基于模糊综合评价对雾霾税量化征收的研究

谢钱姣, 陆玉玲, 朱家明, 周佳斌

(1.安徽财经大学 统计与应用数学学院, 安徽 蚌埠 233030; 2.安徽财经大学 金融学院, 安徽 蚌埠 233030)

基于模糊综合评价对雾霾税量化征收的研究

谢钱姣1, 陆玉玲1, 朱家明1, 周佳斌2

(1.安徽财经大学 统计与应用数学学院, 安徽 蚌埠 233030; 2.安徽财经大学 金融学院, 安徽 蚌埠 233030)

针对雾霾税量化征收,运用层次分析法建立雾霾税影响因素的评价指标体系.运用模糊综合评价法评价不同行业生产对雾霾的影响,确定雾霾税的征收对象,得出电力行业和冶炼业的污染物排放属于四级排放,非金属矿物质品业和交通运输业的污染物排放属于三级排放,制造业污染物排放属于一级排放．结果表明，政府需要向机动车车主征收雾霾税,征收霾税税额最高的行业为电力行业和冶炼业其次是非金属矿物质品业和交通运输业,税额最少的为制造业．

雾霾税; 层次分析; 模糊综合评价; 最大隶属度; MATLAB

0 引言

随着环境恶化的不断加剧,雾霾已成为我国污染最严重的问题之一．由于种种原因,北方城市的雾霾日益加重,其中最主要的是空气中悬浮颗粒及PM2.5的增加．人类生活及工业生产对环境的负面影响导致城市生活质量下降,人与环境之间的平衡被打破,从而影响生态的可持续发展．近年来雾霾问题引起国内学者广泛关注，孟兆佳利用数据挖掘技术分析雾霾形成因素及原因,得到雾霾形成与气象效应和非气象效应的量化关系[1]．吴建南采用多元线性回归方法得出结论认为,在我国经济发展历程中,经济结构失调是雾霾天气的深层次诱因,能源消费结构、机动车尾气和建筑扬尘是雾霾天气的直接原因[2]．周景坤认为我国关于相关税种的绿化度较低,建议征收雾霾税,不断优化税收政策和税收体系[3]．因此,研究雾霾税的征收对象有一定的现实意义．

1 数据来源及模型假设

数据来源于小组实地调研和问卷调查．由于数据为人工采集,可能存在一定的误差,所以为了使研究结果接近精确,对原始数据进行一定的处理,剔除差异比较大的不合理数据．为了便于解决和研究问题,提出如下假设:

1) 假设所有数据来源真实可靠,不含人为修改或虚报数据;

2) 假设所选取的指标因素能基本反映出雾霾的影响因素;

3) 假设各指标因素之间没有很强的影响．

2 基于层次分析法构建雾霾影响因素的指标体系

2.1 研究思路

雾霾形成的因素很多,分析雾霾的影响因素,并结合已有的文献建立层次分析结构,确定影响雾霾的自然、社会以及污染源因素的权重,得到雾霾形成的主要影响因素,进而确定雾霾税的征收对象．

2.2 研究方法

1) 建立指标的递阶层次结构

对造成雾霾的因素[4]进行分析,构建雾霾影响因素的指标体系: ① 目标层:雾霾影响因素; ② 准则层:自然因素、社会因素、污染源因素; ③ 方案层:年降水量、年平均气温、机动车数量、能源消耗量、国内生产总值、二氧化硫排放量、粉尘排放量、可吸入颗粒物、氮氧化物排放量9个指标.层次分析结构图如图1所示．

图1 雾霾影响因素的递阶层次结构

2) 构造比较判断矩阵

分析准则层对目标层的影响,通过文献分析及咨询专家意见,得到目标层对准则层的比较判断矩阵:

3) 层次单排序及其一致性检验

4) 计算组合权向量

下面构造方案层对准则层的每个准则的比较判断矩阵:

①C11、C12对B1的比较判断矩阵:

W1=(0.6667, 0.3333),CI=0,CR=0<0.1.

②C21、C22、C23对B2的比较判断矩阵:

W2=(0.7153, 0.0977, 0.1870),CI=9.9075×10-4,CR=0.0017<0.1.

③C31、C32、C33、C34对B3的比较判断矩阵:

W3=(0.0697, 0.3311, 0.5234,0.0757),CI=0.0777,CR=0.0864<0.1.

