【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）基于因子分析法的生態(tài)城市建設(shè)研究——以江蘇為例-統(tǒng)計學(xué)

南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 目 錄 摘要 . 1 . 1 一、緒論 . 2 （一）問題的提出 . 2 （二）生態(tài)城市的內(nèi)涵 . 2 （三）生態(tài)城市的基本特征 . 2 二、生態(tài)城市評價指標體系的構(gòu) 建以及評價方法的選擇 . 3 （一）生態(tài)城市評價指標體系的構(gòu)建 . 3 （二）評價方法 因子分析法 . 4 . 5 驗或巴特利特球度檢驗 . 5 . 5 . 6 三、江蘇省實證分析 . 6 （一）數(shù)據(jù)適用度的檢驗 . 6 （二）主因子個數(shù)和因子載荷矩陣的確定 . 7 （三）構(gòu)造因子得分模型 . 9 （四）因子得分的計算與排名 . 11 （五）聚類分析 . 11 （六）兩類城市的比較 . 13 和檢驗 . 13 驗 . 14 四、結(jié)論及對策建議 . 15 南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 參考文獻 . 17 南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 基于因子分析法的生態(tài)城市建設(shè)研究 以江蘇為例 摘要 ：為了更好地建設(shè)生態(tài)城市，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境、社會的可持續(xù)發(fā)展，本文以江蘇省為例，建立了生態(tài)城市評價指標體系，試圖找出生態(tài)城市建設(shè)的影響因素。本文搜集并整理了 2010 年江蘇省的相關(guān)數(shù)據(jù)，首先運用因子分析法對各指標進行評價，求出各城市的綜合得分， 其次運用聚類分析對這 13 個城市進行分類，最后利用非參數(shù)統(tǒng)計的方法對不同類別的城市進行比較。結(jié)果表明，江蘇省各地級市的生態(tài)城市建設(shè)存在不均衡的現(xiàn)象，建議各類別的城市加強各自在薄弱環(huán)節(jié)上的建設(shè)，以實現(xiàn)生態(tài)城市又好又快發(fā)展。 關(guān)鍵字： 生態(tài)城市 ;指標體系 ;因子分析 ;江蘇省 In to an to of as an to to of to of a of by of to 3 to of of is it is of to in to of 京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 一、緒論 （一）問題的提出 在快速發(fā)展的世界工業(yè)之下，人類的生產(chǎn)生活得到了諸多方便，但與此同時，全球的環(huán)境也受到了很大影響。在城市化發(fā)展的過程中，人們不僅需要良好的工作和生活條件，更需要有一個較好的生態(tài)環(huán)境。生態(tài)城市的建設(shè)已經(jīng)日益成為人們的共識，也是各級政府和有關(guān)部門需要迫切研究的課題。那么，哪些因素對生態(tài)城市建設(shè)影響較大，我們又該如何更好地建設(shè)生態(tài)城市呢？這些都是本次研究要探討的問題。 （二）生態(tài)城市的內(nèi)涵 根據(jù)百度百科的定義，所謂生態(tài)城市，即： 社會、經(jīng)濟、自然協(xié)調(diào)發(fā)展，物質(zhì)、能量、信息高效利用，技術(shù) 、文化與景觀充分融合，人與自然的潛力得到充分發(fā)揮，居民身心健康，生態(tài)持續(xù)和諧的集約型人類聚居地。 目前，對于生態(tài)城市的內(nèi)涵問題，可謂是眾說紛紜。趙輝認為生態(tài)城市是指在生態(tài)建設(shè)上做得比較完善的城市，它力求達到一種狀態(tài)，即充滿活力與生機的，人類與大自然之間的和諧發(fā)展。牟永銘則進一步強調(diào)：生態(tài)城市是按照生態(tài)學(xué)原理建立的，可以實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，以及信息、能量、物質(zhì)的高效利用的一種理想化的城市形態(tài)。 （三）生態(tài)城市的基本特征 根據(jù)上述各位對生態(tài)城市的涵義理解，生態(tài)城市的基本特征是顯而易見的。