【基于因子分析法及聚类分析法的区域可持续发展能力评价研究】k-means聚类分析

　　摘要：从区域可持续发展能力的角度出发，结合山东省临沂市各区县实际情况，选取2009年山东省临沂市各区县的生产总值、农民人均收入、第三产业占GDP比重、污水处理厂集中处理率等19项指标，构建了临沂市区域可持续发展能力评价指标体系，并利用因子分析和聚类分析的方法对临沂市13个区县的可持续发展能力进行评价。结果表明：临沂市各区县的可持续发展能力存在明显差距，两极分化比较严重，兰山区最强，河东区最差，其他区县居于一般水平。评价结果比较客观地反映了临沂市各区县发展的具体实际，为提高其可持续发展的能力提供了理论依据。
　　关键词：区域可持续发展能力；因子分析法；聚类分析法；临沂市
　　中图分类号：F061.5 文献标志码：A　　文章编号：1673-291X（2012）20-0062-04
　　区域可持续发展能力是一种综合实力，表现为一个区域的“社会-经济-自然”复合系统在既满足当代人的需要又不削弱子孙后代满足其需要的能力[1]。区域是一个包括人口、资源、环境、经济和社会等子系统在内的复杂的多层次的系统，因此，对区域可持续发展能力的研究与评价需要以系统观为指导[2-3]。可持续发展是一种系统的发展观，系统性是其基本原则之一，要求子系统之间以及同一层次和不同层次之间协调、均衡发展，才能保证区域可持续发展的实现[4-5]。可持续发展的基本内容包括经济发展、社会发展和资源环境发展，因此，可以将可持续发展能力划分为经济可持续发展能力、社会可持续发展能力、资源环境可持续发展能力[6]。本研究以临沂市为例，从经济、社会和资源环境等子系统的构成要素出发建立区域可持续发展能力的评价指标体系，采用因子分析法和聚类分析法等分析方法，对临沂区域可持续发展能力进行评价、分析，将该区域划分为3个可持续发展能力等级。并结合实际情况，提出了相应的建议与对策，为决策者制定合理的区域可持续发展战略，推动区域的健康可持续发展提供依据。
　　一、研究区概况
　　临沂市位于山东省的东南部，地跨东经117°24′～119°11′，北纬34°22′～36°22′，总面积17 186平方公里，是山东省面积最大的市。现辖3区9县和两个开发区，总人口1 011.4万。地势西北高东南低，地形复杂，主要地形有山地、丘陵和平原。气候为暖温带季风大陆型气候，全年平均气温14.0℃，多年平均降水量850毫米，四季分明，雨量充沛。土壤类型主要以棕壤、褐土为主，森林覆盖率达30.5%。矿产资源、动植物资源丰富，分布广泛。
　　二、区域可持续发展能力评价指标体系构建
　　1.研究方法。因子分析法和聚类分析法[7]。因子分析法是利用降维的思想，在确保原始数据信息丢失最少的前提下，从一些具有错综复杂关系的因子或指标中选择少数几个综合因子的多元统计分析方法，并使数据得到最大的简化，这少数几个不可观测的假想变量称为公因子。聚类分析法是一种根据“物以聚类”的原理，对样品进行分类的多元统计分析方法。
　　本研究根据评价指标多，样本大的特点，首先选用因子分析，将原始评价指标简化为少数几个公因子，并采用公因子的贡献率作为权重，以临沂市12个区县的数据为样本进行临沂市各区县可持续发展能力的评价和排序。然后再运用聚类分析法对临沂市12个区县的可持续发展能力进行分类，划分等级。计算过程借助于统计软件SPSS17.0完成。
　　2.评价指标体系构建。影响区域可持续发展能力的因素有很多，为了够突出反映研究区的主要特点，对区域可持续发展能力进行客观的评价，必须选取最能反映临沂地区可持续发展能力的指标，建立评价指标体系。本研究依据数据收集的可行性、指标间的可比性、各指标的高度不相关性、和指标间的分辨意义及显著差异性等原则，采用空间变异分析和相关分析对指标进行筛选[8]。
　　Cvj=Sj/Xj（j=1，2，...，30）
　　式中:Cv——变异系数；Sj——标准差；Xj——均值。
　　将各区县的原始数据代入上式，经运算后，将分辨意义差、相关系数大、可比性差的指标去掉，最后从可持续发展能力的3个子系统入手，选择最能反映临沂地区可持续发展能力的19影响因子作为评价指标，构建评价指标体系，见表1。3个子系统为经济可持续发展能力（7项指标）、社会可持续发展能力（6项指标）、资源环境可持续发展能力（6项指标），共计19项指标。原始数据来源于2010年临沂市统计年鉴[9]。