根据以上矩阵的一致性比例,均满足CR<0.1,即都通过了一致性检验．雾霾影响因素的指标权重见表1．

表1 雾霾影响因素指标体系层权重表

2.3 结果分析

由表1可知,在雾霾影响因素的指标体系中,污染源因素所占的权重最大,权重为0.5876,其次是社会因素,自然因素所占权重最小,权重仅为0.0890．在分析影响雾霾的因素时,由于自然因素的权重比例较小,因此不考虑自然因素的影响,仅考虑社会因素和污染源因素对雾霾成因的影响．霾影响因素的社会因素中,由二级指标的权重可知机动车数量是造成雾霾的主要因素,国内生产总值和能源消耗量的增加对雾霾也有着一定的影响．污染源因素主要是二氧化硫排放量、粉尘排放量、可吸入颗粒物和氮氧化物这4个方面,其中可吸入颗粒物对雾霾的影响最大,权重为0.5234,粉尘排放量的影响次之,权重为0.3311,二氧化硫和氮氧化物的排放量对雾霾的影响较小．

根据雾霾的成分分析,污染源是造成雾霾的主要成因,而二氧化硫、粉尘、可吸入颗粒物以及氮氧化物的产生源于生产生活中的各个行业,因此,在确定雾霾税的征收对象时,主要针对产生这些污染物的行业,根据不同行业污染物的排放量征收不同税额的雾霾税．

3 基于模糊综合评价确定雾霾税的征收对象

3.1 研究思路

针对不同行业生产过程中所排放的污染物,对排放的二氧化硫、粉尘、可吸入颗粒物以及氮氧化物进行等级划分[5]．由于生产生活的行业种类众多,结合已有文献选定具有代表性的行业进行综合评价,评价的行业分别为电力行业、非金属矿物制品业、冶炼业、交通运输业和制造业[6]．

3.2 研究方法

1) 确定评判因素集

根据雾霾影响因素的污染源指标,对给定的因素集合U进行划分．

第一层因素Ui为:

U={U1,U2,U3,U4,U5}={电力行业,非金属矿物质品业,冶炼业,交通运输业,制造业}

第二层因素Ui的构成为Uij:

U1={U11,U12,U13,U14}={二氧化硫,粉尘,可吸入颗粒物,氮氧化物};

U2={U21,U22,U23,U24}={二氧化硫,粉尘,可吸入颗粒物,氮氧化物};

U3={U31,U32,U33,U34}={二氧化硫,粉尘,可吸入颗粒物,氮氧化物};

U4={U41,U42,U43,U44}={二氧化硫,粉尘,可吸入颗粒物,氮氧化物};

U5={U51,U52,U53,U54}={二氧化硫,粉尘,可吸入颗粒物,氮氧化物}．

2) 建立各因素的评判集

结合行业生产过程中所排放污染物的量[7],给定评价二氧化硫、粉尘、可吸入颗粒物以及氮氧化物排放量[8-9]的等级集合:V={v1,v2,v3,v4,v5},其中vi(i=1, 2, 3, 4, 5)分别表示一级排放、二级排放、三级排放、四级排放和五级排放,等级越高,排放量越高．

3) 确定各因素的权重系数矩阵W

电力行业污染物排放等级为:W1=(0.0697, 0.3311, 0.5234,0.0757);

非金属矿物质品业污染物排放等级为:W2=(0.0697, 0.3311, 0.5234,0.0757);

冶炼业污染物排放等级为:W3=(0.0697, 0.3311, 0.5234,0.0757);

交通运输业污染物排放等级为:W4=(0.0697, 0.3311, 0.5234,0.0757);

制造业污染物排放等级为:W5=(0.0697, 0.3311, 0.5234,0.0757)．

4) 建立第二层因素模糊评判矩阵R

通过调查得到50位专家对不同行业污染物排放等级的单因素评价结果,见表2．

表2 单因素评价结果

注:A表示电力行业;B表示非金属矿物质品业;C表示冶炼业;D表示交通运输业;E表示制造业．

根据表2中的信息,用得分除以50作为隶属度,可得Ui(i=1, 2, 3, 4, 5)的单因素评价矩阵R:

3.3 结果分析

通过权重系数矩阵W与评价矩阵R的模糊变换得到模糊评判集Q,根据评估模型M(∘, ⨁)模型(加权平均模型),对单因素的评价结果进行合成运算:

Qi=Wi∘Ri(i=1, 2, 3, 4).

