基于熵權分析的我國沿海城市人海經濟系統脆弱性測度研究＊

李博，楊智，蘇飛，韓增林

（1.遼寧師范大學海洋經濟與可持續發展研究中心 大連 116029； 2.浙江工商大學旅游與城市管理學院 杭州 310018）

1 引言

脆弱性是全球變化和環境與發展研究的熱點和前沿領域，是多個科學計劃的重要研究內容［1］。伴隨著脆弱性應用領域的不斷拓展和理論方法的逐漸完善，脆弱性研究已成為全球環境變化及可持續性科學領域一項新的研究視角和重要的分析工具［2－3］，并且提出了脆弱性科學，Downing在IHDP第三份通信報告中已經明確提出了脆弱性科學這一研究方向，總結了脆弱性科學研究的基本特點和主要研究任務［4］，Cutter也從地理學角度提出了建立脆弱性學科體系的設想［5］。

國外學術界已將脆弱性研究應用到災害管理、生態學、土地利用、氣候變化、公共健康、可持續性科學和經濟學等不同研究領域，從已有的脆弱性研究來看，生態環境脆弱性、氣候變化脆弱性和自然災害脆弱性等自然科學領域一直在脆弱性研究中占據主導地位［6－7］，國內已開展的脆弱性研究仍主要集中在生態環境脆弱性與災害脆弱性等方面［8］，在生態環境脆弱性評估和脆弱生態環境類型區劃及自然災害脆弱性發生機制方面進展較快［9－10］，也有一些研究嘗試探討社會經濟系統內在脆弱性及其在特定擾動作用下的脆弱性［11－12］。

隨著脆弱性描述的對象由簡單到復雜，由外在現象到內部機制，脆弱性綜合測度與量化方法也相應地由單一到復合，由簡單描述到復雜數學建模，呈現出多角度、系統化、機制化和多元化的特色，主要的脆弱性評價方法分為5類：第一類是綜合指數法、第二類是圖層疊置法、第三類是脆弱性函數模型評價法、第四類是模糊物元評價法、第五類是危險度的分析［13］。那偉，孫平軍等學者將函數模型評價法應用到礦業城市的人地系統脆弱性研究中［14－15］。降低脆弱性，已成為實現沿海城市可持續發展的必要條件，而科學評價測度人海經濟系統的脆弱性則成為科學發展觀背景下準確把握沿海城市開發方向與目標以及統籌人海和諧發展的關鍵所在。目前還尚未有關于人海經濟系統脆弱性的理論體系，也缺乏從多要素角度綜合測度人海經濟系統脆弱性的科學性與實用性方法。因此，分析判斷人海經濟系統的動態變化，對指導海洋經濟發展具有十分重要的意義［16］?；趯Υ嗳跣缘睦斫?，文章采用脆弱性函數模型評價方法，指出脆弱性是敏感性和恢復性的函數，對敏感性和恢復性的各個構成指標進行定量評價，進而根據其相關作用關系，構建評價模型。

2 人海經濟系統的相關概念

2.1 人海系統

我國著名人文地理學家吳傳鈞院士早在1979年年底于中國地理學會第四次全國代表大會上所作的“地理學的昨天、今天和明天”報告中就明確提出地理學研究的核心是人地系統［17］。但是隨著人口的增長與環境的破壞，陸域系統已經不能滿足經濟發展的需要。因此，地理學的研究從陸域系統向海域系統進發，深刻地認識到只有加強人海系統的研究，才能使經濟地理理論和研究內容更臻完善。

人海系統是在人地系統的基礎上延伸而來，韓增林等學者把人海系統理解為由各種自然人文要素組成的，并且要素之間通過非線性作用相互聯系，形成功能實體，也就是各個不同層次的子系統。這些要素的物質載體（如海洋捕撈養殖和港口航運等海洋產業、海洋檢測保護、沿海城市、社會群體和公共機構等）在空間上的分布模式和相互作用就構成人海關系地域系統的空間結構［18］。

