一種城市群投入產(chǎn)出效率綜合測度技術(shù)方法
【專利摘要】一種城市群投入產(chǎn)出效率綜合測度技術(shù)方法，主要步驟包括：1、構(gòu)建城市群投入產(chǎn)出效率測度的綜合指標(biāo)體系，包括固定的一級指標(biāo)和靈活選取的二級指標(biāo)；2、對投入產(chǎn)出的二級指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；3、計算投入產(chǎn)出一級指標(biāo)的綜合分值；4、利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析DEA方法計算城市群投入產(chǎn)出效率的初步測度值；5、利用Bootstrap糾偏技術(shù)，對初步效率測度值進(jìn)行修正，從而最終得到城市群投入產(chǎn)出效率的真實測度值。該方法可定量、精確地測度城市群的投入產(chǎn)出效率，能為城市群的發(fā)展與管理提供科學(xué)、客觀、準(zhǔn)確的決策依據(jù)。
【專利說明】一種城市群投入產(chǎn)出效率綜合測度技術(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于城市群發(fā)展與管理研究領(lǐng)域，給出了一種能夠?qū)Τ鞘腥和度氘a(chǎn)出效率進(jìn)行精確測度的方法，該方法可定量測度城市群高密度集聚的效果，進(jìn)而為提高城市群的投入產(chǎn)出效率和制定激勵政策奠定科學(xué)的決策基礎(chǔ)。
【背景技術(shù)】
[0002]城市群是指在特定地域范圍內(nèi)以I個特大城市為核心，由至少3個以上大城市或都市圈(區(qū))為基本構(gòu)成單元，依托發(fā)達(dá)的交通通信等基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)而形成的空間相對緊湊、經(jīng)濟(jì)聯(lián)系緊密、并最終實現(xiàn)同城化和高度一體化的城市群體。作為一個復(fù)雜系統(tǒng)，城市群發(fā)展成長的本質(zhì)仍然是投入資源能源，獲得經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的各項產(chǎn)出，投入產(chǎn)出效率是客觀評價城市群高密度集聚效果的一個科學(xué)指標(biāo)。
[0003]城市群投入產(chǎn)出效率是指單位時間內(nèi)(如一年)，在一定的生產(chǎn)技術(shù)條件下，城市群區(qū)域要素資源創(chuàng)造或增值的物質(zhì)產(chǎn)品和精神產(chǎn)品的有效價值量與總投入(人力、物力和財力)的比值，是城市群投入要素資源的有效配置、合理利用和經(jīng)營管理水平的綜合體現(xiàn)。對于城市群來說，投入產(chǎn)出效率高不僅意味著其要素資源處于有效配置和合理利用狀態(tài)以及競爭能力強(qiáng)，還意味著城市群的生產(chǎn)技術(shù)、規(guī)模集聚水平和經(jīng)營管理水平合理高效。
[0004]投入產(chǎn)出效率測度需要科學(xué)的方法，現(xiàn)有的投入產(chǎn)出效率測度方法主要是應(yīng)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis,DEA)方法。目前,DEA方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于單個城市投入產(chǎn)出效率的測度中，尚未見到DEA應(yīng)用于城市群投入產(chǎn)出效率測度的專利報道。但是，傳統(tǒng)的DEA投入產(chǎn)出效率測度方法具有自身固有的缺點與不足，這主要表現(xiàn)在:首先，DEA計算得到的投入產(chǎn)出效率是一種參加測度的各個樣本之間的相對效率估計值，而各個樣本真實的效率水平要小于或等于DEA估計值，即樣本的投入產(chǎn)出效率值被高估，這可能會將無效單元判斷為DEA有效，而且由于偏差的大小不同，甚至可能會導(dǎo)致在不同單元之間進(jìn)行效率比較分析時得出錯誤結(jié)論；其次，當(dāng)DEA用于小樣本集時，即效率計算樣本數(shù)量小于投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)量之和的2倍(論文中是3倍，我看到文獻(xiàn)中寫的都是2倍)時，結(jié)果往往會出現(xiàn)絕大多數(shù)樣本的效率值均為I即均有效的情況，此也說明了效率值被高估，這使得DEA的效率區(qū)別能力降低。因此，DEA的應(yīng)用具有較為嚴(yán)格的限制條件，更重要的是，其方法的固有不足(即效率容易被高估)在一定程度上降低了 DEA效率測度結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而難以為使用者提供科學(xué)的決策支持。另一方面，城市是一個經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境有機(jī)組成的系統(tǒng)，DEA效率測度的投入產(chǎn)出指標(biāo)應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境三個方面進(jìn)行選取。然而目前已有的用DEA方法進(jìn)行城市效率測度時，產(chǎn)出指標(biāo)都是選取經(jīng)濟(jì)社會指標(biāo)，例如GDP、人均收入等指標(biāo)，忽視了有關(guān)環(huán)境產(chǎn)出的各種指標(biāo)。顯然，這種忽視了環(huán)境產(chǎn)出的DEA測度指標(biāo)體系是不完整的，其測度結(jié)果的全面性和真實性也受到一定程度的影響。
