徐靈璐 曹曾樹 黃柏欽 姚佳伶 劉凱伶

【摘 要】中國是海洋大國，“十三五”規(guī)劃綱要提出的綠色發(fā)展理念和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略政策，可以理解為在繁榮經(jīng)濟的過程中，科技創(chuàng)新、生態(tài)環(huán)境保護及商業(yè)生態(tài)平衡等是重要的工作，也為強國建設奠定了重要的基礎。沿海區(qū)域的發(fā)展也是鄉(xiāng)村振興的重點，探索海洋科技與生態(tài)能力及后續(xù)的商業(yè)生態(tài)間可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)受到全社會的關注。文章結(jié)合熵權法與灰色關聯(lián)分析法探索2013—2018年福建省的海洋生態(tài)發(fā)展演變過程，為我國各沿海省區(qū)地方政府的經(jīng)濟績效工作和生態(tài)環(huán)境維護的可持續(xù)發(fā)展建言獻策。研究以構成海洋科技與海洋生態(tài)的指標體系，通過2013—2016年度中國海洋統(tǒng)計年鑒中的數(shù)據(jù)資料進行研究，利用MATLAB進行熵值的客觀權重賦值及灰色關聯(lián)度分析，計算獲得各指標數(shù)據(jù)間的關聯(lián)度，根據(jù)關聯(lián)度大小為科技創(chuàng)新、生態(tài)平衡與商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展提出建議，為福建省福州市的鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供支撐，為今后全國沿海各城市的海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展及鄉(xiāng)村振興事業(yè)提供策略分析與指導。

【關鍵詞】海洋科技;生態(tài)系統(tǒng);熵值法;灰色關聯(lián)分析;鄉(xiāng)村振興

1 研究背景

黨的十九大報告提出實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，把“三農(nóng)”工作作為重中之重，具體任務要求是推進綠色發(fā)展、農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構性改革、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)興旺，并補齊民生短板，增強廣大農(nóng)民獲得感、幸福感[1]。福州市作為福建省省會，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略有基礎，特色產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢凸顯，在2017年的水產(chǎn)品產(chǎn)值、產(chǎn)量、加工量、加工產(chǎn)值均常年穩(wěn)居福建省第一。福州市的大陸海岸線長度為920 km，海島海岸線長度為390 km，是地道的沿海城市。

受國際環(huán)境及國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展狀況的影響，我國近年來對發(fā)展沿海區(qū)域經(jīng)濟越來越重視。國家海洋局于2016年12月13日在全國海洋科技創(chuàng)新大會上發(fā)布《全國科技興海規(guī)劃（2016—2020）》。同時，國家海洋局局長王宏指出，“十三五”時期是實現(xiàn)海洋科技跨越式發(fā)展的最佳窗口期，必須進一步創(chuàng)新體制機制，優(yōu)化海洋科技資源的配置，集中力量，通過發(fā)展海洋工程及政策專項帶動海洋經(jīng)濟的發(fā)展，增強對海洋觀測及海洋認知的能力，增強創(chuàng)新驅(qū)動力，實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，開創(chuàng)科技興海的新局面，使中國逐步走向海洋建設發(fā)展強國。

隨著中國海洋經(jīng)濟進入高速增長階段，對海洋資源掠奪式的粗放型開放模式導致海洋資源耗竭、海洋生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益凸顯，成為建設海洋強國的瓶頸和發(fā)展短板[2]。2018年海洋災害情況調(diào)查、統(tǒng)計和分析結(jié)果顯示：我國海洋災害以風暴、海浪、海水和海岸侵蝕等災害為主，各類海洋災害共造成直接經(jīng)濟損失47.77億元，死亡（含失蹤）73人[3]。學者對海洋經(jīng)濟發(fā)展能力的研究已有成效，例如采用傳統(tǒng)回歸模型分析非期望產(chǎn)出SBM模型（Slack-based Measure），采用Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)模型等[4]分析資源投入產(chǎn)出的效率，但對海洋生態(tài)發(fā)展與科技之間的關系的研究鮮有涉及。

