基于TOPSIS法的临空经济发展阶段评价模型构建——以国内区域航空枢纽城市为例

魏中许， 裴思远

(中国民用航空飞行学院 经济与管理学院， 四川 广汉 618307)

随着经济和科技的发展，包括航空业在内的众多高新技术产业逐渐成为城市经济发展新的增长点。这些高新技术产业注重产业集群发展和运输的时效性，以降低生产研发及销售成本，快速占领市场。在产业布局上，倾向于围绕干线机场或在干线机场所在城市进行集聚。因此，一种以干线机场为主体，以航空运输为指向，以高新技术产业、旅游会展等产业为主要生产活动的新型经济模式——临空经济愈发得到人们的重视。发展临空经济成为一座城市进行产业升级与可持续发展的重要依托[1-3]。

目前已有学者依据临空经济相关政策和“港、产、城”协调发展要求，从经济、人口、机场运力、科技、产业等角度着手，进行地区性的临空经济影响因素、发展阶段及发展状况研究。徐东洋等基于“港、产、城”视角，从空港、城市、产业3个角度建立临空经济评价体系，对河南省2010—2019年有关数据进行回归分析[4]。徐东洋、张豪楠等构建临空经济发展评价指标体系，基于改进熵权法对中西部地区临空经济相关影响因素进行定性分析[5]。郝爱民等基于层次分析法与改进型钻石模型构建临空经济区的高质量发展评价指标体系，以郑州临空经济区为例指出产业竞争力优化选择[6]。崔婷等收集7个主要临空经济区所在城市数据，基于组合赋权与物元可拓模型得出各城市临空经济区所处阶段[7]。黄露玉等[8]、邓宝[9]、黄桂林等[10]使用主观的层次分析法与客观的熵值法相结合的组合赋权法对目标评价指标体系内各指标进行权重计算。赵龙等[11]，朱坚真等[12]，任亮等[13]基于组合权重与TOPSIS相结合的改进型TOPSIS法对研究目标的发展水平、发展阶段、综合实力等进行评价。

综上所述，对临空经济的研究存在以下不足：①构建评价指标体系时，多数文献仅考虑临空经济特点，较少考虑到临空经济依附于机场所在城市，需要结合临空经济的特点与区域竞争力评价的方法进行评价指标体系构建；②构建评价模型时，目前针对临空经济的研究大多只进行权重的计算，通过权重来评价各指标的重要程度，较少考虑对某座城市临空经济当下发展阶段进行评价；③在选取实证对象时，多选择东部沿海发达城市或一线城市，忽略了缺少经济基础又身处内陆的中西部地区，忽视了中西部重点城市在国家交通上的枢纽地位及在“一带一路”发展过程中的排头兵角色。因此构建一套客观严谨的临空经济发展阶段评价模型对各城市临空经济的规划发展具有重要的借鉴意义。

1 概念界定与评价指标体系构建

临空经济是依托干线机场充沛的设施与资源，通过开展航空运输业务，促使航空直接关联产业、高新技术产业、旅游会展产业等相关产业向该机场所在城市进行集聚，进而吸引资金、人口、科技、政策等相关生产要素向该城市汇聚，逐步成为城市发展新的增长极的经济模式。

查阅临空经济影响因素有关文献并综合考虑波特钻石模型、临空经济概念与特点之后，给出一种结合临空经济特点与“港产城”理论的改进钻石模型。因空港、相关支持性产业、城市开放能力等都对临空经济产生极其重要的作用，改进钻石模型使用空港要素替代企业战略要素，使用对外开放度要素代替需求要素，其他内容使用科技创新能力和政策引导能力替代。本文征询业内有关专家意见，对二、三级指标进行适当调整，最终构成表1所示包含5个一级指标、12个二级指标、35个三级指标的临空经济发展阶段评价指标体系。

表1 临空经济发展阶段评价指标体系

续表1

2 临空经济发展阶段评价模型构建

2.1 数据采集与整理

针对临空经济的特点，数据采集方法为专家打分法与资料查阅法。指标体系内数据来源包括各城市统计局发布的城市年鉴，国家统计局发布的《中国科技统计年鉴》等；层次分析法的数据来源主要是专家打分。

在进行数据的进一步分析之前，要考虑指标性质及表达内容不同而出现的正向、适度、逆向指标，对指标进行正向化处理，再考虑各指标数量级、单位与数值表现方式的差异对指标进行标准化处理。采用极值法对原始数据进行标准化处理。

(1)

为保证数据处理后仍有意义，标准化后指标值整体平移0.000 1,即

xij=x′ij+0.000 1

(2)