2.2 人海經濟系統

人海經濟系統是經濟地理學的主要研究內容之一，作為人海系統重要的組成部分，研究在一定地域范圍內的海洋產業在地理空間的結構特性及其規律演變，是人－海之間的相互作用的表現形式，與自然資源系統和社會系統緊密相連，構成一個耦合的大系統，即人海系統。其包含了海洋與陸地的各種因素的綜合作用，具有區域性、綜合性、持續性和協調性等特性。

區域性。剖析不同區域內部之間的結構、關聯以及發展變化的制約關系。

綜合性。人與海中間有著錯綜復雜的關聯，各種影響因素相互聯系相互制約。

持續性。海洋生態過程的可持續與海洋資源具有可持續利用性。

協調性。由于人海系統包括經濟子系統、社會子系統和自然資源子系統，因而這些系統之間相互聯系，表現為經濟發展與環境之間的協調、經濟發展與社會之間的協調、陸地系統與海洋系統之間的協調。只有將其關系處理得當，才能保護海洋資源并維持海洋系統的健康良性循環。

人海經濟系統的脆弱性是指：在沿海區域經濟系統的基礎下，由于外部因素的影響，某個地區自我發展能力差、對外部經濟條件改變反應敏感、在外部條件發生不利變化時經濟替代能力弱，是衡量區域經濟發展水平的一種度。主要體現在經濟結構、經濟總量和經濟效益等方面。

3 研究對象和研究方法

3.1 研究對象

本研究以我國沿海城市為例，沿海城市是依托海洋資源而逐漸發展起來的，海洋產業在城市發展中占有重要地位。在我國，沿海城市承載著全國25%以上人口，創造著55%以上國民生產總值，沿海城市的發展關系到整個國家的發展狀況［19］。但是沿海城市中存在的經濟社會與生態環境問題逐漸凸顯，沿海城市人海系統的脆弱性除了來自于系統自身的內部結構先天的不穩定性和敏感性外，更主要的來自于外界的壓力和干擾使系統遭受損害而發生不可逆變化。前者為結構性脆弱性，后者為脅迫性脆弱性［20］。由于沿海城市不僅要面臨包括洪水、海嘯、風暴潮災害、熱帶氣旋等災害以及海洋資源利用過度、海洋環境惡化、海洋生態系統功能退化等問題，而且經濟社會系統的脆弱性往往也是主要矛盾方面。對于海洋資源過度開發導致資源枯竭、生態破壞甚至是環境災害；長期以來，過度依賴海洋資源而形成的產業結構，多樣性經濟結構未成熟，產業雷同，限制區域間的經濟聯系，缺乏培育產業競爭優勢的外部條件，導致城市經濟系統結構性脆弱；在經濟全球化背景下，技術進步和產業結構升級，使海洋資源開采面臨較大的外部競爭壓力，威脅沿海城市經濟穩定性和持續性［21］。

3.2 脆弱性分析方法

人海經濟系統脆弱性是由系統的敏感性和恢復性相互制約相互影響而形成的，敏感性和恢復性是人海經濟系統脆弱性的基本屬性。本研究采用脆弱性函數模型評價方法對我國沿海城市人海經濟系統脆弱性進行測度研究，脆弱性是敏感性和恢復性的復合函數，與敏感性呈正比，與恢復性呈反比。即：敏感性越強，脆弱性越強；恢復性越弱，脆弱性越強。建立脆弱性評價模型如下