對于環(huán)境的動態(tài)研究，熵值法充分顯示了其優(yōu)越性。熵值法是用于判斷某個指標或系統(tǒng)的離散程度的方法。離散程度越大，該指標對綜合評價的影響越大，以熵值判斷某個指標的離散程度。相關研究大多是圍繞海洋經(jīng)濟效益進行的，過分注重海洋生產(chǎn)活動的經(jīng)濟波動，而忽略了環(huán)境與其影響因素之間隨著時間變動發(fā)生的損耗。

鄉(xiāng)村振興生態(tài)文明建設不僅促進了環(huán)境、生態(tài)與經(jīng)濟共同正向發(fā)展，也是“綠水青山就是金山銀山”的真諦。使用熵權法與灰色關聯(lián)分析法及MATLAB 2012B軟件，分析2013—2018年福建地區(qū)的海洋生態(tài)發(fā)展能力的演變過程，度量海洋科技能力與海洋生態(tài)發(fā)展能力之間的關系及相互影響程度，為我國各沿海省區(qū)地方政府的經(jīng)濟績效工作和維護生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展建言獻策。

2 研究區(qū)域概況

以福建省為例，它位于中國東南沿海，東隔中國臺灣海峽與臺灣地區(qū)相望，北接長三角，南聯(lián)珠三角，扼東南之要沖，區(qū)位優(yōu)勢十分凸顯。福建省海域面積為13.6萬km2，大于陸域面積;地理條件介紹如下：①沿海有大小港灣125個，深水岸線。②海岸線曲折率為1∶7，居全國第一。海岸線蜿蜒漫長，總長3 752 km、海島總數(shù)為2 214個，居全國第二。福建省漁業(yè)資源豐富，近海生物種類達3 000多種，可作業(yè)的漁場面積達12.5萬km2;海洋能源、礦產(chǎn)資源蓄積豐厚。改革開放以來，福建省委、省政府著力實施“大念山海經(jīng)”“山海合作，建設海峽西岸繁榮帶”“建設海洋大省”“建設海洋經(jīng)濟強省”等一系列戰(zhàn)略決策，海洋經(jīng)濟獲得長足發(fā)展[5]。

隨著福建省海洋經(jīng)濟持續(xù)增長，污染問題也愈發(fā)嚴重。2017年典型海洋生態(tài)系統(tǒng)健康狀況顯示，福建省閩東沿岸呈亞健康狀態(tài)，即生態(tài)系統(tǒng)基本維持其自然屬性。生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構發(fā)生一定程度的變化，但生態(tài)系統(tǒng)的主要服務功能尚能發(fā)揮。環(huán)境污染、人為破壞、資源的不合理開發(fā)等生態(tài)壓力超出生態(tài)系統(tǒng)的承載能力[6]。2018年，海洋災害直接經(jīng)濟損失最嚴重的省（自治區(qū)、直轄市）是廣東省，其次是福建省，直接經(jīng)濟損失達11.54億元。2018年沿海各省（自治區(qū)、直轄市）海洋災害損失統(tǒng)計和分布表見表1[3]。

從表1可知，沿海各省市的海洋災害損失的原因主要為風暴潮、海浪及海岸侵蝕。福建省海洋環(huán)境不僅影響福建省整體的發(fā)展，也影響著人民的生活質(zhì)量。對海洋生態(tài)進行治理，保持生態(tài)資源平衡，有利于福建省的可持續(xù)發(fā)展。在總結(jié)諸多學者已有研究的基礎上，本文建立海洋科技能力與生態(tài)能力指標，采用熵值法和灰色關聯(lián)分析法，立足于二者間的關系進行研究。

3 評價指標體系的構建

3.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取的海洋科技能力與海洋生態(tài)可持續(xù)發(fā)展能力的相關指標數(shù)據(jù)均來源于政府統(tǒng)計部門公開發(fā)布的權威性數(shù)據(jù)。其中，關于海洋科技能力的評價指標主要來源于《中國海洋統(tǒng)計年鑒》，少量指標數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》;關于海洋生態(tài)可持續(xù)發(fā)展能力的評價指標部分來源于《中國海洋統(tǒng)計年鑒》，還有一部分來源于《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》。由于年鑒數(shù)據(jù)更新有限，所以選取福建省2013—2016年的數(shù)據(jù)作為研究對象。

