基于協同理論的徐州地區區域經濟可持續發展研究

單小珂　藺莉

摘要：協同論以系統論、信息論、控制論、突變論等為基礎，采用統計學和動力學相結合的方法，描述了各種系統和現象中從無序到有序轉變的共同規律。以協同論為基本方法，對區域經濟協同發展程度進行數據挖掘和客觀評價，將有助于正確認識經濟現象，為科學發展提供決策依據。本文對徐州區域經濟發展進行了實證分析，對不同子系統指標間的相關系數進行計算，分析統計學顯著效應，建立了相關系數矩陣，并進行了因子分析。在最小二乘法基礎上，擬定了預測方程。研究結果表明，目前徐州經濟發展仍以投資拉動為主，整體協同發展程度呈上升趨勢，部分經濟數據已具備顯著自相關性特點。

關鍵詞：徐州區域經濟；協同度；相關性分析；可持續發展；研究

中圖分類號：F207 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）012-000-03

一、 理論背景

一直以來，徐州是著名的重工業基地。規模經濟不斷擴大，在社會經濟生活中起到的主導作用也越來越顯著。近年來，以淮海經濟圈為代表的徐州經濟發展模式正在逐漸的形成規模效應，徐州城市的發展呈現出5個新變化：一是城市發展開始從外延式擴張向內涵式發展轉變；二是城市軟實力成為城市發展的核心競爭力；三是城鄉統籌和城鄉一體化成為城市發展的新格局；四是綜合配套改革試驗區的示范意義進一步凸顯；五是城市群對城市建設與發展的作用日益顯著。在這種大背景下，對徐州綜合經濟實力進行研究，不僅是對促進徐州本身又快又好的發展，還對于充分發揮，徐州社會經濟，生活的主導作用都有著極其重要的意義。

本研究的目的如下：通過對描述徐州城市綜合經濟實力發展的各種指標進行協同度分析，一方面找出用來衡量徐州城市經濟實力的各個指標之間的內在聯系，另一方面，通過對樣本數據和輸出值的觀察和擬合，利用多項式逼近，探索徐州經濟發展的方程，以便對未來徐州經濟的發展作出預測。

二、相關研究

德國物理學家哈肯20世紀70年代創立了協同學，哈肯認為系統內部不同子系統之間存在非線性的相互作用，從而形成協同關系，協同關系的本質是完成了混沌到有序、有序到混沌的改變。貝塔朗菲（1945）首次闡明了系統論的基本思想，貝塔朗菲認為系統論是以一般系統為研究對象，廣泛采用數學建模的方法，量化研究并描述系統功能。

國內對區域經濟協同發展的研究仍處在起步階段，現有研究在研究框架與內容上基本相同，而在具體研究方法上略有不同。從研究內容上來看，現有研究基本集中在對政府公布的經濟運行指標及其數據進行量化計算和相關性分析，從中找出不同指標之間的相互關系，例如楊潔（2009）、孫君俐（2010）等人的研究。在具體研究方法上，各有不同：例如，Ke（2008）等人利用層次分析法和加權指標法，分析研究區域經濟協同發展的狀況，湯玲等人提出了基于距離協調度模型的研究思路，鄭廣華（2010）等人通過引入離差系數模型，利用灰色關聯模型測量了系統現有狀態，與理想狀態之間的差距，從而達到衡量系統發展協同度的目的，師帥（2014）等人利用BP的系神經網絡和SOV網絡偏重對歷史樣本數據的曲線擬合，以及在此基礎上實現經濟發展模式自動分類的目的。本文從相關性分析入手，對現有指標提取公因子，借助最小二乘法擬定發展方程，并引入數據自相關分析，從而消除數據序列的非平穩性特征。

三、區域發展系統及其評價模型構建

1.區域發展系統構成

區域發展系統從結構及功能上可將其劃分為四個子系統： 社會子系統、經濟子系統、環境子系統、資源子系統，彼此相互作用、相互影響?？沙掷m發展是在4個子系統之間尋找均衡態，通過對反映經濟運行情況的各種指標的量化研究，找到彼此間的協同關系，通過規劃求解找到最優通過規劃求解找到最優臨界點。

