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基于熵权TOPSIS法的中国30个省份生态文明建设绩效评价

  2024-10-09    51  上传者:管理员

摘要:为衡量各地生态文明建设具体情况,论文从高质量发展和高水平保护两个维度构建包含31项指标的评价指标体系,运用熵权TOPSIS法对中国30个省份生态文明建设绩效进行综合评价。结果表明,2015—2020年中国各省份生态文明建设成效逐年提升,得益于污染防治工作的全面推进,高水平保护较高质量发展进展更明显;高质量发展和高水平保护在时空上存在区域性、累积性差异,高质量发展总体上具有东部高于西部、差距保持的特征,高水平保护总体上具有南部高于北部、差距缩小的特征。针对评价结果对当前生态文明建设提出建议,以期为生态文明建设进一步推进提供可资借鉴的意见参考。

  • 关键词:
  • 指标体系
  • 熵权TOPSIS
  • 生态文明
  • 高水平保护
  • 高质量发展
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党的十八大报告提出大力推进生态文明建设,2015年中共中央、国务院印发《关于加快推进生态文明建设的意见》,生态文明建设在全国各地加快推进,绿色低碳转型、污染防治攻坚战、生态系统保护修复不断深入,取得来之不易的成果与经验,需要不断巩固、持续优化。评估生态文明建设绩效,对于总结各地生态文明建设经验、深化生态文明建设具有重要意义。

习近平总书记在2023年全国生态环境保护大会上强调,要正确处理高质量发展和高水平保护的关系。推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的重要环节,高水平保护是高质量发展的重要支撑,生态文明建设绩效评价需要综合考虑发展和保护。本文参考以往研究,以协同推进高质量发展和高水平保护为主要视角,结合党的二十大的最新战略部署,对全国各省份生态文明建设绩效进行全面评价,为我国各区域、各评价主体开展生态文明建设评价工作提供方法参考。


1、文献综述


生态文明的概念最早于20世纪下半叶提出,诞生在环境问题进入国际议程的背景下,又具有超越环境保护理念的文明形态内涵[1]。随着生态文明建设成为中国特色社会主义建设的重要内容,国内学者对生态文明与生态文明建设的研究日益深入,涉及生态文明内涵、评价指标体系及评估方法等多个方面,研究重心呈现出从内涵界定转向评价研究的趋势[2]。

生态文明建设绩效评价是全面客观认识生态文明建设效果的重要方式,国内学者开展了不同评价尺度、评价对象、评价角度、评价方法的生态文明建设绩效评价研究[3-15]。评价尺度和评价对象上,各项研究采用国际、全国、区域、省域等不同尺度,以国家、省、市、区、县等为评价对象,其中以省份或城市为对象的研究占多数。评价角度上,由于生态文明的丰富内涵和生态文明建设工作的广泛涉及,现有研究采取了各不相同的评价角度。常见角度为基于生态文明建设涉及的各领域或系统进行评价,其中环境、经济、社会为最常被考虑的领域,如王曰芬等[15]以生态环境、生态经济、生态社会三个维度构建评价指标体系。也有研究考虑文化、制度等领域[4],但存在指标可获取性和代表性难以兼顾的问题。部分研究强调区分生态文明建设的过程与结果、水平与效率,如包存宽等[6]构建了基于先进程度、目标完成度、进步程度的生态文明建设绩效评价方法。夏四友等[11]从业绩和效率两个视角对各省份生态文明建设进行评价。评价方法上,主观赋权法如层次分析法[3]、客观赋权法如熵值法[8,13-14]等均被广泛使用,也有综合多种方法计算权重的尝试[15],熵权TOPSIS法[5,10-12]等评价信息综合方法也得到应用。

综合来看,现有研究中兼具空间广度和时间跨度的生态文明建设评价研究仍属少数,与生态文明建设工作主要任务的结合需要加强。本文选取全国各省份作为评价对象,基于2015—2020年多年份数据进行研究,以期全面认识生态文明建设的水平现状、动态变化与地区差异;在指标体系构建上以生态文明建设需要处理的高质量发展和高水平保护这一组重大关系为核心,结合生态文明建设涉及的社会经济、生态环境子系统以及当前生态文明建设主要任务,采用基于客观数据驱动、应用广泛的熵权TOPSIS法,并通过全国范围的评价检验评价指标体系的适用性和合理性。


