京津冀城市群生态经济综合指标体系构建与评价

doi:10.12677/orf.2024.144437

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京津冀城市群生态经济综合指标体系构建与评价
Construction and Evaluation of Eco-Economic Comprehensive Index System in Beijing-Tianjin-Hebei City Cluster

DOI: 10.12677/orf.2024.144437, PDF, HTML, XML,
作者: 陈红：上海理工大学管理学院，上海
关键词: 生态经济；指标体系；熵值法；Ecological Economy； Indicator System； Entropy Method

摘要: 本研究聚焦于京津冀城市群，旨在通过构建一个综合性的生态经济指标体系，促进该区域经济的高质量与现代化发展。研究从经济、社会、环境和资源四个维度出发，选取了36个关键指标，采用熵值法对这些指标进行权重分配，以确保评价体系的科学性和客观性。通过对京津冀13个地级市的生态经济发展水平进行综合评价，研究发现北京和天津在生态经济建设方面表现优异，而河北省内的地级市虽然整体发展水平相近，但在不同维度上展现出各自的优势和不足，反映出区域内发展存在不平衡性。基于评价结果，文章提出了针对性的政策建议，包括制定统一的区域发展规划，加强政府间的协调与合作，以及优化产业布局。这些建议旨在解决发展中的不平衡和不充分问题，促进区域内经济、社会、环境和资源的和谐发展。

Abstract: This study focuses on the Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration, aiming to promote high-quality and modern economic development in the region by constructing a comprehensive ecological and economic indicator system. The research starts from four dimensions: economy, society, environment, and resources, and selects 36 key indicators. The entropy method is used to allocate weights to these indicators to ensure the scientific and objective nature of the evaluation system. Through a comprehensive evaluation of the ecological and economic development level of 13 prefecture-level cities in the Jing-Jin-Ji region, the study finds that Beijing and Tianjin have performed excellently in the construction of ecological economy, while the prefecture-level cities within Hebei Province, although having similar overall development levels, show their own strengths and weaknesses in different dimensions, reflecting an imbalance in regional development. Based on the evaluation results, the article puts forward targeted policy recommendations, including the formulation of a unified regional development plan, strengthening coordination and cooperation between governments, and optimizing industrial layout. These recommendations aim to address the issues of imbalance and insufficiency in development, promoting harmonious development of economy, society, environment, and resources within the region.

文章引用：陈红. 京津冀城市群生态经济综合指标体系构建与评价[J]. 运筹与模糊学, 2024, 14(4): 711-719. https://doi.org/10.12677/orf.2024.144437

1. 研究背景

随着工业化、城市化进程加快，环境污染、资源浪费等问题日益凸显，对人类生存和发展造成严重威胁；全球气候变暖导致极端天气事件频繁发生，引起洪涝、干旱等灾害增多，提高了对生态平衡的要求；随着人口增长和经济发展，许多资源如水、土地、矿产等逐渐枯竭，需要有效管理和保护[1]。由以上种种社会现象，人们逐渐意识到只有实现经济社会可持续发展，才能满足当前的环境保护的需要，由此形成了可持续发展理念以及生态文明建设。这种理念认识到经济、社会和环境之间的相互依存关系，追求更加平衡和协调的发展方式。各个领域的持续进步需要人们共同努力，采取可持续的做法来实现长期的繁荣和福祉。

生态文明建设是中国特色社会主义事业的重要内容，致力于推动经济社会发展与自然环境保护相协调、生态环境质量持续改善、人与自然和谐共处，这一概念在2007年被确立为国家战略，成为中国政府实施可持续发展的重要举措之一。生态经济体系的提出是为了促进可持续发展和保护环境资源，这一概念强调经济发展应当在尊重自然系统和生态平衡的基础上进行。生态经济体系的目标是实现经济、社会和环境三方面的协调发展，避免对环境造成过度破坏。其重点在于最大限度地利用资源、减少浪费，并确保未来世代也能够享有丰富的自然资源。党的十九届五中全会提出，推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。深入实施可持续发展战略，完善生态文明领域统筹协调机制，构建生态文明体系，促进经济社会发展全面绿色转型，建设人与自然和谐共生的现代化。

通过对我国生态经济研究现状的梳理和分析，本文构建了城市生态经济综合评价体系，涵盖经济、社会、环境和资源四个方面。以京津冀这一城市群作为研究对象，对各市进行验证分析，为我国生态经济体系建设提供科学参考，以不断提高城市生态经济效益，并加快推动经济高质量发展。

