基于DEA的成渝城市群環(huán)境效率評(píng)價(jià)

摘 要： 成渝城市群是我國中西部城市群的典范，內(nèi)陸經(jīng)濟(jì)崛起的排頭兵，利用優(yōu)越的自然資源和良好的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了威脅。以成渝城市群中，重慶、成都、德陽三個(gè)中心城市為研究對(duì)象，應(yīng)用傳統(tǒng)DEA中的CCR模型和改進(jìn)的SBM模型對(duì)三個(gè)城市十年的經(jīng)濟(jì)效率和環(huán)境效率進(jìn)行測(cè)度，結(jié)果表明，非期望產(chǎn)出的引入降低了效率水平，且三個(gè)城市對(duì)環(huán)境變量的引入都較為敏感，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)程度有很大提升空間。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析 環(huán)境效率 城市群

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展和城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，城市群已成為中國未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局中最具活力和潛力的核心地區(qū)。長三角、珠三角及京津冀地區(qū)利用良好的區(qū)位優(yōu)勢(shì)及政策支持實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的快速崛起，逐步形成了三大沿海經(jīng)濟(jì)圈，在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，國家戰(zhàn)略逐步向中西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，內(nèi)陸經(jīng)濟(jì)崛起已成為我國經(jīng)濟(jì)格局的新特征。成渝城市群是我國內(nèi)陸城市群的典范和內(nèi)陸經(jīng)濟(jì)崛起的排頭兵，是西南乃至整個(gè)中西部地區(qū)腹地面積最廣、經(jīng)濟(jì)實(shí)力最強(qiáng)、發(fā)展條件最優(yōu)的區(qū)域。成渝城市群自然稟賦優(yōu)良，具有良好的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)工業(yè)基礎(chǔ)，通過城市群高密度的聚集和高強(qiáng)度的相互作用，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高速增長的同時(shí)，也造成了高風(fēng)險(xiǎn)的生態(tài)環(huán)境威脅。

環(huán)境效率是一種度量經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)水平的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，它的高低與資源能源的利用比率、投入與產(chǎn)出效果、污染物的排放與處理能力，以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)程度等密切相關(guān)。與傳統(tǒng)的單位GDP污染物排放量相比，環(huán)境效率可以反映資源、資本的投入與產(chǎn)出之間的關(guān)系。目前測(cè)度環(huán)境效率的主流方法為基于非參數(shù)的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA），它通過數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，評(píng)價(jià)多投入、多產(chǎn)出的決策單元相對(duì)效率，進(jìn)而判斷決策單元是否實(shí)現(xiàn)規(guī)模有效和技術(shù)有效并給出調(diào)整的方向和程度。因無須預(yù)設(shè)投入與產(chǎn)出之間的函數(shù)關(guān)系、無需事先設(shè)定權(quán)重等特點(diǎn)，DEA深受學(xué)界重視并成為效率評(píng)價(jià)的最常用方法。從度量方法上看，DEA模型可分為四種類型，即徑向角度、徑向非角度、非徑向角度以及非徑向非角度。徑向是指投入或產(chǎn)出按等比例縮減或放大以達(dá)到有效，角度是指投入或產(chǎn)出的角度。傳統(tǒng)的DEA模型大都屬于徑向和角度的度量，投入越少、產(chǎn)出越大等產(chǎn)出最大化思想一直成為預(yù)期的評(píng)價(jià)目標(biāo)。隨著環(huán)境問題日益嚴(yán)重，在一味追求GDP增長的同時(shí)也應(yīng)關(guān)注環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展路線。因此，在期望產(chǎn)出比如GDP越多越好的同時(shí)，“三廢”等非期望產(chǎn)出越少越好，但傳統(tǒng)的DEA模型未能充分考慮投入產(chǎn)出的松弛問題，對(duì)非徑向非角度問題進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，其度量值很可能不準(zhǔn)或有偏。2001年Tone提出了非徑向非角度的SBM模型，通過把松弛變量直接放入目標(biāo)函數(shù)、將污染物排放作為輸出變量的方式，避免徑向和角度選擇的差異所帶來的偏差，較好的解決非期望產(chǎn)出的缺陷。白永平等利用SBM模型與ML指數(shù)測(cè)度了沿黃河九省（區(qū)）的環(huán)境效率，九省（區(qū)）環(huán)境效率相對(duì)水平較低，但有向好發(fā)展的趨勢(shì)。趙崢和宋濤認(rèn)為四階段DEA和Bootstrap-DEA測(cè)算出來的環(huán)境治理效率與傳統(tǒng)DEA測(cè)算的效率存在差異，環(huán)境治理效率與當(dāng)?shù)氐馁Y源環(huán)境狀況相關(guān)，環(huán)保支出占GDP比重系數(shù)為負(fù)。本文運(yùn)用DEA方法對(duì)成渝城市群的環(huán)境效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷成渝城市群經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)程度，即在期望產(chǎn)出（GDP等）增加的同時(shí)，對(duì)“三廢”污染物等非期望產(chǎn)出的減害能力及處理結(jié)果，為促進(jìn)成渝城市群持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