　　三、评价过程
　　（一）因子分析
　　1.构造因子变量。运用统计分析软件SPSS17.0对评价指标体系中19项指标的原始数据进行运算，特征值大于1的公因子有3个，3个公因子的累计方差贡献率为82.567（见表2），能够较好地覆盖全部指标的信息，适合运用因子分析法进行分析。
　　2.旋转后的因子载荷矩阵。从表3旋转后的公因子载荷矩阵中可以得出，第1公因子在指标X1、X4、X13、X7、X8、X9、X16、X5、X17、X10、X3、X18上载荷较大，因此可以定义为区域可持续发展能力的经济因子，在这个因子上的得分越高，该区县的经济实力就越强，经济可持续发展能力就越强；第2因子在指标X19、X12、X11、X6、X2上载荷较大，可定义为社会环境因子，此因子得分越高说明该区县的社会环境越好；第3因子在指标X14、X15上载荷大，据此可定义为资源因子，能够说明各区县的资源利用状况，对各区县的可持续发展潜力有一定的预示。
　　3.计算因子得分及其排序。各区县公因子得分由统计软件SPSS17.0计算得到（表4）。此外，以各公因子特征值方差贡献率作为加重权数来反映临沂市各区县可持续发展能力的综合评价得分，综合模型为：
　　F=53.614F1+16.01F2+12.943F3
　　式中，F1、F2、F3分别为各区县的公因子1、2、3的得分，F为综合得分[10]，计算结果见表4。
　　（二）聚类分析
　　利用统计分析软件SPSS17.0对临沂市各区县评价指标进行聚类分析，得出聚类结果（表4）。从聚类分类可以得出，临沂市各区县可持续发展能力分为3类：第1类是兰山区，第2类是罗庄区、沂南县、郯城县、沂水县、苍山县、费县、平邑县、莒南县、蒙阴县和临沭县，第3类是河东区。
　　（三）结果分析
　　由表4可以看出，在第1公因子上兰山区、沂水县、苍山县得分较高，说明其经济实力远高于其他区县，经济基础非常好；在第2公因子上兰山区、河东区、罗庄区得分最高，说明其社会环境比较优越；罗庄区、费县在第3公因子上得分最高，说明其资源利用率高，资源的可持续利用能力强。从综合得分上看，兰山区得分最高，可持续发展能力最强，但其资源利用不合理，能耗比较大，对自身以后的可持续发展带来了威胁；河东区得分最低，从当前来看，可持续发展能力较弱，但其社会环境非常好，基础设施比较完善，为以后经济的可持续发展提供了条件。同时，根据聚类分析的结果，结合区域发展的实际情况，将各区县的可持续发展能力划分为三个等级：兰山区为第一等级，可持续发展能力最好；河东区为第三等级，可持续发展能力最差；其他区县为第二等级，可持续发展能力一般。
　　四、结论与讨论
　　总结上述对临沂市各区县可持续发展能力的综合评价，本研究可以得出：临沂市各区县之间可持续发展能力存在明显的差异，可将各区县按可持续发展能力的强弱分为三个层次：兰山区最强，河东区最弱，其他各区县一般。区域可持续发展能力存在较强的两极分化，在所有区县中，可持续发展能力强的区县很少，大部分区县的可持续发展能力居于一般水平。各子系统对区域可持续发展能力的贡献率存在差异，各区县可持续发展能力的主要构成也不同，不能只依靠经济来促进区域可持续发展，还必须提高社会、资源环境的可持续发展能力，各子系统之间的相对平衡对区域的可持续发展有着重要意义。
　　本研究采用因子分析法对区域可持续发展能力的影响因素进行公因子提取及各区县综合得分的排名，然后再利用聚类分析法从整体上对该地区各县市的可持续发展能力进行等级分类，评价结果较好地反映了临沂市区域可持续的现实状况，为提高其可持续发展能力提供了重要理论依据。
　　根据上述定量分析得出的结果，结合区域发展的具体实际，各区县应采取全面具体措施提高其可持续发展能力。在发展经济的同时，不能忽视社会、环境、人口的发展，要做到各子系统的全面协调发展。经济可持续发展能力落后的区县，在不对社会、资源环境的发展带来压力的前提下，应加快经济的发展，为区域的可持续发展提供强大的经济基础。各区县应发挥自身的优势，建立特色产业，注重节能环保，有效带动区域的经济、社会、环境的协调发展。