2、指标体系构建与评价方法


2.1 指标体系构建

为整体衡量生态文明建设绩效,从高质量发展和高水平保护这一组关系入手,将目标层设计为高质量发展和高水平保护两大维度,体现在发展中保护、在保护中实现更大发展。准则层参考党的二十大报告中“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”的主要任务及“加快实施创新驱动发展战略”相关内容,从产业结构转型和科技赋能两项内容评价高质量发展,着重考量高质量发展与生态文明更紧密关联的绿色与创新面向,并从污染治理、生态保护、应对气候变化三项内容评价高水平保护。指标层从目标层和准则层出发,梳理有关生态文明建设的权威指标体系及相关研究,并参考生态环境质量[16]、高质量发展[17-18]、美丽中国[19]相关评价指标研究,寻找备选指标并进行筛选。指标筛选及指标权重计算的主要原则如下:①政治性。评价指标的选取,要结合党的二十大提出的战略部署,与时俱进地反映出生态文明建设的主要内容。②权威性。所有指标均来源于国家统计局、生态环境部、国家发展改革委等部委及各省份权威部门的公开数据,或通过权威数据计算获得,去除缺乏权威数据来源的指标。此外,原则上每项指标数据来自同一口径,以保证不同评价对象间可以进行公正合理的比较。③科学性。指标以相对值而非绝对值为主。由于研究以全国各省份为评价对象,不同地区人口、地理、经济规模差异巨大,因此指标多采用比例值,或计算相比于人口总量、辖区面积、经济规模的相对值,以避免规模效应带来忽高忽低的影响。④可量化性。选择明确、可以量化的指标,每项指标能够从某一具体方面客观体现各地区高质量发展或高水平保护状况。⑤客观性。指标权重使用熵值法这一客观赋权法确定,并采用根据描述统计量的客观方式识别指标离群值,统一通过缩尾处理削减离群值对于综合评价的影响。

通过对30余份统计年鉴、百余项指标的分析研究,最终筛选出31项指标,如表1所示,用具体可持续观测的量化指标解读我国生态文明建设的现状、绩效和问题。

2.2 数据来源

由于数据可获得性,研究对象为中国30个省份(不包括西藏及港澳台地区),研究年份为2015—2020年。数据来自《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国林业和草原统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国水利统计年鉴》和各省份统计年鉴等,以及各省份生态环境状况公报,部分指标数据由二次计算获得,缺失数据使用线性插值法或利用相近年份数据补充。

2.3 评价方法

本文采用熵权TOPSIS法对各省份的生态文明建设绩效进行综合评价。TOPSIS法运用各评价对象与理想点之间的距离来对评价对象进行综合评价;熵值法借用信息论中的信息熵来确定指标权重,是一种客观赋权法;熵权TOPSIS法使用熵值法确定TOPSIS法中各维度的权重,进一步消除TOPSIS法过程中的任意性[20-21]。

2.3.1 数据处理

表1 生态文明建设绩效评价指标体系

令A=(aijk)l×m×n为三维数组,其中aijk为第i个省份在第j个年份第k项指标的值。由于不同指标数据的量纲、数量级与正逆向性质不同,为使所有指标数据能够直接比较,需要将所有指标转化为取值在[0,1]的正向指标。此外,部分指标存在离群值,由于熵值法对离群值敏感,需要对数据进行处理;对离群值有多种判别和处理方式[22-23],本文使用统计学常用的基于描述统计量的离群值判定方法,并对存在离群值的指标进行缩尾处理[24-25]。

(1)离群值缩尾处理:

令为第k项指标数值的下四分位数,为第k项指标数值的上四分位数,。当上部存在离群值即时,将大于95%分位数的数据替换为95%分位数;当下部存在离群值时做类似处理。令B=(bijk)l×m×n为缩尾处理后的数据。

(2)规范化处理:

令rijk为第i个省份在第j个年份第k项指标经过规范化处理后的值,当第k项指标为正向指标,有:

当第k项指标为逆向指标,有:

则R=(rijk)l×m×n为处理完成的数据。

2.3.2 熵值法计算指标层权重

(1)转化指标为随机变量。

令pijk为指标值对应的概率值:

(2)计算指标对应信息熵。

信息熵的计算公式为,令Ek为第k项指标对应的信息熵:

(3)计算指标权重。

令wk为第k项指标的权重:

2.3.3 TOPSIS法计算目标层得分

(1)计算最优点和最劣点。

最优点为,其中为第k个指标的最大值,最劣点为,其中为第k个指标的最小值。

(2)计算与最优/劣点距离。

当前点(rij1,rij2,...,rijn)同最优点r+与最劣点r-的加权欧式距离为:

(3)计算得分。

第i个省份在第j个年份的得分为。

2.3.4 TOPSIS法计算综合得分

获得各省份在各目标层的得分后,再次利用TOPSIS法计算综合得分。


3、评价结果分析


3.1 高质量发展评价结果分析

结果如图1所示。各省份2015年高质量发展得分平均值为0.365,2020年平均值为0.435,平均增长0.071。从具体评价指标来看,各省份人均生产总值、第三产业占比不断提高,单位生产总值的能源消耗、水资源消耗和建设用地使用普遍降低,铁路和水运货运量占比均有提升或基本持平。2020年,万人发明专利授权数、万人R&D人员数、R&D经费投入比例和高技术产业营业收入占生产总值比重较2015年有提高的省份比例分别为93%、87%、77%和50%,科技创新动能不断积蓄,但对经济发展的驱动作用仍待加强。

