基于熵权TOPSIS模型的...系统脆弱性评价与障碍度分析_李贞.pdf

海洋开发与管理 年第期基于熵权 模型的山东省海洋经济系统脆弱性评价与障碍度分析李贞（中国海洋大学经济学院青岛 ）收稿日期：；修订日期：作者简介：李贞，硕士研究生，研究方向为资产定价与风险管理摘要：在建设海洋强国的背景下，山东省的海洋经济系统脆弱性的研究对于海洋经济的可持续发展具有重要意义。文章从应对能力、敏感性、胁迫性和弹性这个方面构建了海洋经济系统脆弱性的指标体系，并基于熵权法求出指标权重结合 模型和对 年的山东省海洋经济系统脆弱性进行了分析，并结合障碍度模型，从指标层详细研究了影响海洋经济系统脆弱性的前个障碍影响因子。研究发现：首先，山东省海洋经济系统脆弱性在 年经历了较为明显的波动，且从 年以来，山东省海洋经济的系统脆弱性程度呈现下降趋势；其次，整体上看，敏感性呈现逐步上升的趋势，应对能力和胁迫性在经历最初的大起大落后，分别从 年和 年开始呈现攀升的势头，而弹性除了 年的极端高值外，其余年份呈现较为稳定的状态；最后，通过对各年度准则层障碍度分析发现，应对能力（）和敏感性（）起主要影响作用；而通过指标层的障碍度分析发现，工业废水排放总量（万）、入境旅游外汇收入（万美元）、全社会固定资产投资（亿元）、旅客吞吐量（万人次）、海洋产业结构多样化指数、人均城市道路面积（）、海洋第三产业占比（）和保护区数量（个），是主要的障碍因素。关键词：熵权 ；脆弱性；海洋经济系统；障碍度分析中图分类号：；文献标志码：文章编号：（）（，）：，：，DOI:10.20016/ki.hykfygl.20230202.007第期李贞：基于熵权 模型的山东省海洋经济系统脆弱性评价与障碍度分析 ：，；，（）（），（，），（，），（），（，），（），（）（）：，引言脆弱性概念的提出最早来源于对自然灾害的研究，主要是由于系统内部结构的不稳定而产生的内生结构累积性脆弱，或者是受到外界的干扰和压迫使系统遭受不可避免的损害，进而产生外生胁迫性脆弱。世纪 年代至今逐渐成为全球环境变化和可持续性研究的重要对象，与此同时，脆弱性的研究内涵已经逐渐延伸为包括敏感性、弹性、应对能力等不同要素在内的一个概念集合。但是截至目前，脆弱性的本质、作用机理和评价方法仍然没有形成统一，理论研究方面也未能形成一套合理的被各界认可的权威性理论体系，年月的联合国贸易和发展会议上首次出现了“经济脆弱性”的概念。年，则是被联合国开发计划署（）认定为衡量地区或国家的经济可持续发展的重要指标。现今，海洋经济不断繁荣发展，在海洋强国战略的背景下，海洋经济的发展将会推动社会总体的发展，并产生深远的影响。当前海洋经济系统脆弱性的关注重点是海洋产业结构与经济安全的评价、预警机制和政策导向，然 而 忽 略 了 对 海 洋 资 源 的 开 发 和 利 用 状况、国民消费水平、环境污染情况、自然灾害 等 因 素 的 考 量，研 究 方 法 主 要 有 综 合 指 数法、模糊物元法 、集对分析法、图层叠置法、神 经 网 络、模 型、分 形 理 论等。本研究采用 模型，其适用于对目标决策，对于研究样本的数量和分布没有限制，同时可以充分利用数据信息来计算与正负理想点之间的距离，通过排序后进行客观评价，结果分辨率高。对于沿海地区来说，海洋经济是地区经济发展的重要支柱。通过最近几年相关学者的研究发现，海洋经济的迅猛发展存在着来自内部和外部的制约，存在着如海洋产业结构不合理，海洋自然灾害频发、海洋资源利用粗放等问题，同时海洋经济的脆弱性评价指标体系的构建、指标权重的度量 等也需要进行深入研究。因此，本研究选择了 年的山东省海洋经济发展的相关数据，从应对能力、敏感性、胁迫性和弹性这个方面构建了海洋经济脆弱性指标评价体系，依据熵权法计算出权重结合 模型来对山东省海洋经济系统脆弱性进行评价。为了揭示影响海洋经济系统脆弱性的动态因素，本研究分别从指标层和准则层两 海洋开发与管理 年个维度，分析了山东省海洋经济系统脆弱性随时间的变化特征，并结合障碍度模型分析准则层和指标层的障碍度大小，进一步分析了指标层中影响脆弱性的前个障碍因子，最后提出了针对性的建议，以期对山东省的海洋经济可持续发展提供参考。