分析三階段DEA模型的區(qū)域生態(tài)效率

戴雪晴

摘 要：針對(duì)三階段DEA模型，在簡(jiǎn)要概括不同階段基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，以我國31個(gè)省市為研究對(duì)象，著重分析三階段DEA模型在生態(tài)效率研究中的具體應(yīng)用，從而為不同省市結(jié)合自身現(xiàn)狀做出正確發(fā)展決策提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：三階段DEA模型；生態(tài)效率；規(guī)模與純技術(shù)效率

三階段DEA模型為分析生態(tài)效率的重要方法，不同階段具有各自的特點(diǎn)和作用，同時(shí)，三階段DEA模型分析結(jié)果還是不同區(qū)域確定未來發(fā)展方向的重要指導(dǎo)?，F(xiàn)采取該分析方法，對(duì)我國31個(gè)省市的生態(tài)效率進(jìn)行深入分析，具體內(nèi)容如下。

一、緒論

我國經(jīng)濟(jì)在改革開放后得到快速發(fā)展，GDP從78年的3645.2億元上漲至08年的18215.3億元，并且對(duì)于環(huán)境方面的問題也日益突出，就廢水、廢氣和固體廢物排放為例，由90年至08年，廢水的排放總量上漲約61.3%；廢氣的排放總量上漲約375.1%；固體廢物的產(chǎn)生總量上漲約229.3%。由此可見，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)是我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略，而怎樣才能對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)給出科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，找尋有效提升發(fā)展水平的方法，是目前國內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)分析的主要熱點(diǎn)。

現(xiàn)有資料當(dāng)中對(duì)于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的研究與評(píng)價(jià)大致可以分成三類：其一為對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平指標(biāo)體系構(gòu)建進(jìn)行評(píng)價(jià)；其二為通過對(duì)能值分析法的使用深入探究循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平；其三為將生態(tài)效率作為基礎(chǔ)，再使用DEA模型對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平進(jìn)行測(cè)算。基于此，本文將生態(tài)效率作為核心，對(duì)我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，從生態(tài)效率角度講，DEA模型方法最為常用。然而，由于無法對(duì)外部與隨機(jī)因素的影響進(jìn)行消除，難以在客觀的角度上明確生產(chǎn)單元對(duì)應(yīng)的決策及管理水平，但三階段DEA模型卻具備可消除非經(jīng)營(yíng)性因素造成的直接影響的顯著特點(diǎn)，使計(jì)算結(jié)果更加真實(shí)、有效。因此，本文結(jié)合國內(nèi)的相關(guān)信息，在采用生態(tài)效率分析的前提下，依靠三階段DEA模型，希望可以更加準(zhǔn)確的表述生態(tài)效率，與此同時(shí)，找到制約生態(tài)效率的關(guān)鍵要素，為政府決策提供幫助。

二、三階段DEA模型

1.第一階段DEA模型

DEA模型于1978年正式提出，目的在于對(duì)多投入多產(chǎn)出模式下的決策單元有效性進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。BCC模型的作用在于對(duì)規(guī)模報(bào)酬可變模式下的決策單元有效性進(jìn)行處理。針對(duì)任意一種決策單元，其投入導(dǎo)向模式下的BCC模型為：

（1）

式（1）中，i=1，2，...，n；j=1，2，...，m；r=1，2，...，s，n代表決策單元總數(shù)，m與s是輸入和輸出變量總數(shù)，xij（j=1，2，...，m）代表第i個(gè)單元對(duì)應(yīng)的j個(gè)投入要素，yir（r=1，2，...，s）代表第i個(gè)單元對(duì)應(yīng)的s個(gè)產(chǎn)出要素，θ代表決策單元有效值。如果θ為1，并且s+=s-=0，則說明該單元切實(shí)有效；如果θ為1，但s+≠0，或者是s-≠0，則說明該單元是弱有效；如果θ<1，則說明該單元非有效。借助BCC模型獲得的效率是技術(shù)效率，它還能分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率之間的乘積。