3.2 評價指標體系的構建

目前，學術界對于海洋科技及海洋生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的評價指標體系研究頗多，然而所選取的指標各不相同。綜合中國海洋統(tǒng)計年鑒的資料，以福建省海洋地區(qū)的具體情況，提出海洋科技能力與海洋生態(tài)可持續(xù)發(fā)展能力的評價指標體系（見表2、表3）。

“海洋科技能力評價指標”主要有兩大項評價指標，包含“海洋科技投入水平”5項因素和“海洋科技產(chǎn)出水平”4項因素等?！昂Ｑ笊鷳B(tài)可持續(xù)發(fā)展能力指標”則以負向的包含6項因素的“壓力評價指標（-）”和包含11項因素對生態(tài)具正向的“承壓評價指標（+）”的指標予以表達。同時發(fā)現(xiàn)，負向壓力評價指標中的因素包含鄉(xiāng)村振興所推動的地區(qū)旅游總?cè)舜?、海域客流周轉(zhuǎn)量2個項目，造成環(huán)境生態(tài)的負荷;產(chǎn)業(yè)基于海洋區(qū)域產(chǎn)出包含海洋海鹽產(chǎn)量、全國海洋生產(chǎn)總值、海洋化工產(chǎn)品產(chǎn)量、海洋礦業(yè)產(chǎn)量4個項目的經(jīng)濟產(chǎn)出。將影響以海洋產(chǎn)出的企業(yè)及其消費者、市場媒介（包括代理商、提供商業(yè)渠道及銷售互補產(chǎn)品和服務的人）、供應商等區(qū)域的商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

4 研究方法

4.1 熵值法

熵值法系通過計算熵值判斷一個事件的隨機性及無序程度，對不確定的指標進行信息熵分析，熵值指標的離散程度越大，代表該指標對評價的影響越大[7]。熵增加的原理是不可逆轉(zhuǎn)的，在孤立系統(tǒng)中實際發(fā)生的過程總是使整個系統(tǒng)的熵值增加。信源信號的不確定性稱為信息熵和信息消除不確定性的程度。得出熵與信息量和不確定性成正比的結(jié)論[8-9]，熵值法逐漸應用在宏觀經(jīng)濟管理與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的領域中[10]。郭顯光（1994）提出的因子分析法、綜合指數(shù)法和熵值法3種方法對同一指標體系的數(shù)據(jù)分析進行經(jīng)濟效率等級評價的研究，驗證了熵值法的科學性[11]。隨后，周梅華（2003）在這一領域進行了較為全面的研究，熵方法在宏觀經(jīng)濟管理和可持續(xù)發(fā)展領域的應用也得到了廣泛的研究[12]。裴瑋（2020）通過熵值法對城市高質(zhì)量發(fā)展的水平包含結(jié)構優(yōu)化、綠色生態(tài)、質(zhì)效提升、動能轉(zhuǎn)化、民生改善、風險防控等方面建立了模糊綜合評價模型[13]。陳燕麗（2020）提出以熵值法評價生態(tài)經(jīng)濟對區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護具有重要的影響，并得以建立全面性的綠色國內(nèi)生產(chǎn)總值評價體系[14]。

用一個指標值評價中國的區(qū)域能力是不可能的，因此有必要對多個指標值進行系統(tǒng)的分析，并對各個指標值進行分類和分層。既要縱觀近年內(nèi)福建省的生態(tài)情況，又要橫向分析該地區(qū)的科技創(chuàng)新能力，應進行多指標相對評價，熵值法比較適用?；仡櫢＝ㄊ〗陙淼纳鷳B(tài)狀況與該地區(qū)的科技創(chuàng)新能力的協(xié)調(diào)發(fā)展狀況，需要對多個指標進行相對評價，因此熵值法更適用。

除此之外，熵值法在客觀權重賦值運用方面具有較大的優(yōu)勢，對于研究區(qū)域的科學性與客觀性是不可或缺的。熵值法的權重確定完全基于各指標數(shù)據(jù)的實際情況，可以有效避免主觀因素的影響，使數(shù)據(jù)之間的內(nèi)部差異客觀地反映在權重上。 用熵值法加權能反映系統(tǒng)的一定偏好，又能刻畫目標的不確定性[15]。

