毕业设计（论文）-基于因子分析法的唐山市低碳经济实证评价.doc

基于因子分析法的唐山市低碳经济实证评价摘要：本文运用因子分析法，对唐山市近年的低碳经济发展状况进行分析评价，通过建立因子分析模型，得出影响唐山市低碳经济发展的主要因素，并提出了该市发展低碳经济的一些建议，以促进唐山市环境的改善。关键词：因子分析法；低碳经济；唐山市引言近年来，全国各地极端气候增多，环境问题日益突出，尤其是雾霾天气的增多，严重影响了人们的身体健康和正常生活。以“低排放、低能耗、低污染”为原则的低碳经济正成为人们关注的重点。唐山市作为河北省重要的重工业城市，拥有钢铁、煤炭、机械、水泥等传统的支柱产业，其一年的燃煤量超过9700万吨，而这些行业是高污染、高能耗、高排放的CO2排放量大户，是造成唐山市雾霾天气的主要原因。在2013年的气候监测中，唐山市的雾霾天数为26天，大大降低了人们的生活质量。本文基于低碳经济发展的趋势，利用因子分析法对影响唐山市低碳经济发展水平的主要因素进行了实证分析，以期为政府发展低碳经济提供政策性建议。1低碳经济发展水平指标体系的建立1.1评价指标的选取影响城市低碳经济发展的因素很多，本文在科学性与实用性、稳定性与动态性、效率性与效益性原则的基础上，结合社会效益、经济效益、环境效益以及资源的有效利用，设计了较为全面的统计指标体系。本文参考吴青芳、任福兵等学者对低碳经济指标的研究，选取了易于测量、便于观察，且能够反映城市低碳经济状况不同方面的信息的20个相关评价指标，用Xi来表示。具体指标内容如下图。表一 低碳经济评价指标体系表居民生活水平人均生活用水X1 （吨）人均生活用电量X2 （千瓦小时）人均住房使用面积X3 （平方米）煤气家庭用量X4 （亿立方米）液化石油气家庭用量X5 （万吨）环境污染程度工业固体废弃物综合利用率(%)X6生活污水处理率(%)X7工业废水排放达标量(万吨)X8工业二氧化硫去除量（吨）X9工业烟尘去除量（吨）X10经济发展水平工业总产值（亿元）X11市辖区第二产业占GDP比重（%）X12市辖区第三产业占GDP比重（%）X13=房地产开发投资额（亿元）X14固定资产投资总额（万元）X15市政公共设施人均园林绿地面积（平方米/人）X16每万人拥有公共汽车（辆）X17建成区绿化覆盖率（%）X18人均城市道路面积（平方X19米）园林绿地面积（公顷）X201.2数据来源及相关指标说明本文选取了唐山市2003-2012年低碳经济发展20个指标的数据，数据来源于中国城市统计年鉴及前瞻网统计数据，部分数据参照唐山市社会经济发展报告内容，另有部分数据无法直接取得，为其他相关指标的计算和处理得到，内容基本真实、可靠，换算依据科学，鉴于能力水平有限，还存在有一定的误差。具体相关数据见下表。表二 样本指标及具体数据居民生活水平年份人均生活用水人均生活用电量人均住房使用面积煤气家庭用量液化石油气家庭用量200350.2114915.480.923.25200459.5416216.620.983.49200561.78184.4916.621.013.65200662.4519522.410.782.36200760.19215.4322.440.852.362008170.25223.122.50.812.36200964.35234.5622.640.861.74201063.44257.7525.640.660.78201163.78279.5428.710.670.76201264.16327.6432.90.650.69环境污染程度年份固体废弃物综合利用率生活污水处理率工业废水排放达标量工业二氧化硫去除量工业烟尘去除量20033569.899590.596.4200473.376.3993.9497.3198.44200580.479.394.9597.9798.6200661.6478.9396.3898.0798.63200767.279.696.498.398.6520086290.197.5598.598.75200967.385.4496.7598.5498.54201071.3296.4795.8798.7598.73201175.895.7396.3597.7498.85201280.5696.197.2697.2699.21经济发展水平年份工业总产值市辖区第二产业占GDP比重市辖区第三产业占GDP比重房地产开发投资额固定资产投资总额20031213.948.383630.33314.8420041875.949.383538.45461.052005273850.743443.71635.720063292.452.653347.64765.4820073843.153.283461.251036.7920083897.452.9334120.382179.9820094087.554.3433191.792665.7720105428.551.9835338.392546.1120117438.352.535507.322837.5620121012454.0634833.314243.43市政公共设施年份人均园林绿地面积每万人拥有公共汽车建成区绿化覆盖率人均城市道路面积园林绿地面积20037.56.1317.55.65245.520049.56.1517.7868412.3620059.836.2118.1686.517167200610.326.3217.948.047664200710.147.5217.888.427729200810.57.6318.158.567680200912.368.5721.428.887592201012.531022.199.697976201113.479.725.479.798662201214.6710.6826.319.8493602实证分析评价过程 本文运用因子分析法对唐山市低碳经济发展的20个指标进行分析，根据众多变量之间内部依赖关系，探求影响唐山市低碳经济发展的基本结构，将多指标转化为少数综合指标，用较少的信息来代替较多的变量信息，这些少数“抽象”的变量能够表示原来的基本和主要的信息内容，具有简化、降维的作用。2.1数据的标准化处理通过以上指标可以看出，本文所选取的指标量纲不同，且存在逆指标和非正指标，为了便于计算和分析，首先要对逆指标如“液化石油气家庭用量”、“人均生活用水量”、“人均生活用电量”等进行计算处理，对相应的数据取倒数后乘100000、100、1000等，其次不同的量纲会引起变量取值的分散程度的较大差异，为了消除量纲对结果的影响，要对各个变量的原始数据进行标准化处理，即无量纲化处理，标准化公式：得出标准化数据如下表。