2. 评价指标体系构建

2.1. 指标选取原则

为了准确地反映城市生态经济的本质特征，评价生态经济时应当采用少量但精准的指标，以全面、科学地构建评价体系[2]。指标体系的设计必须符合特定要求：(1) 全面性：构建区域生态经济指标体系时，需要全面考虑生态文明在经济、社会、环境和资源等方面的体现。这样能够更好地评估城市群的整体生态文明建设水平，而不仅仅关注单一方面。(2) 定量化：采用量化的指标有助于进行客观评价和比较。通过量化数据，可以更清晰地识别城市群内不同城市之间的差异性，从而制定更精准的政策和措施。(3) 可获得性：系统性的构建区域生态经济指标体系还要确保所选取的指标来源容易获取，这样才能客观评价城市群的生态文明建设水平。这意味着使用公开数据或者可靠的研究报告作为指标来源，避免过于繁琐或难以获取的信息。(4) 代表性：选择具有代表性的指标，以避免交叉重复，确保评价指标体系简洁明晰。通过精心挑选最具代表性的指标，可以有效避免冗余信息和重复计算，使整个评估体系更加清晰和高效。(5) 科学性：在构建区域生态经济指标体系时，首要原则是确保科学性。这意味着所选取的指标必须能够客观反映城市生态经济的发展水平，而评价结果应当真实、客观。科学性的关键在于基于可靠数据和有效方法来选择合适的指标，以便能够准确评估生态经济的状况。指标的选择需要遵循严谨的统计学原则和经济学理论，避免受到主观因素影响，从而保障评价结果的客观性和准确性。(6) 系统性：指标体系应该具有系统性，即要作为一个整体来构建。这意味着在选择指标时，需要综合考虑代表性和全面性，以确保所选取的指标能够全面反映城市生态经济的特征与状态。这样才能确保指标体系具有完整性和准确性，真实地反映出区域生态经济的发展现状。

在实际操作中，可以通过梳理关键领域和关联因素，确定不同指标之间的内在联系和影响，确保指标之间相互协调、相辅相成。此外，还需要考虑到不同指标之间可能存在的重复性或冗余性，以避免指标之间的信息重复或产生混淆。通过系统性的构建，可以更好地把握区域生态经济的发展趋势，为制定政策和规划提供科学依据。

2.2. 指标体系构建

为了方便地评估可持续发展状况，根据上述总结的指标选取原则，共选择并使用了4类维度，36个指标。见表1：12个指标用于经济维度，8个指标用于社会维度，8个指标用于环境维度，8个指标用于资源维度。

Table 1. Comprehensive index system of urban ecological economy

表1. 城市生态经济综合指标体系

维度	指标名称	单位	X	性质	权重
经济维度	地区生产总值(GDP)	亿元	X1	正向	0.0665
	人均地区生产总值GDP	元/人	X2	正向	0.0356
	地区生产总值增长率	%	X3	正向	0.0046
	在岗职工平均工资	元	X4	正向	0.0331
	地方一般公共预算支出	万元	X5	正向	0.0904

续表

经济维度	第一产业就业人员比例	%	X6	正向	0.0127
	第二产业就业人员比例	%	X6	正向	0.0112
	第三产业就业人员比例	%	X8	正向	0.0107
	科研技术支出	万元	X9	正向	0.1139
	第一产业总产值占GDP比重	%	X10	正向	0.0149
	第二产业总产值占GDP比重	%	X11	正向	0.0079
	第三产业总产值占GDP比重	%	X12	正向	0.0157
社会维度	人口密度	人/平方公里	X13	正向	0.0146
	城镇登记失业人员数	人	X14	负向	0.0060
	人口自然增长率	%	X15	正向	0.0052
	城镇人口比例	%	X16	正向	0.0276
	城镇单位从业人员	人	X17	正向	0.0757
	居住用地面积	平方公里	X18	正向	0.0578
	社会保障补助支出	万元	X19	正向	0.0639
	市政公用设施建设固定资产投资	万元	X20	正向	0.0187
环境维度	工业二氧化硫产生量	吨	X21	负向	0.0058
	环境基础设施建设本年完成投资额	万元	X22	正向	0.0135
	工业废水排放量	万吨	X23	负向	0.0072
	一般工业固体废物综合利用率	%	X24	正向	0.0093
	工业烟粉尘排放量	吨	X25	负向	0.0041
	工业氮氧化物排放量	吨	X26	负向	0.0028
	污水处理厂集中处理率	%	X27	正向	0.0042
	可吸入细颗粒物年平均浓度	微克/立方米	X28	负向	0.0081
资源维度	人均耕地面积	平方公里/人	X29	正向	0.0057
	城市建设用地占市区面积比重	%	X30	正向	0.1202
	城市建设用地面积	平方公里	X31	正向	0.0620
	水资源总量	万立方米	X32	正向	0.0265
	人均生活用水量	吨	X33	正向	0.0071
	年末耕地总资源	千公顷	X34	正向	0.0237
	人均绿地面积	平方米	X35	正向	0.0066
	建成区绿化覆盖面积	公顷	X36	正向	0.0066

