基于DEA混合模型窗口分析的地區(qū)環(huán)境效率動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)

李軍軍 周利梅

摘 要：在探討評(píng)價(jià)環(huán)境效率的DEA混合模型基礎(chǔ)上，分析了存在非期望產(chǎn)出情景，引進(jìn)了DEA窗口分析方法處理技術(shù)不變假設(shè)下環(huán)境效率的動(dòng)態(tài)比較問(wèn)題，以2005—2017年數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)全國(guó)286個(gè)地市環(huán)境效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各地市環(huán)境效率得分存在較大差距，整體呈現(xiàn)東高西低態(tài)勢(shì)，且與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有很強(qiáng)正向關(guān)系;長(zhǎng)期來(lái)看，各地市環(huán)境效率具有普遍上升趨勢(shì)，并且存在區(qū)域收斂特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境效率;DEA混合模型;窗口分析

引言

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，資源環(huán)境危機(jī)日趨嚴(yán)峻，迫使人們更多關(guān)心環(huán)境問(wèn)題，不斷尋求經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的有效途徑。黨的十九大報(bào)告明確提出了到2020年“中國(guó)環(huán)境質(zhì)量總體改善”和到2035年“生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)，美麗中國(guó)目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)”的戰(zhàn)略目標(biāo)。為加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)體制機(jī)制改革，全面建設(shè)環(huán)境治理能力，提升環(huán)境治理績(jī)效，迫切需要完善環(huán)境治理績(jī)效測(cè)度的方法體系，提高測(cè)度的科學(xué)性，明確環(huán)境治理各主體的貢獻(xiàn)和責(zé)任。

環(huán)境效率的提出為研究經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境問(wèn)題提供了科學(xué)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，引發(fā)了廣泛關(guān)注，如何定量評(píng)價(jià)環(huán)境效率也成為研究重點(diǎn)。衡量效率的基礎(chǔ)方法是比較產(chǎn)出和投入之間關(guān)系，但經(jīng)濟(jì)活動(dòng)往往是多種要素投入，產(chǎn)出形式也是多樣化的，除了單指標(biāo)比較和構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以外，測(cè)算效率常用兩種方法。一種是Aiger等人[1]提出的隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)（SFA），可以分解投入要素、隨機(jī)因素和技術(shù)無(wú)效對(duì)產(chǎn)出的影響，但需要確定生產(chǎn)函數(shù)具體形式。另一種A.Charnes，W.W.Cooper和E.Rhodes[2]提出的數(shù)據(jù)包絡(luò)方法（DEA），通過(guò)使用線性規(guī)劃來(lái)測(cè)度評(píng)價(jià)單元的相對(duì)效率，適用于多投入多產(chǎn)出情況，不需要設(shè)定具體函數(shù)模型，廣泛應(yīng)用于環(huán)境效率研究。

評(píng)價(jià)環(huán)境效率時(shí)，除了考慮正常的經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出指標(biāo)，還必須考慮反映環(huán)境因素的指標(biāo)，比如環(huán)境污染排放等非期望產(chǎn)出就是影響環(huán)境效率的重要因素?，F(xiàn)有研究中，將非期望產(chǎn)出納入DEA模型來(lái)評(píng)價(jià)環(huán)境效率通常有兩類(lèi)方法，一類(lèi)方法是直接對(duì)非期望產(chǎn)出指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)值變換，然后應(yīng)用傳統(tǒng)DEA模型評(píng)價(jià)環(huán)境效率（Seiford和Zhu[3]）;另一類(lèi)方法則是假設(shè)非期望產(chǎn)出符合弱自由處置，F(xiàn)are和Grosskopf[4]等人提出了非線性SBM模型，可以同時(shí)測(cè)度期望產(chǎn)出的增加和非期望產(chǎn)出（污染物排放）的減少，已經(jīng)成為評(píng)價(jià)環(huán)境效率的主要方法。

