基于SBM模型的长三角示范区生态效率景气分析

李茹月

摘要：生态效率是生态资源满足人类需要的效率，它是经济产出与资源投入的比值衡量。文章从生态效率进行科学评价和预警监测，通过构建超效率SBM模型测算上海市青浦区生态效率，基于此，借鉴经济景气分析原理，构建生态效率景气分析指标体系，并对一致、先行、滞后指标组编制扩散指数及合成指数，作为生态效率预警的有效工具。

关键词：生态效率；超效率SBM模型；经济景气分析；长三角示范区

一、研究意义

近十多年来，中国经济快速发展，新型工业化升级迫在眉睫。以煤炭消费为主的能源结构在短期内难以逆转，造成环境污染问题，阻碍经济的可持续增长和社会的和谐稳定发展。2018年发布的全球环境绩效指数显示，新兴经济体中，中国和印度分别排第120位和第177位，反映出经济快速增长给环境带来的压力。

在长三角一体化的大潮当中，上海市青浦区作为排头兵正在实现“跨越式的发展”。2019年10月25日国务院关于长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案正式批复，方案要求两区一县能够走出一条跨行政区域共建共享、生态文明与经济社会发展相得益彰的新路径。以“聚焦长三角一体化，推动更高质量发展”的上海市青浦区，将为其他地区乃至全国示范新发展理念。本文基于上海市青浦区生态效率分析其经济发展与环境质量间的关系，构建生态效率预警指标体系，为政府制定相应政策提供理论参考和借鉴，从而在凸显创新开放理念基础上，探索出一条将生态优势转化为经济发展优势的绿色发展道路。

二、文献综述

目前对生态效率的国内研究已经较为丰富，主要以采用DEA（数据包络分析）作为研究方法。郑继承（2019）以珠江流域为研究对象，运用DEA-Malmquist分析模型与重复博弈模型研究经济发展生态产出效率，探索建立流域内生态补偿机制对于经济发展和生态环境形成良性的互动机制具有积极的促进作用。韩增林等（2019）運用超效率DEA模型结合核密度估计、马尔科夫概率转移矩阵方法对中国区域生态效率的时空动态分布和演进趋势进行实证分析，指出我国生态效率水平增速放缓，发展不协调，多极化等问题明显。马骏等（2019）采用超效率SBM模型测算生态效率，并实证分析其驱动因素的影响效果。任梅等（2019）采用考虑非期望产出的超效率SBM模型测度中国省际区域生态效率，构建了空间计量模型，结果显示产业结构对区域生态效率呈正向影响，经济发展水平、技术水平、城镇化水平、对外开放度、环境规制对区域生态效率的影响存在空间差异。DEA方法根据多项投入和产出指标，利用线性规划，对可比同类型单位进行有效性评价，在效率测度上十分便捷。

经济景气分析即“经济监测预警系统”，是对经济运行的波动性现象进行监测和预报的信息系统。以经济的周期性波动为研究对象，采用由若干指标编制出的指数描述，综合判断经济运行的状态，预测未来趋势，设定状态界限，预告经济局势，从而为经济管理部门提供决策依据。通过构建社会经济指标的动向体系，把握环境的动态趋势，在经济发展严重损害环境之前做出预警反应，是环境与经济形势分析的新角度。王妍等（2011）借鉴经济景气分析的方法，构建了环境与经济景气分析框架，识别了影响环境发展态势的主要社会经济要素，对其进行景气指数分析，预测预警未来环境的发展态势。蒋跃华（2016）采用综合评价法改进效率表达式，并编制扩散指数和合成指数对环境效率进行监测。

综上所述，本文将结合现有成果，基于超效率SBM模型测算生态效率来改善有效决策单元之间效率差异的比较。将生态效率与景气分析相结合，以生态效率作为基准系，为生态效率景气研究引入新尝试，通过动态景气指标体系模型，提高经济形势与生态环境分析对经济决策及环保管理的指导意义。