2.2 组合赋权模型构建

为确保科学客观地评价临空经济发展阶段影响因素，需采取赋权的方式得出指标体系中各要素的权重。主观赋权法的优点是不需要大量的统计数据，依靠专家结合领域知识与现实环境进行综合判断，方法简单易于操作且一般不会与现实情况相悖；缺点在于人为因素过重。客观赋权法的优点是依靠对数据的理论分析，避免人为因素的影响，结果客观公正；缺点在于过度依赖于数据，一旦数据中出现异常值，得到的结论与实际情况偏离过大。综合以上因素与本文指标体系的特点，采取主观与客观相结合的组合赋权法，尽量避免人为因素过重和数据异常值对结论的影响。其中，主观赋权法使用层次分析法，客观赋权法使用熵值法。

1)基于熵值法确定客观权重。熵值法依托热力学的概念而来，通过熵值来判断对应指标的离散程度，熵值越小对应指标的离散程度越大，该指标的权重越大，即表示该指标对临空经济的影响越大。具体步骤如下：

计算第i个城市的第j个指标的贡献度。

(3)

计算第j个指标的信息熵。

(4)

计算差异性系数。

gj=1-ej

(5)

计算第j个评价指标的权重。

(6)

2)基于层次分析法确定主观权重。层次分析法是解决多目标复杂问题的一种决策分析方法，评价者运用专业知识与经验衡量各指标的重要程度，得出决策方案中两两因素间的标度，进而通过赋权得到权重。通过1-9标度法得到两两因素之间的标度矩阵bij之后计算各指标的权重，具体步骤如下：

计算判断矩阵各行元素n次方根。

(7)

(8)

计算判断矩阵最大特征根λmax。

(9)

式中：n为维数；Bi为矩阵bij的第i个行向量。

计算判断矩阵的一致性指标。

(10)

进行一致性检验，其中RI为常数，当CR<0.1时，不一致程度在容许的范围之内，可通过一致性检验，此时用对应的归一化特征向量作权重，反之需重新构造矩阵。

(11)

3)基于组合赋权确定组合权重。记熵值法所得客观权重为xj，层次分析法所得主观权重为yj，组合赋权所得权重为zj，具体步骤如下：

zj=(1-α)xj+αyj

(12)

(13)

(14)

式中：α为待定系数；GAHP为层析分析法各分量差异系数；n为指标数量；P1，P2,…,Pn对应熵值法中xi从小到大重新排序值。

2.3 改进TOPSIS法的发展水平研究

TOPSIS法是根据有限个评价对象与理想目标之间接近程度，按距离远近进行排序的方法，对多目标决策分析而言非常有效。在对统计数据进行标准化处理后形成规范化矩阵，通过找出每个指标最大与最小值，形成最优最劣目标，分别计算各目标与其贴近度，最终形成评价临空经济发展阶段的依据。考虑到标准化的统计数据各指标间重要程度相同，仅靠统计数据形成的贴近度不能准确展示各城市临空经济发展阶段的真实情况[14]。因此，本文以组合权重与标准化数据为基础改进了TOPSIS模型准确性。具体步骤如下：

构建加权的规范矩阵。

C=(cij)m×n=zjrij

(15)

计算正理想解。

(16)

计算负理想解。

(17)

计算正理想解距离。

(18)

计算负理想解距离。

(19)

计算贴近度。

(20)

3 评价模型实证研究

3.1 研究对象选取与数据收集

实证研究对象为国内8个区域航空枢纽城市，包括沈阳、郑州、西安、乌鲁木齐、昆明、成都、重庆和武汉。这8个城市的机场均是所在区域的航空枢纽，机场级别和客货吞吐量较高，地处内陆在贸易上对航空的依赖性强，在区域经济、政治、教育、科技等方面具有重要地位，对资金、政策、产业、人才的吸引能力较强。同时，8座城市均不是国内一线城市，均处于国内发展较差省份和地区，具有发展临空经济的必要性与迫切性。旨在通过对8座城市实证研究，验证模型的合理性，对国内其他有着相同状况与发展条件的城市在发展临空经济的问题上提供参考，促进区域协调发展。

查阅8座城市2020年《城市统计年鉴》、2020年《国家科技统计年检》、相关统计机构排名数据、咨询相关领域专家后，对指标数据进行标准化处理，得到8座城市评价指标的标准值。该数值在一定程度上能反映8座城市临空经济指标体系某点的不足，但不能得到临空经济发展阶段影响因素重要性及临空经济发展阶段的评价，因此需按照上文所述，进行组合赋权及发展阶段评价。原始数据见表2。

表2 国内区域航空枢纽城市原始数据

3.2 指标权重确定

在使用层次分析法进行主观赋权计算之前，邀请业内专家对各指标通过1-9比例标度法打分。得到各指标两两打分的比较矩阵之后，运用层次分析法进行主观权重计算，得到表3所示的指标主观权重。运用熵值法进行临空经济发展阶段评价指标体系客观权重计算，得到表3所示的指标客观权重。