2.理論構成

協同理論研究的本質是通過對不同指標之間的歐幾里德距離的量化計算， 反映系統顯示狀態理想狀態的差距。首先對不同指標下采集的數據進行無量綱化處理； 其次對不同指標進行統計量分析， 包括頻率的正態分布情況、卡方、游程、K-S分析；第三，對不同子系統指標間的相關系數進行計算，分析統計學顯著效應，形成相關系數矩陣；第四，對系數矩陣進行樣本因子分析，包括降維、公因子提取。第五，利用最小二乘法擬定方程，估算參數，評估觀測值與計算值之間的殘差。

（1）指標歸一化

歸一化是一種無量綱處理手段，使數值的絕對值變成某種相對值關系。在統計學中，歸一化的具體作用是歸納統一樣本的統計分布性。歸一化在0-1之間是統計的概率分布，歸一化在-1--+1之間是統計的坐標分布。常用的歸一化方法有：

A Min-Max標準化

Min-Max標準化方法是對原始數據進行線性變換。設MinA和MaxA分別為屬性A的最小值和最大值，將A的一個原始值x通過Min-Max標準化映射成在區間[0，1]中的值x'，其公式為：

這種方法基于原始數據的均值（Mean）和標準差（Standard Deviation）進行數據的標準化。將A的原始值x使用z-score標準化到x'。z-score標準化方法適用于屬性A的最大值和最小值未知的情況，或有超出取值范圍的離群數據的情況。

（2）游程及K-S分析

A 游程檢驗

游程檢驗亦稱連貫檢驗或串檢驗，是一種隨機性檢驗方法，應用范圍很廣。取一個序列里的游程總數作為檢驗統計量，記為R。 設樣本總數為N：

（3）相關度計算

Pearson相關系數用來衡量兩個數據集合是否在一條線上面，它用來衡量定距變量間的線性關系。當兩個變量都是正態連續變量，而且兩者之間呈線性關系時，表現這兩個變量之間相關程度用積差相關系數：

取值范圍為[-1，1]，r>0表示正相關，r<0表示負相關，|r|表示了變量之間相關程度的高低。特殊地，r=1稱為完全正相關，r=-1稱為完全負相關，r=0稱為不相關。通常|r|大于0.8時，認為兩個變量有很強的線性相關性。

偏相關分析是在控制其他變量的線性影響的條件下分析兩變量之間的線性相關?？刂谱兞繛?時，稱作一階偏相關系數；控制變量為2時，稱為二階偏相關?？刂谱兞繛?時，稱為零階偏相關，也就是相關系數。計算公式：

偏相關系數的顯著性檢驗步驟：提出零假設H0，即兩總體的偏相關系數與零無顯著性差異；選擇檢驗統計量，其中r為偏相關系數，n為樣本數，q為階數，t服從n-q-2個自由度的t分布。

（4）降維和公因子提取

主成分分析試圖在力保數據信息丟失最少的原則下，對這種多變量的截面數據表進行最佳綜合簡化。

計算貢獻率，即第i個主成分的方差在全部方差中所占比重，稱為貢獻率 ，反映了原來P個指標多大的信息，有多大的綜合能力 。計算累積貢獻率：前k個主成分共有多大的綜合能力，用這k個主成分的方差和在全部方差中所占比重來描述，稱為累積貢獻率。即：

于是在原始變量和主成分之間形成一組相關系數，用圖表可以表示為：

（5）最小二乘法

已知函數y=f（x）的數據點（ xi ， yi ）（i=0，…，m），在函數空間中，求函數（aj* 為待定系數），使擬合函數S*（x）與所有數據點的誤差向量δ*的分量平方和 最小。然后求解方程如下，從而估計參數值。

四、實例研究

為了研究徐州地區經濟發展各系統之間的協同性，本節選取2011-2014年徐州社會經濟發展主要指標及其數據進行研究，研究所用數據采集自徐州市統計局發布的2011-2014年統計報告中。

區域經濟指標系統的內涵很多，各要素的獨立運動也是客觀存在的，不同的指標選取會直接決定了研究的偏相關性不同。這里我們選取的11項經濟運行指標在徐州市統計局發布的年報分析中重點論述的，在一段時間內它們之間的相互作用構成了序參量群。通過研究這些指標，我們可以大致了解目前徐州區域經濟發展的主導模式。