三、研究过程

（一）研究方法

1. 超效率SBM模型

数据包络分析方法（DEA）自1978年由美国著名运筹学家A.Charnes和W.W.Cooper等提出，是一种无须设定具体生产函数和指标权重的非参数前沿面效率分析方法。目前它在测度多投入、产出相似决策单元间效率方面已经得到了广泛的应用。本文在投入产出数据基础上，采用超效率SBM模型来测算生态效率，以非射线方式估计效率，不仅有效解决了效率评价的松弛问题，而且对处于前沿面的决策单元进行有效评价，模型表示如下：

minρ＝■（1）

s.t.x≥■λkxkm；y≤■λkxkm；■λk＝1；x≥x0；y≤y0；y≥0，λ≥0

2.  合成指数法

扩散指数虽能有效预测波动的转折点，但不能表现波动的强弱，而合成指数能反映经济周期波动的振幅，把握景气变动的大小，其编制方法如下：

（1）计算指标对称变化率并无量纲化处理。

Cij（t）=200×■，t=2，3，…，T（2）

式中，指标Yij（t）为第j个指标组的第i个指标，j=1，2，3分别代表先行、一致和滞后指标组，i=1，2，…，kj是组内指标的序号，kj是第j个指标组的指标个数。

为防止变动幅度过大的指标在指数中占支配地位，需要对Cij进行标准化处理，使得其平均值归一化，其标准化因子为

Aij＝■■（3）

用Aij将Cij（t）标准化，得到标准化变化率

Sij（t）＝■，t=2，3，…，T（4）

（2）求各指标组的标准化平均变化率。

Rj（t）=■，j=1，2，3，t=2，3，…，T（5）

式中，Wij作为第j个指标组的第i个指标的权重。为了把三个指数协调一致，将用一致指标序列的评价变化率振幅来调整先行和一致指标序列的平均变化率，标准化因子公式如下：

Fj=■｜Rj（t）｜/（T-1）■｜R■（t）｜/（T-1），j=1，2，3（6）

注：F2＝1。

用Fj将Rj（t）标准化，得到标准化平均变化率

Vj（t）=■，t=2，3，…，T（7）

（3）求合成指数。

Ij（t）=Ij（t-1）×■，j=1，2，3，t=2，3，…，T（8）

令Ij（t）＝100，上式中Ij（t）为初始合成指数，当合成指数为100时表示景气波动平稳，小于100时表示生态效率恶化，大于100则表示环境好转。

2.研究思路

文章研究的主要步骤：（1）基于投入产出法使用可变规模报酬的超效率SBM模型测算出生态效率值。（2）构建生态效率景气分析指标体系，确定生态效率为基准及一系列预警指标后，再利用时差相关分析、K-L信息量结合峰谷对应法判断出指标的先行、一致或滞后性。（3）编织并分析景气指数，给出相应的对策及建议。

（三）生态效率测算

1. 数据来源及指标选取

本文选择上海市青浦区2007～2018年的数据为样本，基于投入产出法测算其生态效率。投入指标从资本、劳动力和能源三方面选取固定资产投资总额、从业人员平均数、全社会用电总量。产出指标选取地区生产总值、从业人员年均工资和城市绿地面积，以及非期望产出工业三废。具体指标选取情况见表1。

2. 结果分析

本文基于可变规模报酬的超效率SBM模型计算出了上海市青浦区2007～2018年的生态率值。上海市青浦区历年的生态效率值都达到了1，说明在经济发展过程中也兼顾了环境保护，生态效率较为有效。其中，在2010年生态效率达到了最高值，之后总体处于波动降低状态。具体生态效率值见表2。

（四）构建生态效率景气分析指标体系

1. 基准指标选取

生态效率景气分析指标体系的构建基于经济环境变量之间的时差关系来反映景气的动态变化，选择一个基准指标来衡量其时间的先后顺序。本文选择由超效率SBM模型测算的生态效率指标作为基本指标，符合指标的代表性原则。

由于我国总体经济指标基本都在增长，但增速和增幅不同，故本文选择增长率循环的方法来反映上海市青浦区生态效率的景气变化情况，基准指标见表2。

2. 预警指标体系构建和选取

生态效率的景气预警分析是通过一系列能够反映经济系统和生态环境之间有机影响的指标构成的，一旦生态效率出现紧张状态，若能够提前得到预警，便可以作出及时有效地调整。根据指标选择的科学性、重要性、准确性和可获得性原则，本文从经济发展、产业结构、能源消费、工业发展、科技实力、对外开放及环境管理七方面初步筛选出19个指标，结果见表3。