3. 熵值法

(1) 标准化处理

在指标体系中，指标的性质分为正向与逆向两类，值越大越好的指标即为正向指标，相反则是逆向指标。

正向指标的标准化计算公式为： $y_{i j} = [x_{i j} - \min (x_{j})] / [\max (x_{j}) - \min (x_{j})]$

逆向指标的标准化计算公式为： $y_{i j} = [\max (x_{j}) - x_{i j}] / [\max (x_{j}) - \min (x_{j})]$

式中：y_ij是第i个地区的第j项指标原始值， $\max (x_{j})$ 、 $\min (x_{j})$ 分别表示所有地区中第j项指标中的最大值和最小值。

(2) 标准化调整

对标准化后的指标值进行平移处理，即 $Y_{i j} = y_{i j} + d$ ，其中，d选取0.01。

(3) 计算第i个地区的第j项指标所占的比重 $P_{i j}$ ： $P_{i j} = Y_{i j} / \sum_{i = 1}^{m} Y_{i j}$ 。

式中：m表示所考察地区个数，即 $i = 1, 2, \dots, m$ 。

(4) 计算第j项指标的熵值e_j： $e_{j} = - k \sum_{i = 1}^{m} P_{i j} \ln P_{i j}$ 。

式中： $k > 0$ ，ln为自然对数，一般令 $k = 1 / \ln m$ 。

(5) 计算第j项指标的权重W_j： $W_{j} = D_{j} / \sum_{i = 1}^{m} D_{j}$ 。

式中：D_j是第j项指标的差异性系数， $D_{j} = 1 - e_{j}$ 。

(6) 通过加权求和计算各地区的综合评价得分U_i： $U_{i} = \sum_{i = 1}^{n} Y_{i j} W_{j}$ 。

式中：U值越大，综合评价指数越高，评价效果越好。

4. 动态评价

4.1. 数据收集

根据前面所构建的区域城市生态经济综合指标体系进行数据收集，由于收集数据时部分地区还未公布2022年与2023年统计数据，因此通过公开渠道采集了2017~2021五年间京津冀区域相关统计数据，以确保数据的真实性和客观性。各指标数据主要来源于：中国统计年鉴、中国城市统计年鉴、中国社会统计年鉴、河北省及河北省各地级市统计年鉴、河北省及河北省各地级市人民政府发布的国民经济和社会发展统计公报、省市生态环境厅(局)发布的年度生态环境状况公报等等。

4.2. 数据处理

4.2.1. 熵值法确定指标权重

根据上文所给出的熵值法的计算过程，对京津冀地区13个城市的36项指标进行处理与计算，以获得各指标的权重，计算结果见表1。结果显示，在指标层面，综合权重较高的前三项分别是：城市建设用地占市区面积比重，为12.024%；科研技术支出，为11.39%；地方一般公共预算支出，为9.044%。此结果可以说明在影响区域城市生态经济建设的众多因素中，城市建设用地占市区面积比重、科研技术支出、地方一般公共预算支出这三方面影响作用更大。

4.2.2. 熵值法综合评价结果

以最近的2021年的数据作为标准，通过线性加权法计算出2021年北京、天津以及和河北省省内一级地级市的生态经济综合评价结果，具体见表2。表格涵盖了综合角度、经济、社会维度、环境维度和资源维度，各层面均列举具体评分以及排名。从综合评分结果简单来看，2021年北京和天津各方面评分较高，生态经济发展状况良好；河北省省内13个地级市的生态经济发展情况呈阶梯状，各个地级市之间差异性较小，同时各个地级市均存在不同的优势维度和劣势维度，发展略显不均衡[3]。

