基于熵值法和DEA的区域建筑业发展综合分析

周静娴，邓小鹏，曲悠扬

（东南大学 土木工程学院，江苏 南京 211189，E-mail:872257997@qq.com）

随着城市化快速演进，以大规模住宅和基础设施建设为特点的城市开发与更新成为常态，极大地推动了建筑业发展，同时也给资源、环境带来了巨大威胁。一方面，建筑业需要消耗大量资源和能源，例如煤炭、石油等；另一方面，建设过程中产生的固体废弃物、废水、废气等会对周围环境造成极大负担。早在 1996年，联合国人居会议就强调建筑业和人居环境是人类实现可持续发展的关键[1]。

目前对建筑业发展情况的研究重点主要分为两类，第一类是评价建筑业可持续发展水平。研究切入点集中在建筑业中某一个方面，相对片面。如林艺馨等[2]利用固定效用模型探究建筑企业可持续发展影响因素。陈小波[3]从经济、环境和社会三方面，分析工业化住宅建造模式对提升公租房可持续发展的影响。部分学者对区域整体可持续发展水平进行了评价分析，不过大多集中于某一区域。从发展水平、发展效率、发展潜力3个维度，张淼等[4]对湖北等8省市区域建筑业可持续发展进行横纵向分析。Xu等[5]运用熵值法建立了社会、经济和环境效益指数和生态成本指数，研究了建筑业区域差异；第二类主要是评价建筑业发展效率。运用Cobb-Douglas生产函数和非参数的效率边界曲线对效率进行分析，黄可达等[6]发现广东省建筑业生产效率逐年提高，但是地域发展极不平衡。陆宁等[7]基于规模与收益有效性的计算发现:陕西省建筑业部分年份并没有达到最佳资源优化配置状态。更多研究是通过数据包络模型分析（DEA）对建筑业发展效率进行分析[8,9]。

可持续发展水平以结果为导向，反映可持续发展程度，衡量社会、经济和环境之间的相互依赖和协调程度。可持续发展效率以过程为导向，反映可持续发展质量，衡量建筑业是否拥有更先进的技术水平和更有效的市场规模。可持续发展程度和发展质量两个维度对我国建筑业发展现状的衡量同等重要。本文将两者结合对中国 30个省市建筑业发展情况进行系统研究，从深度和广度上探究我国区域建筑业可持续发展情况。

1 研究方法

1.1 熵值法

熵值法（Entroy Method）是客观赋值法，根据指标变化程度对整体造成的影响确定指标权重[10]，没有决策者主观判断。权重越大说明指标对评价结果越重要。本文利用熵值法计算建筑业可持续发展水平评价体系中各指标权重，再通过指标权重计算各个年份 30个省市建筑业可持续发展水平，综合衡量我国建筑业可持续发展程度。具体步骤如下:

（1）对指标进行标准化处理。

式中，xij为第j个指标在第i年的数据；max(xj)、min(xj)为该指标的最大值和最小值；xi′j为标准化值。

（2）计算j指标在i年份下标准化值的比重。

（3）计算指标的信息熵e和信息效用d。

式中，k=1/lnn，n为第j个指标所有数据单元。

（4）计算评价指标权重。

1.2 数据包络分析

数据包络分析（Data Envelopment Analysis，DEA）[11]是一种基于线性规划的用于评价相对效率的非参数方法。1978年Charnes等提出规模报酬不变的DEA-CCR模型。1984年Banker等[12]将其拓展为规模报酬可变的BCC模型；将技术效率（Comprehensive Technical Efficiency，CTE）分解为纯技术效率（Pure Technical Efficiency，PTE）和规模效率（Scale Efficiency，SE），纯技术效率反映在给定投入量的前提下决策单元取得最大产出的能力，即技术进步对发展效率的贡献；规模效率反映决策单元是否在最合适的投资规模下进行投入产出。本文选择DEABCC模型计算建筑业发展综合效率，衡量30个省市建筑业发展质量。文中纯技术效率指数可以表征各个省市建筑业管理水平和资源技术利用水平；规模效率能够反映是否处于有效规模。

2 指标与样本数据说明

2.1 可持续发展水平评价体系

基于国内外学者对建筑业可持续发展的研究[3~9,13~15]，虽然指标体系名称，分类方法略有差别，但大多与经济发展，生态环境，社会发展相关，这与可持续发展三重底线理论相一致:建筑业可持续发展需实现经济增长、社会稳定和生态保护的目标。考虑到生态环境包含范围较大，本文将生态环境更细致地拆分为环境表现和资源消耗两个维度，以便清晰地看出维度内差异。再根据指标量化原则、数据易得、可比原则、兼顾原则[16]，结合建筑业发展现状，并充分咨询专家意见，最终建立覆盖经济绩效，社会发展，环境表现，资源消耗4个层次，18个二级指标的三级指标体系（见图 1），并通过熵值法计算指标权重。