从总体排名来看,排名靠前的6个省份(上海、浙江、北京、广东、江苏、天津)得分明显高于其他省份,这6个省份均位于东部地区,是长三角、珠三角、京津冀三大城市群所在。作为改革开放以来经济发展的前沿地区,这些省份也率先开始产业结构调整、产业转型升级。这些地区具有国内领先的科技创新能力,政府和企业在研究与试验发展上的经费投入更高,高技术制造业、高技术服务业成为经济发展的支柱性产业,能够更多依靠创新驱动经济发展。得益于产业结构调整以及新技术应用,这些地区的经济增长所耗用的能源和资源也更少。排名后四位的省份为新疆、宁夏、甘肃、青海,靠后省份主要位于西部地区。这些省份属于经济欠发达地区,产业结构层次较低,单位生产总值的能源、土地等资源消耗量较高。例如,宁夏2020年每万元生产总值能耗为2.4吨标准煤,是该指标最优地区北京的11.7倍,且较本省2015年的单位能耗增长15.9%。受限于社会经济发展程度,这些地区自身的科技创新能力也在全国居于后列。

从得分变化来看,2020年较五年前提升幅度最大的省份为浙江(0.233)和广东(0.207)。结合排名来看,2015年排名前15名的省份五年间得分平均增长0.084,后15名省份平均增长0.057,后半段省份提升幅度小于前半段省份,社会经济发展的已有优势程度为进一步高质量发展提供基础。根据林云和金祥荣研究,技术创新产出存在区域“马太效应”,原因是研发、吸收能力、技术机会形成的累积循环[26]。欠发达地区面临经济增长、社会发展乃至生态环境保护的多重挑战,如何走出“先污染后治理”困境,仍是重要课题[27];通过科技赋能推动欠发达地区高质量发展,需要欠发达地区自身科教水平的提高,但在科技创新的“马太效应”下,也需要发达地区的科技帮扶。

图1 高质量发展评价结果

图2、图3同。

3.2 高水平保护评价结果分析

结果如图2所示,各省份2015年高水平保护得分平均值为0.452,2020年平均值为0.574,平均增长0.123。从具体指标来看,污染防治方面,各省份城市环境空气质量全面改善,城市PM2.5浓度明显降低,单位生产总值废气和废水污染物排放大幅下降;生态保护方面,97%省份森林覆盖率和100%省份湿地保护率均有提高,67%省份突发环境事件减少;应对气候变化方面,非化石能源发电量占比普遍上升、单位生产总值煤炭和石油消耗量普遍降低,能源低碳化转型推进,生态系统碳汇能力提升。

从总体排名来看,2015年排名前五的省份为福建、云南、四川、重庆、广东,2020年排名前五的省份为云南、福建、四川、重庆、浙江,主要位于东南和西南地区。东南和西南地区有良好的森林植被覆盖和生物多样性,这些省份的森林覆盖率均在35%以上。西南地区蕴藏以水能为主的丰富可再生能源,四川和云南水力发电量在全国位居前二;作为沿海发达省份的福建、浙江、广东核电发电量在全国位居前三,也利于能源结构的低碳化。2015年排名后五的省份为新疆、宁夏、内蒙古、山西、辽宁,2020年排名后五的省份为新疆、宁夏、山西、内蒙古、黑龙江,排名靠后省份主要位于西北、华北和东北地区。各地区排名较低的原因问题各不相同。新疆、宁夏等西北省份自然条件恶劣,是荒漠化的主要分布地区,同时受限于发展水平,污染物排放总量相对低但排放强度相对高;山西、河北等华北省份作为历史悠久的农业区和重要工业区,存在生态系统退化和工业污染的问题;黑龙江和辽宁生态较为良好,是东北森林带的分布省份,但作为粮食主产区和重工业基地,存在污染物排放量大的问题。

从得分变化来看,2020年较五年前提升幅度最大的省份为河北(0.227)和辽宁(0.214),得分提升最主要得益于污染物排放的有效控制。以二氧化硫排放为例,河北2020年单位生产总值废气二氧化硫排放量是2015年的10.9%,辽宁2020年排放量是2015年的18.2%。2015年排名前15名的省份五年间得分平均增长0.087,后15名省份平均增长0.158,后半段省份提升幅度大于前半段省份。污染防治攻坚战的全面开展,使得长期存在的大气污染等生态环境问题得到改善。但同时,相较于社会经济的发展,生态环境的改善受到更多自然条件的限制,在数量上达到一定阶段后,难以呈现为量的持续线性增长,生态环境的进一步改善需要在水平提升上下更多功夫。