現(xiàn)有環(huán)境效率評(píng)價(jià)研究中，國(guó)際方面有Zhou和Ang[5]對(duì)21個(gè)OECD國(guó)家、George和Kleoniki[6]對(duì)28個(gè)歐盟成員國(guó)、Shabani[7]對(duì)163個(gè)國(guó)家的環(huán)境效率進(jìn)行評(píng)價(jià)和對(duì)比。在區(qū)域環(huán)境效率方面，Song和Wang[8]、李靜和程丹潤(rùn)[9]、Li Yang等人[10]、屈小娥[11]都對(duì)我國(guó)各省份環(huán)境效率進(jìn)行測(cè)評(píng)，發(fā)現(xiàn)了各地環(huán)境效率存在較大差距，但不同區(qū)域得分高低的結(jié)論不盡相同。省級(jí)內(nèi)部區(qū)域環(huán)境效率方面，周利梅等人[12]對(duì)福建省、仝夢(mèng)等人[13]對(duì)四川省、馬駿等人[14]對(duì)江蘇省等做了省內(nèi)地區(qū)性環(huán)境效率評(píng)價(jià)研究。跨區(qū)域研究成果不多，其中甘甜等人[15]對(duì)長(zhǎng)江三角洲24個(gè)城市環(huán)境治理效率進(jìn)行了測(cè)度。我國(guó)不但各省情況迥異，省內(nèi)各地區(qū)也存在較大差別，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境基礎(chǔ)有很大不同，因此有必要對(duì)全國(guó)不同地市的環(huán)境效率及其變化進(jìn)行研究，從而發(fā)現(xiàn)更加具體的特征。

一、區(qū)域動(dòng)態(tài)環(huán)境效率的測(cè)算

（一）DEA混合模型

DEA模型被認(rèn)為是評(píng)價(jià)不同個(gè)體效率的有效方法，但傳統(tǒng)CCR和BCC等模型都忽略了非徑向投入和產(chǎn)出冗余，認(rèn)為投入或者產(chǎn)出要按同比例變化來(lái)提升效率達(dá)到生產(chǎn)前沿;而專門(mén)處理非徑向投入產(chǎn)出冗余的SBM模型卻忽略了徑向投入和產(chǎn)出冗余。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以考慮把徑向和非徑向的投入和產(chǎn)出同時(shí)納入到模型當(dāng)中，從而處理產(chǎn)出中包括非期望產(chǎn)出情況。

（二）DEA模型窗口分析

DEA模型窗口分析在評(píng)價(jià)DMU效率基礎(chǔ)上對(duì)時(shí)間序列指標(biāo)進(jìn)行移動(dòng)平均，相同年份效率值為不同窗口期平均值。這里有286個(gè)地市作為決策單元，時(shí)間跨期為13年（2005—2017年）。假設(shè)同一個(gè)窗口期內(nèi)技術(shù)基本保持不變，使各決策單元的效率具有可比性，設(shè)定移動(dòng)窗口為3期，每個(gè)窗口期DMU作為獨(dú)立決策單元，第1期為2005—2007三年，第2期為2006—2008年三年，后面依次類(lèi)推，共有11期。每個(gè)窗口期內(nèi)的每一年、每個(gè)DMU都是相互獨(dú)立，因此，整個(gè)評(píng)價(jià)期內(nèi)共有9 438個(gè)獨(dú)立決策單元DMUs（286×3×11）。

（三）指標(biāo)體系和數(shù)據(jù)

區(qū)域環(huán)境效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中兩個(gè)投入指標(biāo)分別是資本和勞動(dòng)。對(duì)于資本投入指標(biāo)，由于缺乏固定資產(chǎn)投資價(jià)格指數(shù)、折舊率等關(guān)鍵指標(biāo)，不能采用永續(xù)盤(pán)存法估算資本存量數(shù)據(jù)，因此用歷年固定資產(chǎn)投資作為資本存量的替代變量。勞動(dòng)投入是各市從業(yè)人員，包括城鎮(zhèn)單位從業(yè)人員以及私營(yíng)和個(gè)體從業(yè)人員。產(chǎn)出指標(biāo)中的期望產(chǎn)出指標(biāo)選擇地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP），因?yàn)镚DP是一個(gè)地區(qū)在一定時(shí)期內(nèi)的全部最終產(chǎn)出，代表生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出增加值。產(chǎn)出指標(biāo)中的非期望產(chǎn)出指標(biāo)選擇污染物排放量，根據(jù)污染排放的類(lèi)型以及數(shù)據(jù)可得性，選擇代表水污染排放的工業(yè)廢水排放量（WWA）、代表空氣污染排放的工業(yè)二氧化硫（SO2）排放量和工業(yè)粉塵（DUST）排放量。