式中，Vi表示人海經濟系統的脆弱性；Bi表示人海經濟系統的敏感性；Ci表示人海經濟系統的恢復性。

本項研究的數據來源于2002—2010年《中國海洋統計年鑒》。

4 我國人海經濟系統脆弱性評價

4.1 評價指標體系

建立人海經濟系統脆弱性的評價指標體系，如表1所示。

表1 人海經濟系統脆弱性評價指標體系

4.2 熵權系數法的評價原理

熵在信息論里是一種系統無序程度的度量。熵權系數法廣泛應用于社會經濟等各項研究領域，其客觀性強，能夠克服人為確定權重的主觀性及多指標變量信息的重疊［22］。根據各項指標測量值的效用值，利用信息熵就可以計算各指標的權重。對原始數據進行標準化處理，進而加權求和得到人海經濟系統的敏感性和恢復性數值，最終得出人海經濟系統脆弱性的變化值及變化規律。本研究的計算步驟如下。

（1）構建原始指標數據矩陣。m個樣本，Xij為第i年第j個指標的指標值。

（2）數據標準化處理。

正向評價指標，其函數為

逆向評價指標，其函數為：

式中：Xij為指標的統計值；Xjmax、Xjmin分別為同一指標的最大值和最小值；i為第i年的樣本；j為第j個指標。

（3）計算第j項指標下第i年指標值的比重Pij為

（4）計算第j項指標的信息熵Ej

（5）計算第j項指標的效用值Dj

（6）計算第j項指標的權重Wj

（7）對各項指標進行加權求和，計算各個指標的數值。

信息熵的常數只是與系統的樣本數m有關系。對一個消息無序的系統，有序度為0，熵值就最大，E＝1；m個樣本處于完全無序分布的狀態時，Pij＝1／m ，此時，E ＝－kΣ1／mln（1／m）＝kΣ1／mln m＝klnm＝1，因此得出k＝1／ln m。即：0≤E≤1。

4.3 人海經濟系統的脆弱性評價

4.3.1 脆弱性指標信息熵值

選擇我國沿海地區2001—2009年間的情況，樣本數為9個，因此，m＝9。計算人海經濟系統敏感性和恢復性的信息熵值。

（1）敏感性信息熵值見表2。

表2 人海經濟系統敏感性的信息熵值

續表

（2）恢復性信息熵值見表3。

表3 人海經濟系統恢復性的信息熵值

4.3.2 權重確定

根據公式Dj＝1－Ej，（1≤j≤n）和Wj＝Dj／∑Di，計算出人海經濟系統各個指標的效用值和權重值（表4）。

4.3.3 人海經濟系統脆弱性的樣本評價

根據第j項指標的標準化值與權重值的乘積作為該項指標的評價值，并通過加權求和求出恢復性和敏感性的評價指標，最后根據脆弱性與恢復性、敏感性的函數關系模型，得出人海經濟系統脆弱性的評價指數（表5）。

表4 人海經濟系統敏感性和恢復性指標權重和效用值

續表

表5 人海經濟系統脆弱性評價結果

續表

5 結論與討論

（1）從總體上分析，我國人海經濟系統脆弱性穩步降低，2005年出現了脆弱性降低加快的趨勢。從2001年的48.5036下降到2009年的0.2457，這與敏感性的波動下降以及恢復性指標逐步上升有關。

（2）從敏感性指標可以看出，指標變化呈現了一定的波動性，呈現出了多個“倒U型”發展的趨勢，2002年、2004年、2006年和2008年出現了倒 U 型曲線的頂點，分別為3.7249，3.2116，4.1162，4.0369，這與海洋生產總值占地區生產總值比重，以及涉海就業人員占地區就業人員比重有著密不可分的關系。在這4個年份中，海洋生產總值占地區生產總值比重有著一定程度的增加，并在2006年達到了10%，中國海洋生產總值從“十五”末期的1.77萬億元，增長到2010年的3.8萬億元，年均增速為13.5%，海洋生產總值占沿海地區生產總值的比重從“十五”末期的15%增長到2010年的近16%。涉海就業人員占地區就業人員比重于2002年增加到10.8%，2008年增加到10.3%，“十一五”期間，涉海就業人員超過3300萬人，新增涉海就業人員570萬人，這與國家重視發展海洋經濟有著較大的關聯。