[0005]城市群是一個由多個城市構(gòu)成的復(fù)雜統(tǒng)一體，其在人力、物力和財力大幅投入的基礎(chǔ)上獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)社會產(chǎn)出，但同時也給城市生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。因此，城市群投入產(chǎn)出效率測度必然要基于經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境三個方面進(jìn)行綜合測度，其投入產(chǎn)出效率測度比單個城市投入產(chǎn)出效率測度更為復(fù)雜，同時要求更高的效率測度精度和準(zhǔn)確性，因此需要對傳統(tǒng)的DEA效率測度方法進(jìn)行改進(jìn)和完善，從而使測度結(jié)果能夠為城市群的發(fā)展和管理提供更科學(xué)的決策依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對城市群投入產(chǎn)出效率測度這一技術(shù)問題，通過對現(xiàn)有的投入產(chǎn)出效率測度的DEA方法進(jìn)行改進(jìn)和完善，從而克服現(xiàn)有方法的不足，實現(xiàn)了對城市群投入產(chǎn)出效率科學(xué)、客觀、準(zhǔn)確的測度。
[0007]本發(fā)明的特點在于:
[0008]首先對現(xiàn)有投入產(chǎn)出效率測度的DEA方法進(jìn)行改進(jìn)。現(xiàn)有的投入產(chǎn)出DEA效率測度指標(biāo)體系只考慮經(jīng)濟(jì)社會產(chǎn)出而忽略了環(huán)境質(zhì)量下降等污染產(chǎn)出，因此效率測度不能全面反映產(chǎn)出情況。其次，針對DEA方法的固有不足，即樣本的投入產(chǎn)出效率值被高估，本發(fā)明引入Bootstrap糾偏技術(shù)來提高效率測度的精度和準(zhǔn)確性。通過在DEA效率測度指標(biāo)體系中引入環(huán)境污染產(chǎn)出，可以全面測度樣本的投入產(chǎn)出效率，通過Bootstrap糾偏技術(shù)可以克服DEA效率高估的不足，由此實現(xiàn)對城市群投入產(chǎn)出效率全面、科學(xué)、準(zhǔn)確的測度。
[0009]假設(shè)測度M個城市群在某一年度的投入產(chǎn)出效率值，每個城市群是一個效率測度樣本，每個樣本都具有相同的投入產(chǎn)出指標(biāo)，設(shè)有K種投入指標(biāo)和L種產(chǎn)出指標(biāo)，則本發(fā)明的方法包括以下步驟:
[0010]1、構(gòu)建城市群投入產(chǎn)出效率測度的綜合指標(biāo)體系，包括固定的一級指標(biāo)和相對應(yīng)的可靈活選擇的二級指標(biāo)。其中，一級投入指標(biāo)包括資本要素、自然資源要素、信息化要素和人力要素，一級產(chǎn)出指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)社會產(chǎn)出和環(huán)境污染產(chǎn)出，顯然，這里K=4，L=2。再在6個一級投入產(chǎn)出指標(biāo)下面根據(jù)測度需要、數(shù)據(jù)的可得性靈活選取可收集到具體數(shù)據(jù)的二級指標(biāo)。例如，在信息化要素一級指標(biāo)下，可以選擇城市群本地電話用戶數(shù)、城市群移動電話用戶數(shù)等二級指標(biāo)，在環(huán)境污染產(chǎn)出一級指標(biāo)下可以選擇城市群的廢水排放量、廢氣排放量等二級指標(biāo)。
[0011]2、對投入產(chǎn)出的二級指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。當(dāng)一級指標(biāo)下只有I個二級指標(biāo)時，則該二級指標(biāo)不需要標(biāo)準(zhǔn)化處理；當(dāng)一級指標(biāo)下有2個或2個以上二級指標(biāo)時，則要對二級指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過函數(shù)變換將其數(shù)值映射到某個數(shù)值區(qū)間。具體的，包括以下步驟:
[0012](I)對于正向指標(biāo)即指標(biāo)要求“越大越好”(如GDP)，采用上限效果測度，計算公式為:
[0013] [0014](2)對于負(fù)向指標(biāo)即指標(biāo)要求“越小越好”(如環(huán)境污染產(chǎn)出的二級指標(biāo))，采用下限效果測度，計算公式為:
r.V
[0015]Om = X 100 w = 1,2,...，M(2)