在進行評價之前，需要先對數(shù)據(jù)進行無量綱化，再對指標進行賦權。在本文的研究中，為獲取各個重要影響指標、因素指標的客觀權重，先將各指標標準化處理，再采用熵值法進行計算，熵值法的計算原理如下。

4.2 指標客觀權重的確定

文中計算公式中字符相對應的含義見表4。

4.3 計算步驟

步驟1：每個指標的量綱和單位是不同的，無法直接比較、計算，所以在各指標權重計算前，需對其進行標準化處理。

當指標為正向指標時，其標準化公式如下：

4.4 灰色系統(tǒng)理論

灰色系統(tǒng)理論根據(jù)序列曲線幾何形狀判斷不同序列之間的聯(lián)系緊密程度[16-17]?；疑到y(tǒng)理論是一種研究小數(shù)據(jù)和不良信息不確定性的新方法，其不確定性系統(tǒng)的研究對象為“部分信息已知，部分信息未知”，主要是挖掘“部分”的已知信息，提取有價值的信息，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控[18]?；疑哂行畔⒉煌暾院头俏ㄒ恍缘奶攸c[19]，灰色思想是非唯一性的重要體現(xiàn)，即目標廣泛、途徑多、處理數(shù)據(jù)靈活。灰色關聯(lián)度分析主要通過估計評價對象和指標之間的差距，利用歷史樣本之間的關系評價樣本，從而排除模糊關系，其評價標準不是固定的，因而能較好地運用到各領域中[20]。

Olson和Wu（2005）提出解決區(qū)間數(shù)多屬性決策問題的灰色關聯(lián)分析[21]，在多種不同的模糊且具有多屬性決策的模型上采用灰色關聯(lián)分析，獲得了模擬結(jié)果完整概率的解釋[22]。隨后Desheng等人（2010）提出一種結(jié)合灰色關聯(lián)模糊集的DEA模型，較好地解決了選址問題[23]。劉衛(wèi)鋒（2013）基于前人研究，提出廣義區(qū)間灰數(shù)關聯(lián)度模型，并以實例說明了其計算過程與可行性[24]。

黃石巖（2006）在原有的灰色關聯(lián)度分析上引入最大熵原理，構建灰色關聯(lián)地質(zhì)評價模型用于陜甘寧盆地杏河油田的評價[25]。Scarlat和Delcea（2012）將灰色理論拓展到企業(yè)破產(chǎn)問題的研究上，取得了一系列的成果[26];黨耀國等人提出區(qū)間數(shù)關聯(lián)度的計算方法，將灰數(shù)關聯(lián)分析模型由實數(shù)序列拓廣到區(qū)間數(shù)序列[27]，在大數(shù)據(jù)時代，現(xiàn)實生活中“小數(shù)據(jù)”“貧信息”的不確定性普遍存在，這為灰色系統(tǒng)理論的發(fā)展提供了豐富的研究資源和廣闊的空間[28-30]。

灰色關聯(lián)分析的基本操作步驟如下。

（1）原始數(shù)據(jù)的均值化。各個指標在含義、內(nèi)容、取值標準等都存在差異，導致數(shù)據(jù)的量綱一般都不同，不便于統(tǒng)一比較。為了使其具有可比性，在灰色關聯(lián)法的運用中，一般都要進行數(shù)據(jù)的無量綱化處理，消除各個數(shù)據(jù)的各自有效因素，使之化為統(tǒng)一衡量尺度下的標準化數(shù)量級無量綱數(shù)據(jù)，方便各個指標進行比較與分析。因此，在進行后續(xù)的分析前，需要對影響因子數(shù)據(jù)和參考數(shù)列進行無量綱化。利用均值化處理對數(shù)據(jù)進行歸一化，如公式（9）。

（3）指標體系的灰色系數(shù)?；疑P聯(lián)系數(shù)是灰色理論中關聯(lián)性的表現(xiàn)形式，關聯(lián)性實質(zhì)上指的是曲線之間幾何形狀的差別程度，因而可以將曲線之間的差值大小作為衡量關聯(lián)程度的尺寸。在灰色關聯(lián)分析法中，關聯(lián)系數(shù)就是參考數(shù)列和比較序列在各個時點之間的幾何距離;它的值越大，表示兩個指標數(shù)列在對應的指標上的相互關聯(lián)程度越大，計算如公式（11）：