蔡剛認為，在環(huán)境 方面，生態(tài)城市不僅要有較小的環(huán)境問題，大面積的城市綠化，合理的生態(tài)結(jié)構(gòu)，還要有比較完善的自然資源循環(huán)利用體系；在經(jīng)濟方面，生態(tài)城市要求有合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) ， 還要有先進的生產(chǎn)方式；在社會方面，生態(tài)城市要南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 求居民擁有踴躍參與環(huán)保的熱情，有合理的綠色消費方式和良好的環(huán)境保護意識。宋言奇認為：“從生態(tài)系統(tǒng)角度分析，城市是一個缺陷很大的生態(tài)系統(tǒng)。”從結(jié)構(gòu)上看，由于生產(chǎn)者的數(shù)量大于消費者，所以自然界的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是金字塔型的。恰恰相反的是，城市生態(tài)系統(tǒng)卻呈倒金字塔型，這是因為生產(chǎn)者的數(shù)量少于消費者；從功能角度上看，自然生態(tài)系 統(tǒng)憑借其自身的功能就可以實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)，但城市生態(tài)系統(tǒng)僅靠自身卻難以實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)；從景觀角度而言，城市是人工化后的環(huán)境，這就造成了一系列的生態(tài)問題，如熱島效應(yīng)、干島效應(yīng)等等?；谝陨险撌?，城市必須依賴其他生態(tài)系統(tǒng)才能得以維系。 二、生態(tài)城市評價指標體系的構(gòu)建以及評價方法的選擇 構(gòu)建生態(tài)城市的評價指標體系是個極其繁瑣復(fù)雜的過程，想單單靠少數(shù)幾個指標將“生態(tài)城市”這個賦有廣闊內(nèi)涵的概念給涵蓋進去幾乎是不可能的。因此，為了更全面地詮釋“生態(tài)城市”這個概念，評價指標的構(gòu)建與評價方法的選擇就顯得尤為重要。 （一）生態(tài)城 市評價指標體系的構(gòu)建 筆者在閱讀大量相關(guān)文獻后，將前人的研究成果與生態(tài)城市的實際情況相結(jié)合，并綜合考慮數(shù)據(jù)的客觀性、代表性、可獲得性，最終將生態(tài)城市的評價指標分為經(jīng)濟發(fā)展，社會進步和環(huán)境保護這三個一級指標，每個一級指標下又包含若干個二級指標，其具體內(nèi)容如表一所示。 南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 表一：生態(tài)城市評價指標體系 一級指標 二級指標 表示符號 經(jīng)濟發(fā)展 (人均 長率（ %） 人均財政收入 (元 /人 ) 居民人均可支配收入 (元 ) 第三產(chǎn)業(yè)增加值占 比重 (%) 單位 合能耗 (噸標煤 /萬元 ) 單位 耗 (元 ) 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占 例 (%) 固定資產(chǎn)投資占 例 (%) 12 14 16 18 社會進步 (城鎮(zhèn)人口比重 (%) 城鎮(zhèn)登記失業(yè)率 (%) 千人擁有病床數(shù) (床位 /千人 ) 每萬人擁有公共汽電車 (輛 ) 人口自然增長率 ( ) 22 24 境保護 (人均農(nóng)作物播種面積 (公頃 /人 ) 人均水資源擁有量 ( ) 綠化覆蓋率 (%) 工業(yè)廢水排放達標率 (%) 人均綠地面積 ( ) 人均二氧化硫去除量 (噸 /人 ) 32 34 36 （二）評價方法 因子分析法 為了通過具體的數(shù)據(jù)來量化不同地區(qū)的生態(tài)城市建設(shè)水平，本文采用的評價方法是因子分析法。這是因為生態(tài)城市所涉及的指標眾多，如果直接研究存在一定的困難，而因子分析法的基本原理是用少數(shù)幾個潛在因子的線性組合來表示實際存在的多個指標，即存在 n 個因子 )(,21 n ,使得, 21可以用它們的線性組合表示為 其中，, 21 稱為公共因子，是各變量中共同包含的因子。p , 21 稱為2211222221212112121111南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 特殊因子，是單個變量所特有的因子。j 個變量在第 k 個因子上的載荷量，載荷量越大，說明第 j 個變量與第 k 個因子關(guān)系越緊密；反之，則相反。 因子分析的主要步驟如下： 由于選取的指標數(shù)量較多，其單位往往并不是統(tǒng)一的，因此，我們在分析之前，需要將樣本數(shù)據(jù)標準化，這樣就可以消除樣本數(shù)據(jù)量綱不同所帶來的影響，使分析結(jié)果更可靠。 驗或巴特利特球度檢驗 這兩個檢驗均可用來檢驗樣本數(shù)據(jù)是否適合采用因子分析法。 