图1 建筑业可持续发展评价体系

2.2 发展效率评价体系

DEA-BCC模型中投入产出指标选取应该避免重复，降低指标之间相关性，满足指标总数小于决策单元总数的一半，同时遵循全面性、合理性等原则，参考相关文献，本文选取的投入指标主要分为资源投入指标[17,18]和环境投入指标[19]。资源投入指标主要是指劳动力投入、资本投入、能源资源投入、机械设备投入，分别代表建筑业生产过程中不可缺少的4个方面——人力、资金、材料、机械。环境投入指标通过图1中环境绩效指标进行换算。产出指标方面，本文选取最能直接反映建筑业发展的建筑业总产值、竣工面积，如表1所示。

表1 建筑业发展效率指标体系

以全国30个省市为研究对象，图1和表1指标数据来源于《中国统计年鉴》《中国建筑业统计年鉴》《中国劳动统计年鉴》等国家或省市的年鉴、政府年报。以时间为发展轴，具体分析时使用2009~2018年中以2009、2013、2017年每5年左右为周期节点的面板数据。

3 结果分析与讨论

3.1 建筑业可持续发展水平评价

3.1.1 时间趋势分析

根据指标权重利用熵值法计算中国建筑业 30个省市建筑业可持续发展水平如图2和表2所示。建筑业可持续发展水平在2008~2011年略有波动，之后快速发展，2014年达到最高，为0.425，之后一直呈现下降趋势。作为房地产业的下游行业，建筑业发展与房地产业息息相关。2008~2010年房地产进行调整，建筑业受到波及。2010年后，国家对保障性安居住房及基础设施建设力度加大，建筑业快速发展。2013年，国务院提出“去库存”，房地产业发展速度放缓。

图2 建筑业整体可持续发展水平

由表2看出，建筑业可持续发展水平最高的是北京（0.509），几乎是贵州（0.253）的2倍。2017年，建筑业可持续发展水平最高的江苏（0.490）是山西（0.298）的 1.64倍。在整个研究期间，我国区域建筑业可持续发展水平存在较大差异，但是差距在逐渐减小。

表2 建筑业可持续发展水平前5名和后5名城市

3.1.2 空间趋势分析

以往研究大多将中国划分为西部、中部和东部三大区域。随着改革深入，这3个地区内部差异逐渐增大，传统分类方法已经不再适用。因此，结合我国发展研究中心的实践，选取国内生产总值、人口净流入、建设用地面积等指标作为划分依据，将中国30个省市划分为7个区域[20]（见表3）。

表3 研究对象区域划分

表4计算了七大区域省市可持续发展水平。西南区建筑业可持续发展水平一直低于全国平均水平，西北区大部分年份也要低于全国平均水平。东北地区2008~2013年间建筑业可持续发展水平呈现上升趋势，但是 2013年以后逐步降低，低于全国平均水平，沿江沿海区发展最好。我国建筑业可持续发展水平较高的地区主要是东部沿海地区和中部沿江、沿河地区，这些地区依靠得天独厚的自然环境和交通条件，能够给建筑业创造良好的经济基础，建筑业发展起步较早、水平较高。西部地区深处内陆，发展较为缓慢，可持续发展水平低。

我国建筑业可持续发展水平整体较低，2014年达到顶峰之后呈现下降趋势，最高时在0.5左右。各省建筑业可持续发展差异逐渐减小。沿江沿河地区好于东北地区和西部内陆地区。根据耦合协调理论，建筑业可持续发展需要经济、社会、环境、资源各个子系统相互依赖、相互协调、相互促进。因此，建筑业发展中应该注重经济、社会、环境等全面发展，尤其切忌牺牲环境、资源发展建筑业。

表4 七大区域建筑业可持续发展水平

3.2 建筑业发展效率评价

30个省市建筑业发展效率如表5所示。2008~2013年，建筑业发展效率呈现下降趋势，2013~2017年开始上升，整体发展效率较高，发展质量较好。2008年11个省市实现最优综合效率，达到100%效率水平，2013年9个省市实现最优效率，2017年又回升至13个。研究期内，纯技术效率先上升后降低（0.959-0.916-0.945），综合技术效率的变动趋势与其正好相反，与规模效率变动趋势一致，因此，规模效率对综合效率的影响更大。