二、研究方法及數(shù)據(jù)來源

（一）基于傳統(tǒng)DEA模型的效率評(píng)價(jià)方法

環(huán)境保護(hù)投入產(chǎn)出效率是以污染治理效果來衡量環(huán)境保護(hù)投資或技術(shù)的利用效率，這里采用傳統(tǒng)的DEA的CCR、BCC方法（闡述模型及原理的文獻(xiàn)很多，此處略），通過技術(shù)效率和規(guī)模效率評(píng)價(jià)三大城市群環(huán)境保護(hù)投入和產(chǎn)出的相對(duì)有效性。其中，技術(shù)效率是指現(xiàn)有環(huán)境保護(hù)治理資金、技術(shù)的最優(yōu)利用能力或?qū)ξ廴疚锏淖畲筇幚?、減害能力，體現(xiàn)在給定各種投入要素的條件下實(shí)現(xiàn)治理效果的最大產(chǎn)出，或者給定產(chǎn)出水平下投入最小化的能力;規(guī)模效率反映評(píng)價(jià)單元對(duì)環(huán)境保護(hù)的投入是否適度，是規(guī)模不足或是投入冗余。BCC模型求得的結(jié)果是決策單元的技術(shù)效率TE，CCR模型求得的相對(duì)效率是決策的單元在規(guī)定規(guī)模收益下的綜合效率TSE，將其除以BCC模型得到的技術(shù)效率TE，即可得到評(píng)價(jià)單元的規(guī)模效率PSE，即PSE=TSE/TE。本文采用已投入為導(dǎo)向的CCR模型。

（二）基于DEA-SBM模型的環(huán)境效率評(píng)價(jià)方法

在分析了環(huán)保效率之后，進(jìn)一步分析能源環(huán)境效率，即包括期望產(chǎn)出（如GDP）越多越好，也包括非期望產(chǎn)出（“三廢”等污染物）越少越好，介于0-1之間的DEA相對(duì)效率數(shù)值可以反映經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)程度，若能源環(huán)境效率的DEA評(píng)價(jià)數(shù)值為1，表明評(píng)價(jià)對(duì)象具有良好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系，DEA評(píng)價(jià)數(shù)值越小，說明評(píng)價(jià)對(duì)象的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)狀況越差。本文在借鑒已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用DEA-SBM模型開展城市群能源環(huán)境效率評(píng)價(jià)。DEA-SBM模型屬于非徑向非角度模型，它假定生產(chǎn)系統(tǒng)有n個(gè)決策單元，有三個(gè)投入產(chǎn)出向量：資源能源投入，期望產(chǎn)出，非期望產(chǎn)出。

含有非期望產(chǎn)出的SBM模型：

ρ=min 1- 1 m ∑ m i=1? xio? ?1+ 1 s1+s2? ∑ s1 r=1? sgr ygro +∑ s2 r=1? sbr ybro

stx0=Xλ+s[TX-]，yg0=Ygλ-sz，yb0=Ybλ+sbs-≥0，sz≥0，sb≥0，λ≥0

[JP2]式中：s-、sg、sb表示資源能源投入、期望產(chǎn)出、非期望產(chǎn)出的松弛變量;λ是權(quán)重向量;s1為期望產(chǎn)出的個(gè)數(shù);s2為非期望產(chǎn)出的個(gè)數(shù)。目標(biāo)函數(shù)ρ是關(guān)于s-、sb、sg嚴(yán)格遞減的，并且0≤ρ≤1。對(duì)特定的評(píng)價(jià)單元，當(dāng)且僅當(dāng)ρ=1，即s-=0，sg=0，sb=0時(shí)DEA有效，即投入產(chǎn)出已達(dá)最優(yōu)。與傳統(tǒng)的CCR和BCC模型不同，SBM模型把松弛變量直接放入目標(biāo)函數(shù)中，解決了投入產(chǎn)出松弛性問題的同時(shí)，也解決了含非期望產(chǎn)出的效率評(píng)價(jià)問題。在這里選擇投入產(chǎn)出指標(biāo)共7個(gè)，其中投入指標(biāo)為年末從業(yè)人員數(shù)、固定資產(chǎn)投資額以及能源消費(fèi)量，產(chǎn)出指標(biāo)分為期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出，期望產(chǎn)出以GDP表示，非期望產(chǎn)出為三廢排放量，包括廢水、廢氣以及固體廢物。

（三）數(shù)據(jù)來源

本文研究對(duì)象為成渝城市群中重慶、成都和德陽，研究的時(shí)間序列為2004-2013年，數(shù)據(jù)來源包括《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2004―2013），《德陽市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2004―2013），以及EPS數(shù)據(jù)庫，利用DEA Solver Pro 50軟件對(duì)投入、期望產(chǎn)出以及非期望產(chǎn)出進(jìn)行處理，得出考慮期望產(chǎn)出的DEA-CCR模型的效率值和考慮非期望產(chǎn)出的DEA-SBM的環(huán)境效率值。其指標(biāo)包括三類，一是投入指標(biāo)包括社會(huì)固定資產(chǎn)投資總額、年末從業(yè)人員數(shù)、能源消費(fèi)總量（萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）;二是期望產(chǎn)出選擇實(shí)際GDP作為期望產(chǎn)出，以2003年的價(jià)格為基期計(jì)算所得的實(shí)際GDP。三是非期望產(chǎn)出指標(biāo)，包括工業(yè)固體產(chǎn)生總量、廢氣排放總量和廢水排放總量。