由于主观赋权依赖专家对某一指标重要性的判断进行赋权，即使这个指标数据当下表现不好，但主观权重也可以很高；客观赋权法主要依据已有数据计算，所以客观权重更多是反映数据当下表现的好坏。因此，对同一评价对象即便使用相同评价指标体系，客观权重和主观权重在部分指标上也会存在很大差异。

基于对上述问题考虑，需要通过组合赋权来解决主观赋权法依赖专家主观判断的缺点和客观赋权法依赖现有数据的缺点。通过确定组合赋权的待定系数，将主观与客观权重相结合，得到表3所示的最佳组合权重。

表3 临空经济发展阶段主观、客观、组合权重

由表3可知，在一级指标中，空港因素的影响最大；在二级指标中，影响最大的前3项指标为机场通达能力、科技创新能力、资金支持；在三级指标中影响因素最大的前3项指标为实际利用外资额、通达国际城市、高新技术企业数。

3.3 城市临空经济发展阶段评价

所得组合权重可以作为指标重要性的判定依据，但无法评价各城市临空经济所处发展阶段。因此改进后的TOPSIS法将组合权重与指标数据的标准化矩阵对应合成加权的规范矩阵，得到最优与最劣解，各城市指标总和距最优解的贴近度即可作为评价临空经济发展阶段的依据。依据表4所示的临空经济发展阶段评价等级，可得表5所示的各城市临空经济所处发展阶段。

表4 临空经济发展阶段评价等级

表5 区域航空枢纽城市临空经济发展阶段

由表5可得，乌鲁木齐贴进度为0.239、沈阳贴近度为0.245、昆明贴近度为0.381，这3座城市临空经济发展阶段处于起步期，其中昆明发展阶段即将进入发展前期；郑州贴近度为0.468、武汉贴近度为0.514、西安贴近度为0.593，这3座城市临空经济发展阶段处于发展前期，其中西安发展阶段即将进入发展后期；重庆贴近度为0.646、成都贴近度为0.730，这两座城市临空经济发展阶段处于发展后期，其中成都发展阶段距成熟期较近。

通过各城市贴近度分别计算出87座城市一级指标得分，进而比较分析各城市在5个一级指标下表现情况，得分如图1所示。由图1可知，在生产要素指标下，武汉得分5.28、成都得分4.22、重庆得分3.92和郑州得分3.72，得分较高的原因是经济及人口规模大。在空港要素指标下，成都得分10.08与其他城市差异明显，得益于双流机场更大的区域腹地及航线辐射能力，重庆得分7.89、西安得分7.42、昆明得分7.04，得分较高原因是在区域内的辐射能力更强。在相关与支持性产业及对外开放度指标下，乌鲁木齐、昆明和沈阳落后于其他5城，在引进科研人才、高新技术产业和改善临空经济产业结构方面仍有很大上升空间，同时要强调引进利用外资进行产业发展。在其他指标下，成都得分6.72、重庆得分6.37、西安得分6.11，这得益于3座城市获得国家政策支持较多以及拥有更为现代的营商环境及政务服务建设理念。

图1 2020年8城一级指标得分

4 结论及建议

为定量分析临空经济发展阶段，基于钻石模型、临空经济特点与“港、产、城”理论，构建包含5个一级指标、12个二级指标、35个三级指标的评价指标体系，并结合主客观因素，使用结合层次分析法与熵值法的组合赋权与TOPSIS法构建临空经济发展阶段评价模型。并以8座国内区域航空枢纽城市进行实证分析，得到如下研究结果：成都、重庆临空经济发展阶段处于发展后期，郑州、西安和武汉的临空经济发展阶段处于发展前期，沈阳、乌鲁木齐和昆明的临空经济发展阶段处于起步期。

基于影响因素较大的三级指标，为8座区域航空枢纽城市临空经济发展提出建议：①争取引入驻场或基地航司，并结合城市区位与航司运营特点，申请开通更多国际客货运航线，为外资引入及航空客货运输创造积极的交通环境[16]；②加大招商引资力度，针对各类企业特点给出不同的优惠政策，如为企业开通连接工厂与机场的快速路、为企业提供免税待遇等；③与本地高校、科研院所、军工企业合作，积极培育高新技术企业，并为现有高新技术企业提供政策支持[17]；④积极申请国内外大型会议、赛事的举办权，借助举办会议、赛事的机遇更新优化城市基础设施，并提升城市形象；⑤考虑借助互联网及短视频平台的宣传能力，积极宣传城市特色文化，吸引更多旅客，并针对旅客客源地的特点，有针对性地对航线进行优化，如旺季加大航班密度、开通不定期支线航班，提升交通便利性，增加对旅客的吸引[18]。

研究成果可以为国内各城市临空经济相关评价模型的构建提供借鉴，同时为东北、中西部广大地区实现临空经济高质量发展、经济可持续发展及区域协调发展提供科学的决策依据。