Table 2. Results of comprehensive evaluation of urban ecological economy in 2021

表2. 2021年城市生态经济综合评价结果

评分与排名城市	综合评价		经济维度		社会维度		环境维度		资源维度
评分与排名城市	评分	排名	评分	排名	评分	排名	评分	排名	评分	排名
张家口	0.1546	9	0.0557	8	0.0198	13	0.0419	1	0.0372	6
承德	0.1331	12	0.0580	6	0.0212	12	0.0321	11	0.0218	11
北京	0.7281	1	0.3715	1	0.2177	1	0.0292	13	0.1097	2
天津	0.5520	2	0.1559	2	0.1688	2	0.0389	2	0.1884	1
保定	0.1795	5	0.0555	9	0.0437	5	0.0375	5	0.0428	3
廊坊	0.1601	7	0.0589	5	0.0437	6	0.0384	3	0.0191	12
石家庄	0.2027	3	0.0679	4	0.0608	3	0.0318	12	0.0422	4
衡水	0.1330	13	0.0430	13	0.0278	11	0.0352	8	0.0270	9
邢台	0.1601	8	0.0466	12	0.0390	8	0.0373	6	0.0371	7
邯郸	0.1726	6	0.0553	10	0.0446	4	0.0341	10	0.0387	5
秦皇岛	0.1485	10	0.0552	11	0.0364	9	0.0345	9	0.0224	10
唐山	0.1947	4	0.0841	3	0.0403	7	0.0360	7	0.0343	8
沧州	0.1463	11	0.0576	7	0.0334	10	0.0382	4	0.0171	13

5. 比较分析

5.1. 综合评价分析

前面已经根据熵值法得出各城市的综合评分，下面针对各个城市在2021年生态经济方面的表现情况进行比较，进而得出京津冀城市群区域内部的差异。

首先，北京和天津作为直辖市，综合评价排名位于第一名和第二名是毋庸置疑的，但值得注意的是，如果仔细对比不同的维度，却发现有许多可以深究的地方。根据表2，2021年北京市的环境维度评分为最后一名，可能是由北京市工业排放和交通拥堵等因素造成，但是该城市在社会和经济维度的分数很高，并且是分数近乎超出第二名天津市的两倍。近年来，北京市的经济发展相对较为稳健，并在多个领域处于领先地位，如果想要经济与环境协调发展，仍需要加强在环境方面的建设。

其次，通过观察综合评分以及不同的维度得分对河北省省内地级市进行对比分析，可以发现：① 河北省省内13个地级市的生态经济发展情况呈阶梯状，各个地级市之间差异性较小。其中，石家庄市的综合评价得分为全省第一名，其分值(0.2027)为排名末位的衡水市(0.1330)的近两倍。② 各个地级市均存在不同的优势维度和劣势维度，发展不均衡。比如，张家口市环境发展状况好，遥遥领先于各大城市，但是社会维度评分为最后一名；石家庄市经济、社会和资源均评分位列于全省前茅，但是其环境发展位于全省末尾；沧州市环境发展为全省第二，但是资源方面评分为最后一名；保定市资源发展为全省第一，但是其经济维度的排名在全省中后游；廊坊市资源发展很差，但是在其他两个方面均位于全省前游。以上的情况还有很多，可以发现，各个城市均有自己的侧重发展方向，形成了这个城市的优势维度，但是同时也存在着发展不平衡的问题，经济、社会、环境、资源并没有得到全面统一发展，仍需要统筹协调。

5.2. 聚类分析

首先，我们回顾一下熵权法确定的权重较高的几个指标：城市建设用地占市区面积比重(权重12.024%)、科研技术支出(权重11.39%)、地方一般公共预算支出(权重9.044%)，这些指标在评价体系中的重要性较高，将直接影响城市在生态经济综合评价中的得分。

依据熵权法所确定的权重，对河北省11个地级市在经济、社会、环境和资源这四大维度的表现进行了深入的量化分析。通过应用聚类分析这一统计学方法，结合欧式距离为9的阈值，我们得以洞察这些城市间微妙的相似性和显著的差异性，并将它们划分为五个独特的类别，见图1。

Figure 1. Cluster analysis pedigree of 11 prefecture-level cities in Hebei Province

图1. 河北省11个地级市聚类分析谱系图

结合生态经济综合评价中的得分，分析各城市聚类的原因和特点：

(1) 第一类：唐山市

唐山市在经济维度上的评分较高，特别是第二产业总产值占GDP比重和科研技术支出，表明唐山市在工业和科技研发方面投入较大，经济实力较强。

(2) 第二类：石家庄市

作为省会城市，石家庄市在社会维度上的评分较高，例如城镇人口比例和城镇单位从业人员数量，显示了其较高的城市化水平和社会服务能力。

(3) 第三类：保定市和邯郸市

保定市和邯郸市在资源维度上可能表现出一定的相似性，例如人均生活用水量和年末耕地总资源等指标较为接近。这可能反映了这两个城市在自然资源利用和农业发展方面的共同特点。

(4) 第四类：秦皇岛市、沧州市、廊坊市

秦皇岛市在环境维度上表现出色，污水处理厂集中处理率较高，显示出较强的环境保护能力。沧州市和廊坊市可能在环境和资源维度上与秦皇岛市有相似之处，例如工业废水排放量和一般工业固体废物综合利用率等指标。