2002年黨的第十六次全國代表大會的總體戰略部署中專門提出了中國實施海洋開發的要求；并在2003年國務院印發了《全國海洋經濟發展規劃綱要》，明確了海洋強國的戰略目標；2007年黨第十七次全國代表大會又提出了要“發展海洋產業”的明確要求；2008年《國家海洋事業發展規劃綱要》對發展海洋經濟、海洋綜合管理和海洋公共服務事業等負面做出了明確的統籌安排；2010年，國務院決定將山東、浙江、廣東3省作為全國海洋經濟發展試點省。隨即，海洋新興產業被列入這3個省份的戰略性新興產業“十二五”規劃中；國家科技興海計劃項目出臺，2008年共有77個項目被列入國家科技興海計劃，獲得中央財政總額達5.45億元的經費支持。目的是為了充分發揮中央財政海洋科技投入引導社會科技資源的能力。由此可見，國家在發展海洋經濟方面提出了明確的戰略需求，并采取了相應的扶持政策。

（3）從恢復性指標可以看出，2001－2009年恢復性指標穩步增長，特別是2005年之后，恢復性得到了快速的提升，從2005年的1.3243增加到2009年的4.9829。從具體的人海經濟系統恢復性指標可以看出，海洋漁業增加值、海洋石油和天然氣增加值、海洋礦業增加值、海洋鹽業增加值、海洋化工業增加值、海洋生物醫藥業增加值、海洋電力業增加值、海水利用業增加值、海洋船舶工業增加值、海洋工程建筑業增加值、海洋交通運輸業增加值和濱海旅游業增加值逐漸增長。國家一直強調海洋產業結構的調整，進入21世紀以來，全國海洋經濟三次產業結構不斷優化，從2001年7∶44∶49調整為2009年的5.8∶46.4∶47.8。以高端海洋工程裝備制造、海洋生物醫藥、海水綜合利用和海洋能利用為代表的海洋新興產業不斷涌現，部分新興產業已初具規模，鼓勵海洋新興產業和海洋高技術產業的發展。

科技興海，注重海洋科技高端人才的培育也是關鍵因素。雖然目前我國海洋科技人員的數量和質量都不能適應快速發展的海洋事業需求，但是海洋科技人員也逐年得到增長，并且國家扶持力度和科研資助金額逐年提高，但是關鍵技術的自給率和科技成果轉化率不高是我國海洋新興產業發展的一大“瓶頸”?！度珖萍寂d海規劃綱要（2008—2015年）》指出，部分領域的成果和專利轉化率不足20%，高新技術產業比重較小，企業作為技術創新的主體地位尚未形成。有研究表明，為了保證實施21世紀的海洋戰略，到2015年，海洋專業技術人員的比例應達到15%，到2030年應達到30%，才能滿足未來發展的需求［23］。

此外，通過海洋科技創新，海洋資源的開發和利用在深度和廣度上不斷拓展，海洋新興產業也不斷涌現，以海洋生物醫藥、海水綜合利用、海洋能利用和其他海洋高新技術產業為代表的一批新興海洋產業迅速崛起，部分新興海洋產業逐步形成規模，產業化進程進一步加快。同時，海洋傳統產業的升級改造力度也在不斷加大，如海水增養殖業、海洋水產品深加工業和海鹽精細加工業等。

（4）本研究提出了人海經濟系統的概念，設計了用以描述人海經濟系統脆弱性評價指標，嘗試用熵權系數法確定指標權重，并采用脆弱性函數模型的方法對人海經濟系統進行綜合測度，對人海經濟系統的發展水平進行了分析。通過對我國沿海城市進行實例分析，得出目前我國沿海城市人海經濟系統的脆弱性特征。此外，人海系統還包括人海社會系統和人海資源環境系統，這3個子系統是相互關聯互相影響的，對這3個子系統進行耦合分析，進而得出人海系統的脆弱性特性和可持續發展的對策建議，是今后的另一研究方向。

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