更加有序發展狀態，但部分省份生態子系統有序度水平在2010年存在小幅下降，比如浙江、黑龍江、江西等.這些結論充分表明，區域生態經濟系統的有序發展與地區經濟發展程度存在明顯的正相關關系.

為更加直觀地比較東、中、西三大地區生態經濟系統各子層面及系統整體的有序度發展水平，對其進行作圖，具體結果如圖1所示.

根據圖1可知，對于不同子系統而言，東、中、西三大地區呈現出差異化的表現.

1）從經濟子系統方面來看，在2007—2012年間東部地區經濟子系統的有序度水平一直最高，中部次之，西部最低.此外，與全國發展趨勢一致，2007—2012年間中西部地區經濟子系統有序度平均水平大體呈現遞增趨勢，但在2010年有輕微的下降.但不同于全國均值，東部地區經濟子系統的有序度平均水平一直呈現單調遞增的變動趨勢.

2）從社會子系統方面來看，在2007—2012年間東部地區社會子系統的有序度水平一直最高，中部次之，西部最低.此外，與全國發展趨勢一致，2007—2012年間東部地區社會子系統有序度平均水平呈現單調遞增的上升趨勢，但不同于全國均值，中西部地區社會子系統的有序度平均水平大體上呈現遞增的變動趨勢，在2011年有輕微的下降.

3）從生態子系統方面來看，在2007—2012年間西部地區生態子系統的有序度水平最高，中部次之，東部最低.此外，與全國整體發展趨勢一致的是，2007—2012年間三大區域生態子系統有序度平均水平呈現單調遞增的上升趨勢.

4）從生態經濟系統整體來看，在2007—2012年間東部地區生態經濟系統的發展水平最高，中部次之，西部最低.與全國整體一致的是，2007—2012年間三大區域生態經濟系統有序度平均水平呈現單調遞增的上升趨勢.

進一步，為比較不同省份在2007—2012年間生態經濟子系統不同層面的差異，對其均值進行作圖，具體結果如圖2所示.

省份

由圖2可知，第一，除個別省份（如海南）外，大部分省份的生態經濟系統各子系統和整體變動趨勢基本一致.這說明，近年來各省份無論在經濟、社會、生態領域都處于穩定上升中.第二，中部省份之間經濟、社會和生態三個子系統的有序度水平差別極小，即組內方差較小.但東部和西部地區省份之間的各子系統有序度發展水平差異顯著，組內方差較大.這說明我國東西部地區在經濟、社會、生態環境各個領域都存在著顯著的差距.形成這一趨勢的主要原因可能在于東部區域屬于我國沿海發達地帶， 由于國家政策的傾斜等原因使得東部區域的發展水平領先于其他區域， 在經濟發展的同時對于社會的投入以及生態治理與規劃投入也較大， 而西部區域是我國生態環境脆弱區域， 同時由于其資源豐富且經濟基礎較差，從而在經濟發展過程中忽略了對于資源效率的提升， 從而對生態環境造成了很大的破壞.第三，中西部省份生態子系統有序度水平最高，經濟子系統次之，最后是社會子系統.而東部省份的社會子系統有序度水平最高，其次是經濟子系統和生態子系統.

5結論

在對區域生態經濟系統評價指標體系構建的基礎上，本文利用DEAHP模型對我國2007—2012年間省際生態經濟系統的可持續發展能力進行了綜合評價.實證結果顯示，無論是經濟、社會、生態環境子層面還是生態經濟系統整體，當前其有序度發展水平均呈現單調遞增的上升趨勢，但我國區域生態經濟系統的有序度發展水平仍然較低.從區域來看，東部與西部的差異相對較大，而相鄰區域之間的差異相對較小.從省域來看，相鄰省份之間的差異相對較小，省際生態經濟系統的有序發展與地區經濟發展程度存在明顯的正相關關系.本文研究表明，DEAHP模型的構建從理論上為評價區域生態經濟系統的可持續發展能力提供了一種研究范式，為我國區域生態經濟系統的可持續發展提供了一定的理論和實踐指導，同時也是對我國生態經濟系統可持續發展研究的一種新的探索.

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