运用MATLAB软件得到单因素的模糊关系矩阵为:

Q1=W1∘R1=(0.0624, 0.1955, 0.2140, 0.2654, 0.2626);

Q2=W2∘R2=(0.0331, 0.1960, 0.4681, 0.2657, 0.0370);

Q3=W3∘R3=(0.1216, 0.1652, 0.2160, 0.4194, 0.0778);

Q4=W4∘R4=(0.1216, 0.1652, 0.2160, 0.4194, 0.0778);

Q5=W5∘R5=(0.3931, 0.2495, 0.1824, 0.1448, 0.0300) ．

根据最大隶属度原则,电力行业和冶炼业的污染物排放属于四级排放,非金属矿物质品业和交通运输业的污染物排放属于三级排放,制造业污染物排放属于一级排放,且冶炼业的污染物排放大于电力行业,非金属矿物质品业污染物排放量大于交通运输业．因此,在征收雾霾税时,电力行业和冶炼业征收的税额最高,非金属矿物质品业和交通运输业征收的税额次之,制造业征收的税额最低[10]．

4 结束语

根据所建立的模型,确定雾霾税的征收对象分为两个方面:

1) 个人层次:机动车车主若不是从事交通运输业,需要向其征收雾霾税;

2) 企业层次:征收霾税税额最高为电力行业和冶炼业征收雾,其次是非金属矿物质品业和交通运输业,制造业的税额最低．

本文建立的模型紧密联系实际,结合雾霾影响因素9个指标之间的模糊关系、指标影响力的模糊性以及指标等级模糊性的特点,采用模糊综合评价的方法对雾霾影响的指标进行了定量分析[11],从而确定雾霾税的征收对象．在模糊综合评价的基本模型上结合层次分析法,对指标进行分类,计算各个指标的权重,从而消除不同指标之间的差异．最后,采用简单易行的最大隶属度原则进行评价．由于数据的有限性,因此构造的比较判别矩阵可能具有一定的误差．

[1] 孟兆佳,岳晓宁,王东政,等.基于多层回归分析城市雾霾成因模型[J].沈阳大学学报(自然科学版),2015,27(2):139-142.

[2] 吴建南,秦朝,张攀.雾霾污染的影响因素:基于中国监测城市PM2.5浓度的实证研究[J].行政论坛,2016(1):62-66.

[3] 周景坤.我国雾霾防治税收政策的发展演进过程研究[J].当代经济管理,2016(9):65-71.

[4] 胡旭莹.天津市灰霾污染影响因素及机理研究[D].天津:河北工业大学,2014.

[5] 梁玉霞.基于未确知测度理论的雾霾污染评价及应对措施研究[D].邯郸:河北工程大学,2014.

[6] 侯步蟾.基于环境学习曲线的我国重点行业节能减排潜力分析[D].北京:华北电力大学,2011.

[7] 王沁.基于TOPSIS方法的雾霾污染风险评价[J].商,2014(5):75-80.

[8] 田贺忠,郝吉明,陆永琪,等.中国氮氧化物排放清单及分布特征[J]. 中国环境科学,2001,21(6):14-18.

[9] 赵羚杰.中国钢铁行业大气污染物排放清单及减排成本研究[D].杭州:浙江大学,2016.

[10] 刁鹏斐.雾霾污染与产业结构的空间相关性研究[D].济南:山东财经大学

[11] 何玉,朱家明,张玉丽,等. 基于非线性回归经济金三角影响力的计量分析[J]. 淮阴师范学院学报(自然科学版),2016,15(1):18-23,28.

[责任编辑：李春红]

Research on the Quantitative Collection of Haze Tax Based on Comprehensive Evaluation

XIE Qian-jiao1, LU Yu-ling1, ZHU Jia-ming1, ZHOU Jia-bin2

(1.School of statistics and applied mathematics, Anhui Finance and Economics University, Bengbu Anhui 233030, China) (2.School of Finance, Anhui Finance and Economics University, Bengbu Anhui 233030, China)

For the haze of tax quantitative collection, use AHP to establish the evaluation index system of haze tax effects, using the fuzzy comprehensive evaluation method to evaluate the effect of haze production in different industries, determine the haze tax object. It is concluded that the discharge of pollutants in electric power industry and smelting industry belongs to the four levels, and the pollutant discharge of non-metallic mineral industry and transportation industry belongs to the three levels. Conclusion: the government should levy taxes levied to vehicle owner’s haze, haze tax the highest industry for the power industry and smelting industry followed by the non-metallic mineral products industry and transportation industry, tax at least for manufacturing.

haze tax; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive evaluation; maximum membership degree; MATLAB

2017-04-06

国家自然科学基金资助项目(11601001); 国家级大学生创新训练计划项目(201610378039)

朱家明(1973-),男,安徽泗县人,副教授,硕士,研究方向为应用数学与数学建模．E-mail: zhujm1973@163.com

X51; F812.42

A

1671-6876(2017)02-0113-06