2.數據處理與結果分析

本文對2011-2014年上述公布的11項經濟指標進行了數據分析，首先對數據進行歸一化處理，使計算規定在一個合理的范圍內，同時加速計算過程的收斂。根據Z-Score方法，計算出標準化結果如下：

通過計算各項指標之間的相關系數，可以得出不同指標之間的協同系數，計算結果如下表：

通過控制變量，對影響地區生產總值的指標偏相關性進行分析，得出不同指標與地區生產總值之間的正相關性，計算結果如下表：

根據表1、表2、表3的計算結果，可以得出：

（1）固定資產投資在拉動徐州經濟增長過程中作用顯著。2011-2014年，徐州經濟發展，總體上呈現出上升水平，固定投資在0.05水平（雙側）上顯著相關。這表明在過去的4年中，經濟增長仍然主要依靠固定資產投資，固定資產投資增長較快。

（2）進出口總額在拉動徐州經濟增長過程中作用不顯著。這與徐州是煤炭資源型城市的特點有關，在過去4年中，對外貿易降幅收窄。相比之下，社會消費品零售總額與地區生產總值之間的偏相關性系數為0.499，未通過顯著性檢驗，表明這一階段徐州經濟的發展，仍然主要依靠投資拉動，而非消費拉動。

（3）交通運量持續擴張，在經濟發展過程中作用顯著。歷史以來，徐州一直是，蘇北地區的交通樞紐，素有五省通衢的美稱，戰略位置十分重要。2011-2014年，公路旅客運輸量逐年增長，與地區生產總值在0.05水平（雙側）上顯著相關，經過偏相關分析，證實其與地區生產總值的增長呈現顯著的正相關性。

（4）城市化水平揭示創新驅動“后勁足”。以專利授權件數和普通高等學校在校人數為代表的科技貢獻率在推動區域經濟發展過程中體現了較強的正相關性，新的經濟增長點正在形成，傳統的勞動密集型產業對經濟的影響作用正在逐漸的退出歷史舞臺。

3.方程擬定

（1）主成分分析

KMO檢驗得分0.769，適合進行因子分析。Bartlett檢驗表明被測試數據來自服從多元正態分布的總體，本研究中Sig值為0.000，說明數據來自正態分布總體，適合進一步的分析。

進一步分析變量中所包含原始信息的公因子， 表中成分1，2累計貢獻率達到82.88%，說明這兩個公因子對各變量的解釋能力很強。通過繪制碎石圖，兩個成分的特征值已超過了1，其他成分得分快速收斂。

下表給出主成分得分系數矩陣，根據此矩陣可以直接寫出各公因子的表達式：

（2）探索研究

經濟數據通常帶有非平穩性特征，具備自相關性特點，可以通過滯后K期，觀察其與時間序列的自相關性。通過高階差分或差比的處理，首先是時間序列平穩下來，在進一步研究造成時間序列波動的原因。下面提取地區生產總值繪制散點圖：

通過一階差比圖，可以看出數據序列趨于穩定，差比出現自回歸特點，一直穩定在1附近，考慮使用ARCH模型描述方程。通常對滯后K期數據觀察設定取值K<5，對連續4個滯期觀測如下表：

進一步對單位根求解，計算滯期為1時的單位根，得到結果如下，初步分析認為以上結果具備時間序列特征，表現出高度自相關特點，適合進一步研究，以確定相關對象是隨機變量本身Xτ還是ετ擾動項，此文不再探討。

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作者簡介：單小珂（1981-），女，江蘇徐州人，碩士，江蘇聯合職業技術學院徐州技師分院團委，研究方向：經濟管理教育。

藺 莉（1984-），女，江蘇徐州人，碩士，江蘇聯合職業技術學院徐州技師分院教師，研究方向：思想政治教育。

基金項目：本文系江蘇聯合職業技術學院2014年度立項課題“從‘零和博弈到‘正和博弈——徐州地區產業可持續發展與職業教育改革協同度研究”（編號：B/2014/06/058）的階段性研究成果。