研究区域、研究方法与数据来源 研究区域概况山东 省 位 于 中 国 东 部 沿 海 ，地处太平洋以西，四季分明，属于暖温带季风气候。最近几年来，山东省海洋经济不断发展，已经成为山东省经济 发 展 的 重 要 推 动 力。与 此 同 时，从 年，三类海洋产业占海洋经济的比重逐年变化，海洋产业结构不断优化（图）。图三类海洋产业占海洋生产总值的比重 从图中可以看出，海洋第三产业占比从 年的 逐渐增加为 ，第三产业发展势头强劲，而第一产业和第二产业占比则是随着时间逐渐下降，其中，第二产业下降最多，从 年的 到 年的 ，而第一产业则是从 下降为 。研究数据来源为 年的 中国海洋经济统计年鉴 和 山东统计年鉴。评估指标数据与熵权权重计算首先，将原始评级数据构造决策矩阵，有个样本和个评价指标，矩阵元素为，和，分别表示第个评价指标的最大值和最小值，其中，。对于指标数据需要进行正向化处理，正向化处理后的值为。具体来说，对正向评价指标，其函数为：，（），（）（）而逆向评价指标，其函数为：，（），（）（）其次，由于不同评价指标数据存在量纲，难以进行比较，本研究运用极差标准化的方法对数据进行规范化处理，将其转化为区间，内。进行规范化处理后的值为，公式如下：，；，（）最后，基于规范化处理后的 值通过熵权法计算出信息熵，且。令 为第个样本年份标准值合计数的比重，第项指标标准值为，为第项指标的信息熵值，相关计算公式如下：（）（）（）（）（）模型 方法，又称为“优劣解距离法”，是多目标决策方法中常用的一种分析方法。该方法是基于备选方案集，将计算出的指标数据的最优值和最差值分别当作正理想方案和负理想方案，并计算出各个方案与正、负理想点之间的距离，比较两个方面的距离，最后选择其中最接近正理想点同时远离负理想点的方案作为最优方案。第一步：利用熵权法计算出各指标权重，并记为，构建加权决策矩阵，是矩阵中的元素，计算公式如下：（）第二步：确定正理想解和负理想解。，（），（），（），（）第期李贞：基于熵权 模型的山东省海洋经济系统脆弱性评价与障碍度分析 第三步：用欧几里得范数作为距离的测度，计算出各个方案到正、负理想点之间的相对接近距离。假设该问题有个目标，个可行解。则从任意可行解到正理想解的距离是：（）（）同理，任意可行解到负理想解的距离是：（）（）则某一可行解对于理想解的 相 对接近 度定义为：（）表示第个对象与正理想解之间的接近程度，取值范围是，该值越大表明越接近正理想解，相应地，也越远离负理想解，当取时，说明是正理想解，反之，取，则 说明是负理想解。计算出各个方案的，同时将其按照从大到小排序后求出最优方案。障碍度评价模型降低经济系统的脆弱性是海洋经济持续发展的前提，为了揭示影响海洋经济系统脆弱性的动态因素。本研究采用障碍度模型来进行分析，在分析指标层因子对总目标障碍度的基础上，进一步分析各个准则层对总目标的障碍度大小。为指标偏离度，表示单项因子与最大目标之间的差距，定义为指标标准化值 与之间的差距；为第项指标对海洋经济脆弱性的影响程度；为准则层的指标障碍度，相关计算公式如下：（）（）（）海洋经济系统脆弱性评价与分析 评价指标体系的构建为了对山东省海洋经济系统脆弱性进行评价，本研究首先建立了海洋经济系统脆弱性指标评价体系，评价指标体系分为目标层、准则层和指标层。其中，第一层目标层是山东省海洋经济系统脆弱性（）；第二层准则层则是由应对能力（）、敏感性（）、胁迫性（）和弹性（）组成；第三层指标层共含有 个评价指标，将各个指标数据进行正向化和标准化处理并采用熵权法求出这 个指标的熵权权重，具体见表。