數(shù)據(jù)跨度從2005年開(kāi)始，截止于2017年。選擇這個(gè)研究期限是由于國(guó)家從“十一五”規(guī)劃開(kāi)始明確節(jié)能減排目標(biāo)，并對(duì)各省確定了幾種主要污染物排放下降指標(biāo)，是地方政府制訂節(jié)能減排計(jì)劃的主要依據(jù)。評(píng)價(jià)對(duì)象是全國(guó)各個(gè)地市，為提高樣本單位覆蓋的完整性，四個(gè)直轄市也參加評(píng)價(jià)。由于西藏、新疆兩個(gè)省份大部分地市數(shù)據(jù)缺失較多，沒(méi)有納入樣本，另外由于部分省份出現(xiàn)地方行政區(qū)劃調(diào)整，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不連貫或者口徑不一致，也予以剔除，最后保留有完整數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)單位共286個(gè)，31個(gè)省份都有樣本單位，按東部、中部、西部和東北四大區(qū)域劃分，評(píng)價(jià)地市分別是87個(gè)、80個(gè)、85個(gè)和34個(gè)。各指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源主要是采集自歷年《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。表1是各主要指標(biāo)基本描述。

（四）區(qū)域動(dòng)態(tài)環(huán)境效率評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)前述模型和評(píng)價(jià)方法，得到區(qū)域動(dòng)態(tài)環(huán)境效率得分，鑒于評(píng)價(jià)對(duì)象較多，只列出全國(guó)和各大區(qū)域動(dòng)態(tài)環(huán)境效率得分匯總統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明，環(huán)境效率得分為1，或者說(shuō)是達(dá)到DEA有效的地市數(shù)量較少，很多年份里不到10個(gè)，2017年有明顯增加，達(dá)到36個(gè)。這些地市的分布比較分散，全國(guó)各個(gè)區(qū)域都有，以2017年為例，東、中、西和東北地區(qū)達(dá)到DEA有效的地市個(gè)數(shù)分別是11個(gè)、5個(gè)、10個(gè)、10個(gè)，數(shù)量上是東部最多、中部最少，比例上是東北最高、西部最低。東部既有北京、上海、廣州和深圳等沿海大型城市，也有東營(yíng)、威海、舟山等沿海小城市;中部則是安慶、隨州、長(zhǎng)沙、張家界等中小城市;西部主要是鄂爾多斯、雅安、拉薩、固原、克拉瑪依等城市;東北的DEA有效城市也包括大連、齊齊哈爾等大城市和朝陽(yáng)、伊春等小城市。

從平均水平來(lái)看，全國(guó)各地市環(huán)境效率平均分在0.5左右波動(dòng)變化，2010年是由下降而上升的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，各地區(qū)平均得分總體比較接近。其中，東北地區(qū)平均得分最高，特別是近幾年得分明顯超過(guò)全國(guó)平均水平，東部地區(qū)和西部地區(qū)的平均分一直稍高于全國(guó)平均水平，中部地區(qū)平均分一直低于全國(guó)平均水平，且差距較大。由此可見(jiàn)，四大區(qū)域的平均得分有所差別，并且各個(gè)區(qū)域內(nèi)部都有高分地市和低分地市。為了比較四大區(qū)域之間的效率得分是否有顯著差別，對(duì)其做單因素方差分析，所處區(qū)域作為唯一影響因子，不管是按年度分析還是合并分析，發(fā)現(xiàn)F統(tǒng)計(jì)量比較大，拒絕四大區(qū)域環(huán)境效率得分沒(méi)有顯著差別的假設(shè)，表明區(qū)域?qū)Νh(huán)境效率得分有顯著影響。進(jìn)一步地，在單因素方差分析基礎(chǔ)上做兩兩比較，發(fā)現(xiàn)東部、西部和東北三大地區(qū)的環(huán)境效率平均得分沒(méi)有明顯差別，而中部地區(qū)平均得分明顯較低，與其他三個(gè)地區(qū)差距顯著。