2.第二階段DEA模型

通過第一階段分析獲取的松弛變量會(huì)受到三方面因素的干擾，分別為環(huán)境因素、管理效率及隨機(jī)因素。然而，傳統(tǒng)的模型并沒有對(duì)這些因素進(jìn)行有效區(qū)分，效率值不能反映造成低效的直接原因。于是，在第二階段中采取SFA模型能對(duì)以上因素進(jìn)行分別觀測(cè)，進(jìn)而篩分外部與隨機(jī)因素，獲取投入冗余。例如，一個(gè)投入導(dǎo)向當(dāng)中存在決策單元n個(gè)，每個(gè)單元都存在m種投入，假設(shè)外部環(huán)境變量為p個(gè)，對(duì)決策單元投入松弛變量實(shí)施SFA分析，能得出相應(yīng)的回歸方程：

（2）

式（2）中，i=1，2，...，m；k=1，2，...，n；sik代表第k個(gè)單元對(duì)應(yīng)的i項(xiàng)投入松弛變量；zk=（z1k， z2k， ...， zpk）代表外部環(huán)境變量，βi代表外部環(huán)境變量對(duì)應(yīng)的待評(píng)估參數(shù)；fi（zk，βi）代表投入差額受外部環(huán)境變量的直接影響，通常取：fi（zk，βi）=zkβi。Vik+μik是混合誤差項(xiàng)，其中，Vik代表隨機(jī)因素，同時(shí)假定Vik·N（0，）；μik代表管理無效率，假設(shè)它遵循截?cái)嗾龖B(tài)分布原則，可表示為：μik·N+（μi，）；Vik和μik兩者不相關(guān)。若值無限逼近1，則說明管理水平是主要的影響因素；若 值無限逼近0，則說明隨機(jī)誤差是主要的影響因素。

運(yùn)用回歸結(jié)果進(jìn)行投入項(xiàng)整理，對(duì)處在良好環(huán)境下的單元增大投入，繼而消除外部與隨機(jī)因素影響。基于有效性最強(qiáng)的單元，將其投入量作為基礎(chǔ)，最后對(duì)其余樣本實(shí)際投入量實(shí)施調(diào)整：

式（3）中，i=1，2，...，m；k=1，2，...，n；Xik代表第k個(gè)單元對(duì)應(yīng)的i項(xiàng)投入值，經(jīng)調(diào)整以后的值為；代表外部變量參數(shù)評(píng)估值；代表隨機(jī)因素評(píng)估值。式中的首個(gè)中括號(hào)代表所有決策單元均調(diào)整到完全一致的外部環(huán)境，第二個(gè)中括號(hào)代表所有決策單元的隨機(jī)因素均調(diào)整到一致的情形，確保所有單元都面對(duì)完全一致的運(yùn)氣與經(jīng)營(yíng)環(huán)境。

3.第三階段DEA模型

將原始投入數(shù)據(jù)替換為由第二階段獲取的投入數(shù)據(jù)，而產(chǎn)出依然是原始的產(chǎn)出數(shù)據(jù)，然后再使用BCC模型完成效率評(píng)測(cè)，最終得出效率值。此時(shí)的效率值是經(jīng)過外部與隨機(jī)因素剔除的。

三、實(shí)證分析

1.第一階段

運(yùn)用相關(guān)軟件分析國內(nèi)31個(gè)省市的生態(tài)效率及規(guī)模報(bào)酬現(xiàn)狀。由分析結(jié)果可知，在忽略外部與隨機(jī)因素的條件下，08年國內(nèi)各個(gè)省市的生態(tài)技術(shù)實(shí)際效益可達(dá)0.604，其中，純技術(shù)效率0.711，規(guī)模效率0.861。在所有省市中，北京、上海三個(gè)效率都可達(dá)到1.0水平，處在技術(shù)前沿面；其余省市則在效率層面上有一定改進(jìn)空間。由此可見，國內(nèi)生態(tài)效率較差，亟需做出有效的改進(jìn)。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，預(yù)測(cè)值和本文提出的效率值存在一定差異，這是由于指標(biāo)的選取不相同造成的，從另一個(gè)層面講，國內(nèi)生態(tài)效率并未出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，但和預(yù)測(cè)基本相同的是，北京、上海都處在技術(shù)的前沿面。