驗統(tǒng)計量是用于比較樣本數(shù)據(jù)之間相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)的指標，它的大小介于 0 和 1 之間。一般認為，如果 驗統(tǒng)計量的值大于 數(shù)據(jù)可以進行因子分析；若其值大于 數(shù)據(jù)適 合做因子分析；其值越接近 1，因子分析的效果越好。 巴特利特球度檢驗的原假設(shè)為相關(guān)系數(shù)矩陣是一個單位陣，如果統(tǒng)計量的值比較大，其對應(yīng)的 p 值小于某個給定的顯著性水平 （一般為 拒絕原假設(shè)，認為該數(shù)據(jù)適合做因子分析；反之，就不適合做因子分析。 (1)計算樣本的相關(guān)系數(shù)矩陣 ),2,1,( 。 (2)求出樣本相關(guān)系數(shù)矩陣 R 的特征值 p , 21 極其對應(yīng)的特征向量南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 2122212312111, 。 (3)求出滿足 %85/121 且 %85/21 的正整數(shù) n ,n 即為所要選取的公因子個數(shù)。 (4)建立因子載荷矩陣。 根據(jù)因子載荷矩陣，可用加權(quán)最小二乘法或回歸法求出各主 因子的因子得分，進而結(jié)合各主因子的方差貢獻率計算出綜合得分。 三、江蘇省實證分析 從 2011 年江蘇統(tǒng)計年鑒以及中經(jīng)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，并進行了適當?shù)恼砗瓦\算后，得出分析所需的各指標數(shù)據(jù)，最后運用 江蘇省 13 個地級市進行生態(tài)城市建設(shè)狀況的研究，結(jié)果如下： （一）數(shù)據(jù)適用度的檢驗 首先，求出樣本數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)矩陣，然后對該相關(guān)系數(shù)矩陣進行 驗和巴特利特球度檢驗，結(jié)果見表二： 南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 表二： 驗和巴特利特球度檢驗 驗 (特利特球度檢驗 (卡方檢驗 位根檢驗 著性檢驗 0 表二可以看出， 等于 于 且巴特利特球度檢驗的 。兩種檢驗的結(jié)果均表明該組數(shù)據(jù)適用于因子分析。 （二）主因子個數(shù)和因子載荷矩陣的確定 由表三，我們可以從所有指標中提取 4 個主因子。從特征值來看， 4 個主因子的特征值均大于 1,；從 累計方差貢獻率看來， 4 這說明所提取的 4 個主因子已經(jīng)包含了原來 19 個指標 信息量。因此，這 4 個主因子可以比較理想地代替原先的指標對江蘇省 13 個地級市的生態(tài)城市建設(shè)情況進行分析與描述。 表三：特征值表 主因子 特征值 貢獻率 % 累計貢獻率 % 2 4 四給出的是因子載荷矩陣，顯示了 各主因子在所選指標上的載荷值，因子載荷是各主因子與指標之間的相關(guān)系數(shù)的值。從表四來看，我們很難確定每個因子究竟代表著哪些指標，為了更好地研究各主因子與各指標之間的關(guān)系，筆者采用了極大方差法對初始的因子載荷矩陣進行了旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)結(jié)果見表五。 從表五我們可以很明顯地看出，因子 要在人均 長率、人均財政收入、單位 合能耗等指標上具有較大的載荷量，這些指標主要反映的是一個城市的經(jīng)濟進步和經(jīng)濟質(zhì)量，所以我們可以把 名為經(jīng)濟發(fā)展因子。因子 要在綠化覆蓋率、人均綠地面積、人均二氧化硫去除量等指標上載 荷較南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 大，這些指標可以很好地反映城市的自然環(huán)境，因此我們可以稱 自然環(huán)境因子。因子 城鎮(zhèn)登記失業(yè)率、千人擁有病床數(shù)等反映社會保障情況的指標上有較大的載荷值，我們可以將它命名為社會保障因子。因子 人口自然增長率、城鎮(zhèn)人口比重這兩個指標上載荷量較大，這兩個指標反映了一個城市的社會結(jié)構(gòu)，故可以把因子 做社會結(jié)構(gòu)因子。 表四：初始因子載荷矩陣 指標 主因子 2 4 12 13 14 15 16 17 18 21 22 23 24 25 31 32 33 34 35 36 京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 表五：旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣 指標 主因子 2 4 12 13 14 15 16 17 18 21 22 23 24 25 31 32 33 34 35 36 三） 構(gòu)造因子得分模型 通過回歸法，我們可以由前面求得的因子載荷矩陣進一步得到因子得分系數(shù)矩陣，見表六。 