中国城市竞争力评价量化模型研究，本文主要内容关键词为：中国论文,模型论文,竞争力论文,评价论文,城市论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F293；0212文献标识码：A文章编号：1002－1566（2008）03－0493－07
0 引言
20世纪80年代以来，对于城市竞争和城市竞争力的研究日益受到国内外经济学、统计学、城市规划、系统工程等相关领域的学者以及政策决策者的关注，作为介于企业与国家之间、属于中间层次的城市，在批判性继承已有经典国家竞争力模型（例如IMD和波特竞争力模型）的基础上，理应构建具有自身特色的城市竞争力模型。我国学者在这方面作了一些卓有成效的工作[1－7]，不仅深入探讨和阐述了城市竞争力的概念、内涵与特征，而且设计了一些城市竞争力模型和指标体系，在城市竞争力量化评价方法模型及其实践的研究也不断有一些成果涌现。
城市竞争力指标体系是由多种因子构成的复杂系统，城市竞争力受到诸多指标的共同影响，每项指标从不同角度反映城市竞争力状况，但依据它们作综合评价、尤其是构造城市竞争力指数却有一定难度，多元统计分析正是将多维因子纳入同一体系加以综合研究的定量化方法，近年来，多元统计数学方法和模型体系已成为定量研究和比较城市竞争力的有效方式之一，其中的主成分分析（以下简称PCA）、因子分析、聚类分析、对应分析等在这一领域也有一定应用[2－7]。相对而言，作为其中数学理论最为成熟完善的PCA最适宜于构造综合评价指数和优劣排序[8]，但有时在对复杂系统综合评价时直接使用传统PCA方法存在一定问题[8－10]，限制了多元统计在城市竞争力量化评价方面的有效合理应用，本文在改进传统PCA作法的基础上，建立一种新的城市竞争力评价量化模型，并给出31个中国主要城市的城市竞争力的评价实例，有一定的理论及实践价值。
1 关于传统PCA评价方法和它在城市竞争力评价应用中存在的问题
笔者认为，将以上传统PCA评价方法模型直接应用于城市竞争力综合评价是不妥的，不符合主成分分析的基本原理和城市竞争力综合评价的目标和实际，主要体现在以下几个方面：
首先，PCA应用时原始数据的无量纲化目前普遍采用标准化变换[4，5，7]。其缺陷在于：使指标的方差都变成1，消除量纲同时，亦消除了各指标变异程度上的差异信息，只保留下指标间的相关信息，不能准确反映原始数据中包含的全部信息，也直接影响方法的降维评价效果。
其次，PCA方法在应用中最佳效果是（2）式中的m取1，即只取第一主成分
，有可能成为一个竞争力水平因子，而在对城市竞争力系统这样的复杂系统施行综合评价时，将大量不同性质的指标放在同一层面构造水平因子几乎是不可能的[8]，即使用多个主成分合成，这时很容易导致主成分解释的矛盾性，主成分表达式中不可避免地会出现负权，显然对城市竞争力评价的总体目标是很不合理的。
第三，传统PCA是利用原始指标数据所包含的方差信息量大小来对主成分施行客观赋权，没有考虑原始评价指标对评价问题的重要性上的差异。对于城市竞争力评价问题，评价指标理应有重要性的差异[3]，从目前的研究现状看，重要性赋权方法的研究相对成熟，PCA又具备理论严谨、计算方便的优点，如何合理地将重要性权纳入PCA的客观赋权评价，对城市竞争力评价就显得很有意义。
最后，城市竞争力评价量化结果完成后，一般要对不同城市的所属竞争力的级别实现划分讨论，但对这种划分结果的合理性缺乏有效的量化检验方法。
2 基于改进PCA的城市竞争力量化评价模型
2.1 数据无量纲处理的改进—均值化处理
（3）式既保留了评价指标的相关信息，又使各指标变异程度上的差异信息仍然存在于评价系统，具体理论证明可见文[10]。
2.2 城市竞争力评价的分层构权PCA模型
城市竞争力的系统性特征[1－4] 表现为城市竞争力是由各种因素组成的有机统一整体，它的强弱取决于各个要素及其所构成子系统的综合作用，如果只强调其中某一个因素或几个因素，都会产生盲目性和片面性。城市竞争力评价必须从整体出发，经济综合实力、产业竞争力、企业竞争力、科技竞争力是构成城市竞争力评价模型的核心因素，并且受金融环境、政府作用、基础设施、国民素质、对外对内开放程度、城市环境质量因素的支撑。也就是说从评价的系统性和科学性考虑，必须选择大量的不同性质和层面的指标，为在PCA中构造竞争力水平因子，我们不再将多个指标放在同一个层面上，而是对其先进行分层分类处理，其结构特点在经典的层次分析法（以下简称AHP）等中也可见到，即将城市竞争力评价总系统分成城市竞争力子系统，甚至子子系统等，对各子（子）系统分别作PCA再加权合成。
并由此展开PCA评价。
2.4 城市竞争力所属级别的量化校验
城市竞争力PCA评价完成后，可利用城市竞争力综合评价指数划段方法对具体参评城市给予竞争力级别评价，但这种评价是否完全合理有待量化校验，本文建议采用判别分析方法，判别分析是该样本所属类型的一种多元统计方法[11]，针对城市竞争力问题，我们选择。Bayes判别准则下的多组判别分析方法，具体判别时，首先求出各级别组的线性判别函数，