2.第二階段

將由第一階段獲取的松弛量作為第二階段的被解釋變量，同時(shí)以三大外部環(huán)境變量為第二階段的解釋變量，采用相同軟件提供的回歸結(jié)果進(jìn)行分析。由回歸結(jié)果可知，所有回歸系數(shù)都可以在顯著的水平下經(jīng)過檢驗(yàn)，這代表外部會(huì)將會(huì)對(duì)投入冗余造成明顯的明顯。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深入探究，化學(xué)需氧量、二氧化碳排放、就業(yè)人員與能源消耗的投入松弛變量迫近0，并處于顯著的水平下，說明對(duì)于這些投入，隨機(jī)因素會(huì)占據(jù)主體位置，會(huì)直接影響生態(tài)效率。由此可見，隨機(jī)因素造成的影響是不容忽視的，需要運(yùn)用SFA模型進(jìn)行剝離分析。

通過對(duì)投入松弛變量的進(jìn)一步分析，因?yàn)橥獠凯h(huán)境的變量是對(duì)各個(gè)投入松弛變量的回歸，因此如果回歸系數(shù)是負(fù)值，則代表增大外部環(huán)境的變量可以有效降低投入松弛量，也就是說有利于減小浪費(fèi)；相反，如果回歸系數(shù)是正值，則代表增大外部環(huán)境的變量會(huì)增加投入松弛量，最終產(chǎn)生一定程度的浪費(fèi)。

（1）經(jīng)濟(jì)總量中第三產(chǎn)業(yè)占比。這一變量對(duì)松弛變量的系數(shù)表現(xiàn)為負(fù)值，并且處在顯著水平，表示隨著經(jīng)濟(jì)總量中第三產(chǎn)業(yè)占比的不斷提升，能源消耗、化學(xué)需氧量排放及二氧化硫排放會(huì)出現(xiàn)降低態(tài)勢(shì)，有利于生態(tài)效率的提升；這和實(shí)際情況是完全相符的，近幾年我國著重調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)第三產(chǎn)業(yè)的開發(fā)，其根本作用的重要一條就是降低能耗與環(huán)保。除此之外，對(duì)就業(yè)人數(shù)方面的松弛變量表現(xiàn)為正值，說明隨著隨著經(jīng)濟(jì)總量中第三產(chǎn)業(yè)占比的不斷提升，對(duì)人員就業(yè)有良好的推動(dòng)作用，盡管會(huì)對(duì)生態(tài)效率造成影響，但它可以推動(dòng)就業(yè)，緩解目前面臨的就業(yè)難現(xiàn)狀。

（2）環(huán)保財(cái)政支出。從理論角度講，隨著環(huán)保財(cái)政支出的不斷增大，生態(tài)效率應(yīng)得到提高，但對(duì)于經(jīng)驗(yàn)分析而言，這種假設(shè)是不成立的。結(jié)果顯示，僅有化學(xué)需氧量的松弛變量一項(xiàng)對(duì)環(huán)保財(cái)政支出表現(xiàn)為負(fù)值，其他均表現(xiàn)為正值，而且都可以通過顯著性的檢驗(yàn)。這說明現(xiàn)有環(huán)保財(cái)政支出還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，未實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果，很多方面的問題都沒有得到解決。對(duì)此，首先應(yīng)該推動(dòng)環(huán)保支出的不斷增長(zhǎng)，然后要科學(xué)配置有限的環(huán)保支出，以充分發(fā)揮其應(yīng)有作用。

（3）受教育年限。國內(nèi)環(huán)境污染問題較為嚴(yán)重，造成這一現(xiàn)象的根本原因之一為人員缺乏環(huán)保意識(shí)，而增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)的有效途徑為提升教育程度，控制污染蔓延。此外，教育還是科技發(fā)展的必要前提，通過對(duì)教育程度的大幅提升，可以推動(dòng)科技進(jìn)一步發(fā)展，而且科技的發(fā)展還有利于降低能耗及污染排放。受教育平均年限對(duì)于四大投入松弛變量都表現(xiàn)為負(fù)值，并且分別通過顯著性檢驗(yàn)，進(jìn)一步肯定了以上理論的準(zhǔn)確性。簡(jiǎn)言之，教育可起到生態(tài)效率改善作用，所以，各個(gè)地區(qū)、區(qū)域必須認(rèn)識(shí)到教育程度提升的重要作用，增加教育、教學(xué)方面的實(shí)際投入，以此提升教育水平，達(dá)到生態(tài)效率改善的目的。