南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 表六：因子得分系數(shù)矩陣 指標 主因子 2 4 12 13 14 15 16 17 18 21 22 23 24 25 31 32 33 34 35 36 表六中的因子得分系數(shù)代入模型，就得出了各主因子的因子得分計算公式： 以各主因子的方差貢獻率占累計貢獻率的比值為權(quán)重進行加權(quán)求和，得到如下因子得分模型： 4321 0 7 從該模型中各主因子前面的系數(shù)來看，主因子 面的系數(shù)較大，就是說經(jīng)濟的發(fā)展情況對生態(tài)城市的建設(shè)影響較大。其次是自然環(huán)境因子，它對生態(tài)城市的建設(shè)影響雖然不如經(jīng)濟發(fā)展因子那么強，但是它代表著一個城市的 環(huán)境質(zhì)量，是生態(tài)城市建設(shè)的關(guān)鍵。其余兩個社會因子對于生態(tài)城市建南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 設(shè)的影響則相對較弱。 （四）因子得分的計算與排名 將各指標經(jīng)過標準化處理后的數(shù)據(jù)代入上面得到的因子模型中，就可以計算出各城市的因子得分，并加以排名，得到結(jié)果見表七： 表七：江蘇省各市生態(tài)城市建設(shè)情況得分及排名 城市 2 4 F 排名 南京 無錫 徐州 0 常州 蘇州 南通 連云港 1 淮安 鹽城 2 揚州 鎮(zhèn)江 泰州 宿遷 3 從上表我們看到，因子得分排名在前三的分別是蘇州，無錫和常州，這三個城市恰好也是江蘇省經(jīng)濟實力最強的三個城市。其實從前面的因子得分模型就可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟發(fā)展因子 面的系數(shù)很大，排名很大程度上取決于各城市的經(jīng)濟發(fā)展狀況，這個排名結(jié)果也是在預(yù)料之中的。 （五）聚類分析 為了更好地研究江蘇各市生態(tài)城市建設(shè)的特點，我們可以將因子分析得到的4 個主因子得分當成新的變量，然后對這 13 個城市進行聚類。本文采用的是基于皮爾遜相關(guān)系數(shù)的系統(tǒng)聚類法，其原理是將相關(guān)性較強的幾個城市分為一類。聚類結(jié)果如圖一所示： 南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 圖一：江蘇各市生態(tài)城市建設(shè)水平聚類譜系圖 根據(jù)圖一，我們可以把這 13 個城市分為 4 類。 第一類是蘇州，從主因子來看，蘇州市的經(jīng)濟發(fā)展因子得分要遠大于其它城市，其自然環(huán)境因子得分 也相對較高。這是因為蘇州位于長三角地區(qū)，地理位置優(yōu)越。滬寧鐵路與滬寧高速公路連接?xùn)|西，京杭大運河貫穿南北，境內(nèi)河港密布，公路四通八達，并且它緊鄰中國最大的現(xiàn)代化城市上海，是上海的強輻射區(qū)，其經(jīng)濟實力是毋庸置疑的。不僅如此，蘇州還是個著名的旅游城市， 全市現(xiàn)有園林 60 多個，蘇州現(xiàn)在各級文物保護單位 538 處，其中 全國重點文物保護單位34 處。因此，蘇州被單獨歸為一類。 第二類城市包括 南京，無錫，揚州，鎮(zhèn)江和泰州。這類城市的共同點是它們各自的自然環(huán)境因子得分很高，即這些城市的環(huán)境保護做得比較好。特別是南京，該項因子得分達到了 遠超過了其它城市。南京作為江蘇省的省會，作為一個六朝古都，每天都會吸引大量游客前來游玩。要南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 給游客留下一個好的印象，首要的就是抓好城市的環(huán)境建設(shè)，而且南京曾經(jīng)還被評為我國最適宜人類居住的城市之一，其它城市在這方面應(yīng)該多多借鑒南京的經(jīng)驗。 第三類城市包括常州，徐州和南通。這類城市的社會保障因子得分較高，自然環(huán)境因子得分一般。其中，常州的經(jīng)濟實力較強，其它兩個城 市的則一般。 第四類城市包括連云港，淮安，鹽城和宿遷。這 4 個城市經(jīng)濟比較落后，自然環(huán)境因子得分也很低。這是因為經(jīng)濟建設(shè)和環(huán)境保護是相輔相成，相互依存的。