[0016]公式(I)和(2)中，δπ為第m個城市群投入產(chǎn)出二級指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值，0〈 SmS 100 ;vm為第m個城市群的投入產(chǎn)出二級指標(biāo)的原始值；Vmax SM個城市群投入產(chǎn)出二級指標(biāo)原始值中的最大值；vmin為M個城市群投入產(chǎn)出二級指標(biāo)原始值中的最小值。[0017]3、計算6個投入產(chǎn)出一級指標(biāo)的綜合分值。當(dāng)一級指標(biāo)下只有I個二級指標(biāo)時，則該二級指標(biāo)的數(shù)值即為該一級指標(biāo)的綜合分值；當(dāng)一級指標(biāo)下有2個或2個以上二級指標(biāo)時，基于第2步得到的標(biāo)準(zhǔn)化二級指標(biāo)值并采用加權(quán)平均值法計算相應(yīng)一級指標(biāo)的綜合分值，每個二級指標(biāo)的權(quán)重計算采取等權(quán)法。設(shè)第m個城市群在某個投入(或產(chǎn)出)一級指標(biāo)下有η個二級指標(biāo)，S mi為第m個城市群在該一級指標(biāo)下的第i個二級指標(biāo)上的標(biāo)準(zhǔn)化值，則第m個城市群在該投入(或產(chǎn)出)一級指標(biāo)上的綜合分值Xm(或ym)為:
【權(quán)利要求】
1.一種城市群投入產(chǎn)出效率綜合測度技術(shù)方法，其特征在于包括以下步驟: (1)構(gòu)建城市群投入產(chǎn)出效率測度的綜合指標(biāo)體系，包括固定的一級指標(biāo)和靈活選擇的二級指標(biāo)； (2)對投入產(chǎn)出的二級指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理； (3)計算投入產(chǎn)出一級指標(biāo)的綜合分值； (4)利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析DEA方法計算城市群投入產(chǎn)出效率的初步測度值； (5)利用Bootstrap糾偏技術(shù)，對初步測度值進(jìn)行修正，從而得到城市群投入產(chǎn)出效率的最終真實測度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市群投入產(chǎn)出效率的測度方法，其特征在于步驟(I)中，固定的一級指標(biāo)包括4個一級投入指標(biāo)和2個一級產(chǎn)出指標(biāo)，其中，一級投入指標(biāo)包括資本要素、自然資源要素、信息化要素和人力要素；一級產(chǎn)出指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)社會產(chǎn)出和環(huán)境污染產(chǎn)出。在這些一級指標(biāo)下面再根據(jù)測度需要、數(shù)據(jù)的可得性靈活選取可收集到具體數(shù)據(jù)的二級指標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市群投入產(chǎn)出效率的測度方法，其特征在于步驟(2)中，對投入產(chǎn)出的二級指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理的方法如下: (1)當(dāng)一級指標(biāo)下只有I個二級指標(biāo)時，則該二級指標(biāo)不需要標(biāo)準(zhǔn)化處理； (2)當(dāng)一級指標(biāo)下有2個或2個以上二級指標(biāo)時，對于正向指標(biāo)采用公式:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市群投入產(chǎn)出效率的測度方法，其特征在于步驟(3)中，計算投入產(chǎn)出一級指標(biāo)綜合分值的方法如下: (1)當(dāng)一級指標(biāo)下只有I個二級指標(biāo)時，則該二級指標(biāo)的數(shù)值即為該一級指標(biāo)的綜合分值； (2)當(dāng)一級指標(biāo)下有2個或2個以上二級指標(biāo)時，基于標(biāo)準(zhǔn)化處理后的二級指標(biāo)值并采用加權(quán)平均值法計算相應(yīng)一級指標(biāo)的綜合分值，每個二級指標(biāo)的權(quán)重計算采取等權(quán)法，公式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市群投入產(chǎn)出效率的測度方法，其特征在于步驟(4)中，利用DEA方法計算城市群投入產(chǎn)出效率初步測度值的方法為:以一級指標(biāo)的綜合分值作為DEA的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，利用公式:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市群投入產(chǎn)出效率的測度方法，其特征在于步驟(5)中，利用Bootstrap糾偏技術(shù)最終得到城市群投入產(chǎn)出效率的真實測度值的方法如下: (1)利用Bootstrap方法,從M個城市群的初步效率測度值Θm(m=l,2,...,Μ)中產(chǎn)生規(guī)模為M的隨機(jī)效率值樣本Θ ' lb，Θ ' 2b,…，θ ' Jtb，其中，b為使用Bootstrap方法的第b次抽樣； (2)計算模擬樣本(x*mb，ym)，其中: x*mb= ( 9 m / θ' Mbk，m=l，2，L，M (5) (3)利用公式(4)的DEA方法計算每個模擬樣本(x*mb，ym)的效率值0*mb,m=l,2,…，M ； (4)重復(fù)步驟(I)一(3)B次，得到一系列效率值0*mb，b=l，2，…，B，要求B≤1000。 (5)計算初步效率測度值Θm的偏誤Λ Θ，公式為:
【文檔編號】G06F19/00GK103455727SQ201310413859
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】方創(chuàng)琳, 關(guān)興良, 張曉瑞 申請人:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所