图2 高水平保护评价结果

3.3 总体情况分析

如图3所示,2015—2020年各省份的综合得分均有提升或基本持平,综合得分平均值由2015年的0.322提升至2020年的0.433,平均增长0.110,发展质量和保护水平不断提升,生态文明建设有明显的成效;综合得分提升最高省份为浙江省,提升0.312。如图4所示,值得注意的是,全国范围内保护水平的提升相较于发展质量的提升更为明显,73.3%省份高水平保护得分提升幅度大于高质量发展得分提升幅度,反映了我国环境保护和经济发展关系向协调双赢的转变[28],生态环境保护作为当前时期重点工作取得全面进展,污染防治攻坚战成效显著。

如图5所示,全国30个省份在发展质量和保护水平上存在较大差异。2020年,综合排名前三的省份为浙江(0.919)、上海、(0.904)、北京(0.849),综合排名后三的省份为新疆(0.125)、宁夏(0.146)、甘肃(0.200),各省份综合评价、高质量发展、高水平保护的得分极差分别为0.794、0.635和0.362,表征了我国区域自然条件和资源禀赋差异较大、发展不平衡不充分的实际国情[29]。2015年各省份综合评价、高质量发展、高水平保护的得分极差分别为0.846、0.642、0.434,五年间各省份综合评价和高水平保护的省间差异有缩小,高质量发展的省间差异则基本持平。具体到各省份,也存在社会经济的发展状况和生态环境的保护状况不同步的现象,2015—2020年各省份高质量发展和高水平保护分差绝对值平均为0.190,高水平保护得分与高质量发展得分差值最大为0.451(云南,2019年),高质量发展得分与高水平保护得分差值最大为0.299(上海,2016年),各省份在生态文明建设上面对问题与所处阶段不尽相同,在生态文明建设的进一步开展中也需有所侧重。


4、研究结论与政策建议


研究发现,2015—2020年,各省份生态文明建设成效显著,高质量发展和高水平保护均有明显提升,产业结构转型、污染防治、生态保护、应对气候变化、科技赋能各项工作取得进展;保护水平相较于发展质量提升更为明显,主要得益于这一时期污染防治工作的整体推进。我国高质量发展和高水平保护存在区域差异,高质量发展总体上具有东部高于西部的特征,2020年各省份之间的差距较五年前基本持平,高水平保护总体上具有南部高于北部的特征,2020年各省份之间的差距较五年前有缩小。此外,高质量发展和高水平保护在变化特征上存在差异,2015—2020年,社会经济发展程度更高的省份在进一步发展上更有优势,这种优势尤其体现在科技创新领域;生态保护水平靠后的省份改善成效更为明显,改善尤其体现在污染治理领域。针对研究结果,提出以下建议。

图3 综合评价结果

提升资源利用效率,推动绿色低碳高质量发展。社会经济发展排名靠后省份需要以提升资源利用效率为抓手,加快传统产业转型升级,发挥自身资源禀赋优势发展新兴产业,进一步推进能源结构、交通运输结构的转型升级,逐步实现经济增长与资源消耗的脱钩。排名靠前省份需要进一步提升产业国际竞争力、发展循环经济、推动区域协调发展,为全国高质量发展做出示范。

加强系统治理,推动生态环境保护。各地应通过环境治理能力全方位现代化,推进污染防治持续深入开展;做好山水林田湖草沙一体化保护和系统治理工作,因地制宜解决地区生态系统保护面临的突出问题;发挥市场机制和多元主体力量,积极稳妥推进碳达峰碳中和工作。

图4 2015年、2020年高质量发展和高水平保护象限图

图5 2020年评价结果排名

科技创新引领,推动发展与保护协同。新发展阶段中,高质量发展和高水平保护均亟须科技创新的带动引领。各省份尤其是科技创新能力较弱的欠发达省份应该深化实施创新驱动发展战略,科研实力强省应该在加快科技创新步伐的同时加强合作机制,探索科技帮扶、协同治理新路径,使得科技创新成果有效辐射到全国各地尤其欠发达地区。


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基金资助:国家社会科学基金重大项目“党的十八大以来党领导生态文明建设实践和经验研究”(22ZDA106);


文章来源:彭子琛,王宏亮,李宏伟,等.基于熵权TOPSIS法的中国30个省份生态文明建设绩效评价[J].生态经济,2024,40(10):222-229.

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环境保护

期刊名称:环境保护

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专业分类:环境

国际刊号:0253-9705

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