(5) 第五类：承德市、衡水市、张家口市

这些城市在社会维度上的评分较低，如张家口市的社会维度评分为最后一名，但在资源维度上表现出色，例如人均绿地面积和建成区绿化覆盖面积等指标较高，显示出较强的生态资源和环境保护特点。

各类城市在不同维度上的得分和排名存在显著差异，这可能与各城市的经济发展水平、产业结构、政策导向以及地理位置等多种因素有关。例如：经济较为发达的城市可能在科研技术支出和地方一般公共预算支出上投入更多，从而在经济维度上得分较高；城市化水平较高的城市可能在社会维度上得分较高，反映出较好的城市服务和较高的人口集聚度；资源丰富或环境保护较好的城市可能在资源维度上得分较高，显示出较强的可持续发展潜力。

这一聚类结果不仅揭示了河北省内城市间在生态经济发展上的多样性，而且为区域政策制定者提供了一个更为细致和精准的视角，以识别和强化各城市的优势，同时针对性地解决它们在生态经济建设中所面临的挑战。通过这种科学的方法，我们能够更加深刻地理解每个城市群的发展特点，为推动区域内经济、社会、环境和资源的和谐发展提供有力的决策支持。

6. 结论与建议

本研究通过指标梳理与筛选，基于经济、社会、环境、资源四个维度，构建了区域城市生态经济综合评价指标体系(共包括36个评价指标)。运用熵值法确定指标权重，可以发现在影响区域城市生态经济建设的众多因素中，城市建设用地占市区面积比重、科研技术支出、地方一般公共预算支出这三方面影响作用更大。在此基础上，对2021年京津冀13个地级市的相关指标数据进行了综合评价，从而对京津冀城市生态经济发提供理论支撑。基于熵值法的综合评价结果显示：河北省省内13个地级市的生态经济发展情况呈阶梯状，各个地级市之间差异性较小；各个地级市(包含北京、天津)均存在不同的优势维度和劣势维度，发展不均衡。

针对以上各地级市在经济、社会、环境、资源四大方面发展不平衡不充分的问题，提出以下政策建议：

(1) 制定统一规划

建立统一的区域发展规划，明确各城市的发展定位和重点领域，确保协调一致的发展方向。由上面的分析可以知道，理论上各个城市均有自己的发展优势，所以可以对目标区域进行全面调查和评估，包括经济、社会、文化、环境等各方面的情况，分析资源禀赋、比较优势以及存在的问题和挑战[4]。在上面的基础上明确区域发展的长期愿景和具体发展目标，包括经济增长、人口发展、生态保护等方面，进而制定相应的发展战略，包括产业发展、基础设施建设、环境保护等方面的规划。

(2) 加强政府协调与合作

建立跨城市间的政府合作机制，促进信息共享、资源整合和政策协调，以推动区域协同发展[5]。协调整合各类资源，包括人力资源、交通资源、科技创新资源等等。京津冀地区可以共享高速铁路、城际轨道交通等交通网络，以提升区域内部的互联互通，减少交通拥堵；可以建立跨区域的人才培训机制，吸引和培养更多优秀人才，在不同城市之间实现人才流动和分享；还可以促进京津冀地区的科技研发机构合作，共享科研成果和创新资源，推动科技创新。

(3) 优化产业布局

鼓励不同城市间的产业互补合作，形成产业链和价值链，实现优势互补，提升整体竞争力。具体来看，要发挥北京市和天津市在科技创新方面的优势，引入高新技术产业和战略性新兴产业，推动传统产业升级，提高产业附加值和竞争力。京津冀地区不同城市间加强产业分工与协同发展，在各自的优势领域形成集群效应，提进而升整体产业规模和效益。还要加强京津冀三地资源优势互补，实现资源共享、协同发展，推动跨区域一体化产业链条的构建。

致谢

首先，我要感谢上海理工大学，特别是管理学院的全体师生，他们为我提供了一个充满活力和启发性的学术环境，使我能够不断进步和成长。

对于京津冀城市群各地方政府和相关部门的大力支持，我表示衷心的感谢。他们提供的详细数据和资料为本研究的深入分析和评价提供了坚实的基础。

此外，我还要特别感谢我的家人，他们一直是我最坚强的后盾，无论在精神上还是生活上都给予了我无条件的爱和支持。

最后，对于所有直接或间接对本研究有所贡献的个人和机构，我都怀有一颗感恩的心。请接受我最诚挚的感谢，没有你们，这项研究是不可能完成的。

参考文献

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