以上资料均来自上海市青浦区2007～2019年统计年鉴。

本文确定生态效率为基准及一系列预警指标后，对各指标进行时差先后顺序分类。首先，对数据进行预处理，计算相应的增长率序列，再利用时差相关分析、K-L信息量结合峰谷对应法判断出指标的先行、一致或滞后性，计算共筛选出先行指标7个，一致指标7个，滞后指标5个，结果见表4。

（五）地区生态效率景气指数编制和分析

利用上海市青浦区各指标组历年增长率序列，结合预警指标分类结果，使用公式（3）～（8）编制合成指数，结果见表5。

图1为上海市青浦区生态效率的合成指数变化情况，在研究期间内的先行、一致和之后指标的景气总体上呈现出上下波动态势。生态效率在2010年出现峰值，在2011年达到低谷，而一致合成指数与生态效率的峰谷具有一定的对应性。先行合成指数指标在2009和2010年对应一致指标的峰谷，大约有一年的先行性。滞后合成指数指标也大约有一年的滞后性，2011年的峰对应2010年一致指标的峰。总体来说，合成指数的效果相较于扩散指数的景气变动情况更好，具有一定参考意义。

（六）景气分析及对策建议

扩散指数及合成指数衡量景气预警的变化方向和变动幅度，以上海市青浦区编制的扩散指数效果一般，合成指数具有一定预警效果，能在一定程度上反映未来经济生態效率的运行情况。

以2008年为基期，2010年的一致合成指数100.543为峰值，2009年具有谷值99.343；2010年的先行合成指数为100.014，低于上一年，开始跌入不景气的空间；2010年的滞后合成指数为100.703，略低于上年水平。总体上，上海市青浦区生态效率水平较高，历年来处于上下波动情形，于2010年处于峰值状态，可能一定程度上为响应上海世博会的召开，全市乃至长三角地区都对生态环境、工商业生产做了严格控制，使得当年生态效率位于景气空间。而从2018年关注一致指标和先行指标的扩散指数和合成指数都呈现下跌趋势。上海市青浦区作为长三角一体化生态示范区，整体生态效率水平较高，但仍存在一些不确定因素致使生态效率运行中出现局部震荡。在众多指标中，产业结构、能源消费、对外开放及环境管理等几项指标都已经出现不景气的动向，要予以重视。

因此，编织生态效率景气指数并研究其变动方向意义重大。在未来的生态环境建设中，要根据景气动向、结合当地发展特色，提出相应的生态提升策略使其能保持景气运行状态，从而促进区域经济环境的协调发展，为绿色发展给出答案。具体包括以下三个方面：第一，示范新发展模式，优化各产业布局。第二，理顺区域能源架构体系，提高区内能源发展水平。第三，纵深推进环境管理，确保督察实效长效落实。

四、结论和研究展望

生态效率的纵向测算目的在于对时间序列进行纵向比较，还可加入区域的横向比较，本文仅提供一个具有代表性区域的生态效率的科学测算，为相关部门政策调整提供理论支撑。生态效率的景气分析目的在于通过扩散、合成指数的方法，捕捉生态效率的动态变化，发现景气动向，作出及时预警。本文从生态效率的内涵出发，借鉴以投入产出指标组的超效率SBM模型计算生态效率指标。再从预警角度切入，构建生态效率景气指标体系，以生态效率指标为景气模型构建的基准指标从而编制扩散指数和合成指数。结果表明：

第一，上海市青浦区总体上生态效率水平较高，存在一定的波动，但是波动幅度不明显，整体呈波动上升趋势。

第二，编制的合成指数显示，一致指标在2009～2010年位于景气空间内运行，而次年出现不景气。先行指标有一年的先行性，于2008～2009年处于景气空间，次年反转。在研究期间的未来，先行、一致和滞后指标都呈现出不景气的动向变化趋势，要在生态效率恶化之前及时采取相应措施。

第三，由于经济生态复合系统的复杂性，数据收集较为困难，仅存在年度数据，相比其他景气文献，都采取季度或月度的数据所形成分析效果会更好。希望有关部门能基于此构建相应的数据库或是加快数据更新频率，以便模型的完善。只有在统计数据完善的基础上，才能获取更多的社会经济和环境预警的指标，采用更长时间跨度和更细致时间频度的序列，来剔除不规则变动趋势的影响，从而更加全面、细致地捕捉到生态效率的动态变化。

参考文献：

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（作者单位：杭州电子科技大学经济学院）