，若待判样点在第m个判别函数处取得最大值，则它属于第m个级别组的条件概率也为最大，如此对各个城市所属竞争力级别是否合理加以逐一判别。
3 实证分析－中国31个城市的竞争力评价
3.1 评价指标体系及其分层分类、AHP法加权
根据上述讨论和前入已有研究[1－7]，并考虑到城市竞争力的系统性和相对性特征，本文设计了中国城市竞争力的测度指标体系，并作了分层分类处理，在分层构权上笔者选用运筹学中理论应用都较为成熟的AHP（层次分析）法，它是对人们的主观判断做客观描述的一种有效方法，它把人们对复杂问题的决策思维过程条理层次化与数学化，通过各因素间的比较判断和计算，就可以得到不同指标类（项）的重要性权。我们一共设计和计算了9个判断矩阵（略），并通过了对层次（总）排序的一致性检验，具体指标体系、分层及重要性权结果见表1。
通过查阅2005年度的《中国城市统计年鉴》、《中国统计年鉴》、《中国城市经济年鉴》、《中国经济年鉴》、《国家环境保护重点城市环境管理和综合整治年度报告》和各相关城市地方统计年鉴，笔者整理出中国31个省会城市、自治区首府及直辖市的24项指标数据，做均值化处理后再依照（4）式和表1加权，为叙述方便，处理后的数据仍然记作
。
3.2 主要PCA结果和讨论
利用统计软件SPSS对六个子系统分别进行PCA，主要分析和评价结果见表2及表3的2-7列。
从表2的计算结果来看，6个子系统主成分评价中构造的第一主成分
信息贡献率都比较理想，线性表达式的权系数全为正值且分布合理，的实际意义较为明确，可认为它们都是竞争力水平因子。
在得出各子系统主成分评价结果的基础上，对子系统的PCA评价值按表1A、B层归一化加权求和得城市竞争力综合评价指数Y和排序（见表3的最后一列），其中：
这里值得说明的一点是，文f4]等也曾以PCA为基础构建城市竞争力计量模型，也使用第一主成分作为竞争力水平因子实现定量评价，但是将大量不同性质的指标放在同一层面进行主成分分析，第一主成分的方差贡献率d[,1]不可能得到保证（文[4] 没有给出第一贡献率），这种评价的稳定性和合理性就值得商榷。而本文改进传统PcA方法后建立的城市竞争力计量模型，其意义主要体现在：
（1）可对城市竞争力样本从多个方面实现评价，各个城市在不同方面的竞争力优劣和排名正如表3所示，不仅结构严谨、刻画明确，也符合城市竞争力评价的层次性[1] 要求，而且有助于更加清晰地展示整个中国城市竞争力系统的结构，非常适宜于从个体和整体两个方面研究提高城市竞争力的规划和对策；
（2）在子系统和各指标项的重要性赋权时，既可采用同一种主观赋权法，例如在这一方面理论应用都较为成熟的AHP法、多层BP神经网络等等，也可依据各子系统的特性选择不同的相对合理的主观赋权法，使已有的成熟的指标赋权理论在PCA评价中发挥其应有的作用；
（3）更为重要的是，总系统分成子系统后，子系统内的指标数量较少，子系统内的指标由于性质趋同而相关性较高，使PCA评价中的第一主成分为竞争力水平因子得到保证。
（4）利用（4）式的数据阵进行分析的意义在于：使被赋予更大权数的、在评价子系统中较为重要的城市竞争力指标的数据方差相应被拉长（见（5）式），在PCA中得到了更多的重视，从而将主、客观赋权有机地结合起来。
（5）如果遇到某些城市竞争力子系统内的评价由于指标客观特性（例如不是定量指标）不适合PCA方法，必须采用其它评价方法去得出定量结果，也不影响整体评价的最后加权综合。
3.3 中国主要城市的城市竞争力级别划分及其量化校验
主成分综合竞争力指数Y越大，则城市竞争力水平越高，笔者按主成分综合竞争力指数Y分段的方法，将中国城市竞争力水平划分为四个竞争力级别：第Ⅰ类（Y＞3）、第Ⅱ类（3＞Y＞2），第Ⅲ类（2＞Y＞1），第Ⅳ类（Y＜1）。参照国内各城市实际情况和其它相关研究结果，无论是竞争力排名还是这种级别划分都较为合理，但为了进一步说明问题，本文对于分级结果的合理性使用判别分析方法加以校验，在A、B、X三层归一化加权规格化数据基础上建立Bayes判别函数，调用Minnitab[12] 编程计算得四个城市竞争力级别的判别函数分别如下：
通过将规格化数据代入校验，其中30个城市的城市竞争力划分级别是正确的，原分级结果正确率为96.7％，分类有误的是乌鲁木齐市，计算相应的四个条件概率依次是：0、0.001、0.403、0.596，故将其重新判别划归于Ⅳ类。
4 结束语
由数理统计的大数定理可知，评价样本的数量越大，协方差阵越趋于稳定，主成分评价的准确性越高；同时，随着评价样本集的改变，协方差阵亦不断发生变化；因此在理论上，本文所建立的城市竞争力评价模型适宜于大样本容量的一次性评价。综观国内研究情况，城市竞争力评价指标的定权较少采取主、客观赋权相结合的方式，本文在改变这一研究现状方面作了一些探讨，建立的方法体系理论严密，评价结果数学和实际意义明确。
收稿日期：2006年11月3日 收到修改稿日期：2007年11月28日