從31個(gè)直轄市和省會(huì)城市來(lái)看，環(huán)境效率得分較高且處于前沿水平的主要有北京、上海、長(zhǎng)沙、海口、拉薩等幾個(gè)城市，在區(qū)域分布上東、中、西部都有，沒(méi)有體現(xiàn)出明顯的區(qū)域特征。環(huán)境效率得分較低的有重慶、成都、蘭州、西寧等城市，根據(jù)模型結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，重慶市和成都市得分較低是由于資本投入指標(biāo)規(guī)模較大，存在較為明顯的投入冗余，而蘭州市和西寧市則是排放指標(biāo)相對(duì)較高。

從動(dòng)態(tài)變化來(lái)看，各地市環(huán)境效率得分總體呈上升趨勢(shì)，通過(guò)比較2017年與2005年，全國(guó)平均得分上升了11%，東北地區(qū)上升幅度最大為34.6%，其次是東部地區(qū)，上升了11.4%，中西部地區(qū)上升幅度較小。在286個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象中有173個(gè)得分上升，占總數(shù)60%，其中東、中、西和東北地區(qū)各有55個(gè)、46個(gè)、47個(gè)、25個(gè)，數(shù)量上東部最多，比例上東北最高。得分上漲超過(guò)2倍的有22個(gè)，主要分布在東北地區(qū)，其他地區(qū)相對(duì)較少。環(huán)境效率得分上升，說(shuō)明一方面是各地環(huán)境效率都在改善，另一方面是各地環(huán)境效率的差異不斷縮小，呈現(xiàn)出區(qū)域間的收斂趨勢(shì)。

二、簡(jiǎn)要結(jié)論和啟示

本文采用DEA混合模型窗口分析方法測(cè)度了全國(guó)286個(gè)地市環(huán)境效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各地環(huán)境效率得分與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有很顯著關(guān)系，同時(shí)具有普遍趨升和區(qū)域收斂特點(diǎn)。研究結(jié)果可為環(huán)保工作提供有益啟示。在新時(shí)期全面建設(shè)生態(tài)文明，需要加強(qiáng)環(huán)境管理，把提高環(huán)境效率作為環(huán)保制度體系的重要內(nèi)容。一是深化認(rèn)識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。既要考慮新時(shí)期我國(guó)人民生活水平提高后對(duì)環(huán)境提出了更高要求，也要考慮到我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)，從追求高速增長(zhǎng)向追求高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變，化解經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境保護(hù)的剛性沖突，使環(huán)境改善和經(jīng)濟(jì)發(fā)展更好地協(xié)調(diào)起來(lái)。二是落實(shí)環(huán)境效率重要工作理念。在經(jīng)濟(jì)核算和評(píng)價(jià)體系中充分考慮環(huán)境因素，把考慮污染排放的投入產(chǎn)出效率作為評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量的重要內(nèi)容，在環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)工作中有效結(jié)合技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模擴(kuò)張，逐步提高環(huán)境效率。三是逐步完善環(huán)保工作機(jī)制。環(huán)境治理工作要因地制宜，對(duì)東、中、西等不同地區(qū)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和欠發(fā)達(dá)不同地市，要根據(jù)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、生態(tài)等具體情況采用不同的環(huán)境規(guī)制措施，避免環(huán)保工作一刀切。四是增強(qiáng)環(huán)境效率評(píng)價(jià)的應(yīng)用。把區(qū)域環(huán)境效率評(píng)價(jià)工作納入環(huán)境保護(hù)工作體系中來(lái)，既是加強(qiáng)對(duì)不同區(qū)域環(huán)境保護(hù)工作成效的了解，也是對(duì)環(huán)境保護(hù)落后地區(qū)的一種鞭策和指導(dǎo)，從效率角度進(jìn)行評(píng)價(jià)也具有很好的可比性。

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