其中，分辨系數(shù)ξ為常數(shù)，一般情況下，ξ取0.5;本研究假設ξ等于0.5，經(jīng)過Matlab軟件計算得出科技與生態(tài)間在各年份的灰色關聯(lián)系數(shù)，計算數(shù)值詳見表8，可以發(fā)現(xiàn)科技與生態(tài)間的關聯(lián)系數(shù)逐年增加。

（4）計算灰色關聯(lián)度。由于關聯(lián)系數(shù)就是參考數(shù)列和比較序列的關聯(lián)程度且是不同時點上的關聯(lián)程度，因此關聯(lián)系數(shù)不止一個且分布分散，無法進行統(tǒng)一的比較?；疑P聯(lián)度就是把這些關聯(lián)系數(shù)集中起來，通過一定的方法求得的值，它可以從總體上反映參考序列與其他指標的關聯(lián)程度，灰色關聯(lián)度的值越大，相關性就越強。

利用熵權法計算出一個綜合判斷指標，即科技與生態(tài)各年度的得分的基礎上，進一步結(jié)合灰色關聯(lián)度分析法，得到科技與生態(tài)的關聯(lián)度為0.669 7，大于分辨系數(shù)ξ=0.5，說明科技與生態(tài)之間有著很大的關聯(lián)度，并且二者相互作用、相互影響。由表7及表9的計算結(jié)果可知，隨著逐年增長的科技投入，科技與生態(tài)之間的關聯(lián)與影響也越來越大。若不及時在科技與生態(tài)之間采取平衡措施，海洋生態(tài)環(huán)境將會遭受重創(chuàng)，并且?guī)砀嗪Ｑ鬄暮?，對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與人民生活造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。

5 結(jié)語及建議

（1）實施鄉(xiāng)村振興、綠色發(fā)展戰(zhàn)略，必須堅持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展，以推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，其中的矛盾是過度強調(diào)經(jīng)濟效應，并從海洋環(huán)境中提取經(jīng)濟資源產(chǎn)品，是對環(huán)境生態(tài)的負面效應，影響到鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展，因此必須多方面權衡。

（2）綠色發(fā)展理念與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略政策為“十三五”規(guī)劃綱要中的重要基調(diào)，通過研究了解，科技創(chuàng)新、生態(tài)環(huán)境保護及商業(yè)生態(tài)平衡為我國的強國建設奠定了重要的基礎。本研究的成果可為今后福建省、福州市及全國沿海各城市的海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展及鄉(xiāng)村振興提供策略分析與指導。

（3）熵值法是通過局部差異的突出進而確定指標的權重，以此計算各評價對象的綜合得分，因此熵值法計算的評價指標是相對數(shù)值，普遍使用于多指標構成的相對評價。從定性角度分析，熵值法可以有效地避免主觀因素的影響，并且熵值法能夠適用區(qū)域發(fā)展能力的研究，以及滿足所需數(shù)據(jù)和評價范圍的要求。Liu等人（2013）認為盡管灰色關聯(lián)分析模型已經(jīng)得到大量成功應用，但關于模型的檢驗準則及具體的量化標準還需要進一步深入研究與探討[31]。

（4）本研究將熵值法與灰色關聯(lián)分析結(jié)合運用，計算福建省近幾年海洋科技與生態(tài)各指標數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)度，分析結(jié)果表明，海洋科技創(chuàng)新能力與海洋生態(tài)能力存在高度關聯(lián)，并對生態(tài)平衡有影響作用，科技的不當使用會破壞生態(tài)平衡，甚至形成反作用，加速生態(tài)資源的枯竭與惡化。本研究樣本取樣受限于資料更新具有局限性，指標因子權重值可隨著科技能力的提升進行更新與再調(diào)查確認，以貼近研究現(xiàn)況。

（5）福建省的海岸線長，良好的海洋生態(tài)環(huán)境是閩海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提，因此在發(fā)展海洋科技的同時要兼顧海洋生態(tài)的保護。

參 考 文 獻

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