三、結(jié)果分析

（一）不含污染變量的效率評(píng)價(jià)結(jié)果分析

在應(yīng)用傳統(tǒng)的DEA模型CCR下，通過DEA Solver Pro 50軟件計(jì)算的結(jié)果如表1所示[FL）

結(jié)果表明在不考慮污染變量的效率評(píng)價(jià)結(jié)果中，重慶、成都和德陽三個(gè)城市整體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，德陽和成都下降較快，重慶次之，成都和德陽2012年和2013年效率基本維持在06左右，重慶在08左右波動(dòng)。重慶不含污染變量的效率結(jié)果良好，成都和德陽2004-2008年效率評(píng)價(jià)結(jié)果較好，之后幾年次之。

二）環(huán)境效率評(píng)價(jià)結(jié)果分析

環(huán)境效率反映城市的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)程度，以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境造成的壓力大小。基于DEA-SBM模型對(duì)重慶、成都以及德陽的環(huán)境效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中加入了污染變量這一非期望產(chǎn)出，結(jié)果如表2所示。

從評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，三個(gè)城市在2004年到2011年環(huán)境效率都呈現(xiàn)出緩慢下降趨勢(shì)，2012年到2013年又有所上升，且重慶基本維持在05左右，成都維持在037左右，德陽維持在036左右，這與不含污染變量的效率評(píng)價(jià)結(jié)果趨勢(shì)變化基本一致，這也與國家加大環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)，一些關(guān)于節(jié)能減排的方案、規(guī)劃出臺(tái)，比如2012年出臺(tái)的《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》等，環(huán)保部門加大環(huán)境管制力度，在一定程度上對(duì)環(huán)境污染治理起到了積極的作用，有效提高了環(huán)境效率。

四川是中國三大重大技術(shù)裝備制造基地之一，其中成都和德陽位于裝備制造產(chǎn)業(yè)帶上，德陽是重大技術(shù)裝備制造業(yè)基地，同時(shí)成都和德陽也位于汽車制造產(chǎn)業(yè)帶成都、德陽、綿陽、南充和資陽上。釩鈦鋼鐵產(chǎn)業(yè)在四川具有廣闊的發(fā)展空間，其主要布局于四川攀枝花釩鈦產(chǎn)業(yè)園、德陽綿竹新市工業(yè)集中區(qū)、成都市清江白區(qū)等。重慶市各個(gè)城區(qū)的產(chǎn)業(yè)主要以行政、金融、商業(yè)中心和科技文化為主，輕紡、冶金和機(jī)械工業(yè)等則分散的分布在各個(gè)區(qū)。重慶、成都和德陽都是國家重點(diǎn)開發(fā)區(qū)域，在不引入污染變量時(shí)的效率較好，引入污染變量后的環(huán)境效率結(jié)果與之前差異較大，說明引入污染變量對(duì)這三所城市較為敏感，即經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)度相對(duì)較差，因此，為了轉(zhuǎn)變這一局面，不僅需要大大增加環(huán)保資金的投入或者改進(jìn)現(xiàn)有的環(huán)保技術(shù)和環(huán)保設(shè)備，還需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。如果僅從環(huán)境保護(hù)的末端進(jìn)行環(huán)境治理，其效果只能是局部的、短期的并且不可持續(xù)。此外，建立各城市內(nèi)部與城市之間的分工與協(xié)調(diào)機(jī)制，競(jìng)爭(zhēng)與合作機(jī)制，因地制宜，避免盲目競(jìng)爭(zhēng)，更有效的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

四、結(jié)論

本文應(yīng)用傳統(tǒng)DEA中CCR模型以及改進(jìn)的SBM模型，對(duì)重慶、成都和德陽三所城市2004―2013年的環(huán)境效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，各個(gè)城市在不引入污染變量時(shí)的效率結(jié)果較好，引入污染變量降低了環(huán)境效率值，并且各個(gè)城市都沒有處在最佳前沿面上。這說明三個(gè)城市環(huán)境效率欠佳，提升的空間很大，并且三個(gè)城市在環(huán)境變量的引入后變化都較為敏感。據(jù)此可以發(fā)現(xiàn)，不考慮環(huán)境因素的效率評(píng)價(jià)是不切合實(shí)際的，SBM模型能更好的對(duì)環(huán)境效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)結(jié)果里可以看出三個(gè)城市環(huán)境效率都不高，在加大環(huán)保資金投入的同時(shí)也要注意改進(jìn)現(xiàn)有的環(huán)保技術(shù)和設(shè)備，提高利用效率同時(shí)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在后續(xù)工作中更需要通過提高環(huán)境治理績效和改變經(jīng)濟(jì)增長方式來促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

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（秦臻，中國地質(zhì)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院）