表海洋经济系统脆弱性指标体系 准则层编号指标层指标性质计算方法熵权权重应对能力（）海洋产业资本收益率海洋产业年增加值海洋产业年 科研机构科技活动人员本科及以上学历比重本科及以上学历人员海洋科研机构科技活动人员 海洋第二、三产业贡献率海洋第二、三产业 合计海洋经济 海洋产业结构多样化指数 ，其中是第产业产值占海洋 的比重，；为多样化指数 课题项 发表科技论文篇 财政收入万元 财政支出万元 全社会固定资产投资亿元 海洋开发与管理 年续表准则层编号指标层指标性质计算方法熵权权重敏感性（）海洋经济增长弹性系数海洋经济 年增长率山东 年增长率 海洋产业增长波动率当年海洋产业 去年海洋产业 产业外贸依存度山东进出口总额山东 入境旅游外汇收入万美元 人均海洋捕捞产量（人）山东捕捞产品总产量（）山东年末人口数 海洋相关 产 业 增 加 值 占 海 洋 生 产 总 值 增 加 值 的比重海洋相关产业增加值山东 主要海洋 产 业 增 加 值 占 海 洋 生 产 总 值 增 加 值 的比重主要海洋产业增加值山东 货物出口总额占海洋生产总值比重货物出口总额山东 海洋第一产业占比海洋第一产业海洋经济 海洋第二产业占比海洋第二产业海洋经济 海洋第三产业占比海洋第三产业海洋经济 海洋产业结构偏离度海洋产业产值占 的比重涉海就业人员比重 胁迫性（）海洋灾害直接经济损失亿元 人均水资源量（人）货物吞吐量万 旅客吞吐量万人次 工业废水排放总量万 百万海洋 取水海洋经济 山东全年供水总量 百万海洋 能耗海洋经济 山东全年用电量 弹性（）人均可支配收入元 人均消费性支出元 涉海地区就业人员占地区就业人员比重涉海就业总人数地区就业总人数 海水养殖面积 保护区数量个 湿地面积千 人均城市道路面积道路面积年末人口数 科研机构从事科技活动人员占比科研机构从事科技活动人员数量科研机构从业人员数量 注：表示正向指标；表示逆向指标。海洋经济系统脆弱性接近度分析将各个指标数据进行正向化和标准化处理并求出熵权权重后，采用 模型计算出山东省 年海洋经济系统脆弱性以及各个准则层的正理想距离，负理想距离和综合接近度，具体见表。第期李贞：基于熵权 模型的山东省海洋经济系统脆弱性评价与障碍度分析 表 年海洋经济系统脆弱性的、和 ，准则层 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 目标层 由表可以发现，海洋经济系统脆弱性的综合接近度随着时间发生波动，按照从高到低排序，经 过 分 析 发 现 年 的 综 合 接 近 度 最 高（），脆弱性最低，主要原因是接近正理想解，为 ，远离负理想解，相应的为 。应对能力的接近度为 ，胁迫性的接近度为 ，敏感性接近度为 ，弹性的接近度为 。而 年的综合接近度排序第，为 ，是 ，是 ，主要原因是应对能力和胁迫性的接近度大，分别为 和 。而其余年份的值较小，在 波动。海洋经济系统脆弱性目标层的变化趋势为了更加直观地展示海洋经济系统脆弱性随时间的变化趋势，这里定义正负理想距离之比为，正负理想距离之比越大表明脆弱性接近度越低，脆弱性就越高，将正负理想距离之比与、和一起表示在图中。从图中可以发现：正负理想距离之比随着时间呈现震荡特征，年，该值发生轻微降低，随后，年该值剧烈增加，年图 年山东省海洋经济系统脆弱性接近度变动趋势 最高为 ，说明海洋经济系统脆弱性程度增加，随后一年该值又大幅回落，而从 年开始，表现为小幅波动，年达到低谷为 ，且回落到波谷的时间大致为年，波动较为稳定。年以来，山东省海洋经济系统脆弱性程度降低。的变化与的波动趋势相同，年有所增加，年大幅回落，说明海洋经济系统脆弱性程度增加，而在 随后的 年，除了 年、年和 年有较大起伏之外，其余时 海洋开发与管理 年间段趋于平坦，值得注意的是从 年以来，山东省海洋经济系统脆弱性程度呈现了下降趋势；而仅在 年表现突出，其余时间都起伏不明显。为了更加直观地研究山东省海洋经济系统脆弱性的时变特征，本研究定义接近度变化率去年的接近度今年的接近度，接近度变化率的表现可以说明海洋经济脆弱性的时变特征，该值若为负值说明海洋经济系统脆弱性较上年有所加重，为正值则是有所减轻，具体见图。图目标层接近度变化率随时间的变化 从图可以看出，年海洋经济系统脆弱 性 呈 现 震 荡 变 化