如果沒有強大的經(jīng)濟實力的支撐，環(huán)境保護就無從談起；但是為了保護環(huán)境而影響了經(jīng)濟建設(shè)，也是得不償失的。 （六）兩類城市的比較 針對上面的聚類結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)第二和第三類城市的生態(tài)城市建設(shè)狀況總體看來比較相似，因此我們可以將這兩類城市進行一個對比。本文采用的是非參數(shù)統(tǒng)計的 和檢驗與 兩樣本尺度參數(shù)的 驗。 和檢驗 首先將 這兩類城市混合，然后用它們的總得分進行排秩，結(jié)果見表八。 表八：兩類城市的生態(tài)城市建設(shè)得分排秩 類別 城市 得分 秩 第二類 南京 無錫 揚州 鎮(zhèn)江 泰州 第三類 常州 徐州 南通 對于原假設(shè)320 : ，檢驗備擇假設(shè)321 : （ 2M 表 示第二類城南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 市的生態(tài)城市建設(shè)得分的中位數(shù)，3 由表八可知， 5,10,11,25322332 中， 2W 表示第二類城市的秩和，33二類城市大于第三類城市得分的個數(shù)，32城市的得分進行比較，第三類城市大于第二類城市得分的個數(shù)。 最后求得 p 值為 (),(m 11 其中 1服從和分布。因為 p 值大于顯著性水平 ，所以我們不能拒絕原假設(shè)，即：這兩類城市的得分是相等的。 驗 針對原假設(shè)320 : H，檢驗備擇假設(shè)321 : H。 由表八，我們可以得到第二第三類 城市的位置差 后將第二類城市的得分都減去該值，將新得分與第三類城市混合，再重新進行排秩，結(jié)果見表九。 表九：經(jīng)處理后的兩類城市的生態(tài)城市建設(shè)得分排秩 類別 城市 得分 秩 第二類 南京 無錫 州 鎮(zhèn)江 泰州 第三類 常州 州 南通 由表八可知， m=5,n=3,N=m+n=8,再通過計 算，得： 南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 )(1()()(1(22121 a )()( p 值為 1)0(2)(),(mi n (2 因此，在顯著性水平 的情況下，不能拒絕原假設(shè)，即兩類城市的整體方差相等。 從以上兩個檢驗的結(jié)果，我們可以得出結(jié)論：第二類城市和第三類城市的生態(tài)城市建設(shè)水平不相上下。這可能是因為這兩類城市除徐州之外，全部都靠近長江，地理位置比較相似，再加上城市之間相互輻射，所以在生態(tài)城市的建設(shè)上沒有十分顯著的差 別。 四、結(jié)論及對策建議 根據(jù)上面的一些分析，我們已經(jīng)比較清楚地認識到了江蘇省 13 個地級市各自的生態(tài)城市建設(shè)狀況。由于不同類別的城市發(fā)展情況有所不同，下面，我們將根據(jù)城市的分類并結(jié)合實際情況，對如何更好地建設(shè)生態(tài)城市提出一些建議。 對于蘇州來說，它在經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護方面表現(xiàn)突出，是其他城市發(fā)展的榜樣。但是談到社會保障這方面，蘇州還是有所欠缺，因此政府采取對策時就應(yīng)當集中解決該方面的問題。第一，要完善社會保障制度，提高人民生活水平和生活質(zhì)量；第二，政府要提供更多的就業(yè)崗位，對下崗職工進行技能培訓(xùn)，降低失業(yè)率 。 對于第二類城市（南京，無錫，鎮(zhèn)江，揚州，泰州），該類城市的環(huán)境保護南京財經(jīng)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 意識較強，十分重視一個城市的生態(tài)建設(shè)。特別是省會南京，它擁有眾多的旅游景點，又是一座歷史文化名城，每天吸引著大量游客前來參觀游覽，城市的環(huán)境自然是政府要抓的首要問題。在抓環(huán)境建設(shè)的同時，也應(yīng)該加強經(jīng)濟和社會建設(shè)。比如該類城市可以依靠自身的環(huán)境優(yōu)勢，大力發(fā)展旅游業(yè)以帶動經(jīng)濟的發(fā)展，再通過經(jīng)濟的發(fā)展給人們提供一個和諧安定的社會環(huán)境。 對于第三類城市（徐州，常州，南通），它們的共同點是社會保障體系比較健全，但是環(huán)境保護相對落后。比如南通，徐州這 兩個蘇北城市，雖然資源比較豐富，但大多是不可再生資源，所以要對有限的資源進行合理的開發(fā)和利用，并實施有效的保護政策。同時，應(yīng)當改變傳統(tǒng)的高耗能的生產(chǎn)方式，以保證自然資源的供給。對于自然資源的開采和利用，政府也應(yīng)多加關(guān)注，不要超