因?yàn)楦鞣N外部環(huán)境變量針對(duì)不同地區(qū)、區(qū)域的實(shí)際影響存在一定差別，會(huì)使一部分面臨相對(duì)良好環(huán)境或運(yùn)氣的區(qū)域有著較好的生態(tài)效率，而那些面臨惡劣環(huán)境或運(yùn)氣的區(qū)域的生態(tài)效率較差。所以，需要對(duì)原投入變量進(jìn)行調(diào)整，使全部區(qū)域面對(duì)完全相同的環(huán)境及運(yùn)氣，以便考察和分析真實(shí)的生態(tài)效率水平。

3.第三階段

首先對(duì)投入變量進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)將經(jīng)過調(diào)整的投入值和原始的產(chǎn)出值代入到BCC模型當(dāng)中完成分析，以獲取規(guī)模報(bào)酬與效率。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在剔除外部與隨機(jī)因素以后，生態(tài)效率出現(xiàn)顯著變化。具體表現(xiàn)為：均值下降0.029，造成這一現(xiàn)象的主要原因?yàn)橐?guī)模效率從0.861降低至0.816；而純技術(shù)效率卻出現(xiàn)了小幅度的上升，從0.711上升至0.714。這表明，在剔除外部與隨機(jī)因素后，國內(nèi)的生態(tài)效率更加不理想。與此同時(shí)，海南原本處在技術(shù)前沿面，但在剔除外部與隨機(jī)因素后，從前沿面退出。從省的角度看，各省第三階段生態(tài)效率值和傳統(tǒng)第一階段相比，存在極大的出入，有12個(gè)省份的技術(shù)效率出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，這代表這些省份技術(shù)效率和外部環(huán)境有密切聯(lián)系，相比之下，技術(shù)管理的水平很低。而生態(tài)效率出現(xiàn)上升的省份有15個(gè)，代表這些省份之前技術(shù)效率低的原因?yàn)槭艿讲焕獠恳蛩氐挠绊?，這和技術(shù)管理水平并無直接聯(lián)系。

根據(jù)第三階段的結(jié)果，從整體角度講，各個(gè)省市的生態(tài)效率均值只有0.575，總體水平很低，其中，純技術(shù)效率只有0.714，代表在生態(tài)防護(hù)層面的管理水平十分低下，日后應(yīng)高度關(guān)注管理創(chuàng)新，做好制度優(yōu)化工作；而規(guī)模效率也只有0.816，仍存在0.184的上升空間，各地的規(guī)模報(bào)酬依然處在遞增的時(shí)期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模缺乏合理性，需要在充分考慮現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高發(fā)展規(guī)模。

四、結(jié)語

1.外部與隨機(jī)因素的存在會(huì)對(duì)生態(tài)效率造成十分顯著的影響，單純使用DEA模型難以對(duì)生態(tài)效率進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的描述，需借助于三階段DEA模型分析。

2.在調(diào)整的前后，各個(gè)省市的生態(tài)效率均出現(xiàn)不同程度的改變，進(jìn)一步說明外部與隨機(jī)因素的影響作用，因此切實(shí)采用三階段DEA方式開展分析工作十分必要。

3.在消除外部與隨機(jī)因素影響以后，國內(nèi)技術(shù)效率均值從最初的0.604降低至0.575，純技術(shù)效率均值小幅度上升到0.714，規(guī)模效率均值降低到0.816。

4.若將0.9效率值作為臨界點(diǎn)，則可將我國所有省市分成四大類型，分別為雙高、高低、低高與雙底，不同省市需要緊密結(jié)合自身狀態(tài)與特點(diǎn)，著重強(qiáng)化管理水平，或擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以此有效改善生態(tài)效率。

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