表5 发展效率结果

图3分析了七大区域建筑业发展效率。2008年长江中部和黄河中部 CTE最低，分别为 0.834和0.841，经济最为发达的东南沿海地区，为 0.972。2013年东部沿海地区的发展效率出现不同程度的下降，反倒是长江中部和黄河中部的发展效率呈现上升势态。2017年东北、北部沿海、西南地区建筑业发展效率有所回落，西北地区在研究期内发展效率一直上升，2017年达到0.959，这主要是由于建筑业处于发展初级阶段，资源能源短缺、机械动力不足等建筑业发展问题还没有完全显现出来。东南沿海地区仍然呈现下降状态，此时长江中部区域效率降至全国最低，长江中部区域 2010年后开始大力进行城镇化建设，之后又受到国家政策影响，如《中部崛起规划》的出台。此外，这些地区受到东南沿海地区经济辐射，建筑业发展迅速，发展效率低下，发展质量不好。总体而言，发展效率高的地区主要是北部地区（北部沿海、西北地、东北），发展效率较低的地区主要是西南和长江中部。整体呈现北部到南部递减、东北至西南递减的趋势，与经济发展趋势有所差别。

图3 七大区域平均发展效率

3.3 建筑业发展综合分析

通过上述分析可知，各个省市建筑业可持续发展水平和发展效率之间的变化情况存在较大差异。因此，以可持续发展水平和发展效率平均值为界，分为四类:可持续发展水平高和发展效率高（I类），可持续发展水平高和发展效率低（II类），可持续发展水平低和发展效率高（III类）和可持续发展水平低和发展效率低（IV类）（见表6）。

表6 建筑业可持续发展水平和发展效率分类

2008~2017年，各个区域建筑业可持续发展情况差距显著。北部沿海区域明显好于其他区域，2017年都达到了I类，可持续发展水平和发展效率都处于全国领先位置，这类城市应该保持其发展速度，不断提高技术创新能力速度。西部地区（西北和西南）发展不容乐观，西北区域为一带一路大陆桥通道，有三大核心和两个经济特区，资源储存量较高，并且有国家政策的大力扶持，发展前景值得期待，发展中要注意保护环境，节约资源，避免浪费；西南区域近 10年建筑业可持续发展甚至出现了退步，2017年该区域没有城市进入I类，3个城市处于 IV类。论自然资源不及中部地区，论经济发展不及东部地区，论政策倾斜也不及西北地区，这种情况下，西南区域要引进先进的人才和设备，加强前期规划力度和政策支持，争取以最小投入获得最大产出，同时注重环境保护。东部沿海区域似乎遇到了发展瓶颈，尤其是江苏、上海、福建、海南，一直处于III类、IV类，作为建筑业大省，应该充分利用自身优势，注重建筑行业发展的广度和深度，不能仅仅追求产值。

除了各个区域之间发展差距明显外，区域内部差距也很显著。东北区域中黑龙江、辽宁 10年来一直处于I类，而吉林省一直处于IV类，黄河中部区域中河南一直处于I类，而山西省、内蒙古发展不容乐观。此类城市应充分利用区域内部高水平建筑业城市的辐射，不断学习区域内其他城市的发展经验和教训，对建筑业发展中出现的问题进行有效把控和治理。

4 结语

建筑业可持续发展对我国城市化健康稳步发展具有重要意义，必须正确认识我国建筑业发展现状。本文采用熵值法计算了建筑业可持续发展水平，衡量建筑业可持续发展程度，即建筑业社会、经济和环境之间的协调度等；利用 DEA模型对建筑业发展效率进行分析，评价建筑业可持续发展质量，即建筑业发展过程是否更高效，更有效。2014年之前建筑业可持续发展水平进一步提升，之后呈现下降趋势，可持续发展水平的区域分布与经济发展水平基本一致。基于建筑业可持续发展水平和发展效率之间的关系，将 30个省市分为了四类，不同的类别应该实施不同类型的政策。对于 IV类地区，应该注重节约资源、保护环境、增强创新力，同时重点引进先进的技术，提高发展效率。III类地区应注重保护环境，节约资源，切忌牺牲环境为代价发展建筑业。II类地区首先找出效率低下的原因，如果是技术效率低，应加强技术创新与科技投入。规模效率递减的地区，应放缓发展速度。I类地区保持发展现状，不断提高技术创新能力和速度，警惕其他地区的问题在本区域发生。