表三 标准化数据年份人均生活用水人均生活用电量人均住房使用面积煤气家庭用量液化石油气家庭用量2003-0.62716-1.34811-1.287450.774910.978582004-0.35881-1.11081-1.081191.235261.190942005-0.29438-0.70026-1.081191.465431.33252006-0.27511-0.50841-0.03365-0.299220.191122007-0.34012-0.13547-0.028220.237840.1911220082.825480.00455-0.01737-0.069050.191122009-0.220460.213740.007960.31457-0.357462010-0.246640.637060.55073-1.21991-1.206862011-0.236861.034831.10616-1.14319-1.224562012-0.225931.912871.86423-1.29664-1.28649年份固体废弃物综合利用率生活污水处理率工业废水排放达标量工业二氧化硫去除量工业烟尘去除量2003-2.45311-1.58426-0.93169-2.78509-2.7357420040.44206-0.89337-1.876750.00656-0.0526120050.97876-0.58407-0.976270.277120.157832006-0.43934-0.623390.298680.318110.197292007-0.01905-0.552180.316510.412390.223592008-0.412130.563871.341810.494380.355122009-0.011490.068560.628560.510780.0789220100.292391.24094-0.156020.596860.3288120110.631041.162290.271930.182830.4866520120.990861.201611.08326-0.013940.96014年份工业总产值市辖区第二产业占GDP比重市辖区第三产业占GDP比重房地产开发投资额固定资产投资总额2003-1.19044-1.862641.54867-0.7169-1.108022004-0.94262-1.351491.04772-0.68641-0.996592005-0.61988-0.65632-0.78553-0.66666-0.863482006-0.412350.31998-0.97738-0.65191-0.764572007-0.206180.64201-0.31655-0.6008-0.557792008-0.185850.46311-0.48709-0.378780.313472009-0.114681.18383-1.40371-0.110640.6837120100.38733-0.022491.005090.439820.5925120111.13970.243310.706651.074130.8146420122.144971.04071-0.337872.298171.8861年份人均园林绿地面积每万人拥有公共汽车建成区绿化覆盖率人均城市道路面积园林绿地面积2003-1.67796-1.00575-2.06714-1.60148-2.310592004-0.74107-0.99433-0.80781-1.348580.612492005-0.58649-0.96006-0.50066-1.02613-0.5372006-0.35695-0.89724-0.35476-0.0588-0.078262007-0.44127-0.21189-0.074480.18145-0.018262008-0.27263-0.149060.163560.26997-0.0634920090.598670.387790.923760.47229-0.1447220100.67831.204510.493750.98440.2097220111.118641.033170.893051.047630.8429220121.680771.592871.330741.079241.4871922分析评价过程鉴于上述影响低碳经济发展的指标设计较多，本文综合运用主成分分析和因子分子法，来确定影响低碳经济的主要因子，同时，为了计算和分析简单，省略了特殊因子I。2.2.1因子的选取由于数据较多，计算复杂，本文采用SPSS17.0软件进行相关的数据分析，下表为SPSS运算得出的主成分分析表。表四 主成分分析表NumberValueDifferenceProportionCumulativeValueCumulativeProportion111.71823510.0957850.635912.814530.672822.6752370.6728980.132914.937610.751231.8598650.7135460.094617.109740.765441.2642350.5182440.059418.373110.858750.5866650.2112450.038918.978470.947160.5723250.0775240.0218619.012470.974770.3513680.2137960.0073419.812840.991280.1317460.0895790.0043119.967420.997890.0275820.0541840.002320.000001.0000因子分析法选取因子的方法课根据特征值大于1及因子累计贡献率大于85%，即使得选取的m个主因子的信息量总和大于总体信息量的85%。从上表的特征值及贡献率数值大小，可以看出前4个变量的特征值均大于1，且当m=4时，累计贡献率达到85.78%，负荷因子分析法的要求，所以此模型的因子个数应该为4个。2.2.2计算因子负荷矩阵找出影响唐山市低碳经济发展的4个因子之后，更主要的是找出每个因子的含义，以便对实际问题进行分析。有时直接根据特征根、特征向量求得的因子载荷阵难以看出公共因子的含义。例如，可能同一个变量在多个公共因子上都有较大的载荷，也可能多个变量在同一个公共因子上都有较大载荷，说明该因子对多个变量都有较明显的影响作用。这种因子模型反而很难对因子的实际背景进行合理的解释。这时需要通过因子旋转的方法，使每个变量仅在一个公共因子上有较大的载荷，而在其余的公共因子上的载荷比较小，至多达到中等大小。这时对于每个公共因子而言（即载荷矩阵的每一列），它在部分变量上的载荷较大，在其它变量上的载荷较小，使同一列上的载荷尽可能。本文采用SPSS软件中的方差极大法对初始因子载荷矩阵进行旋转，下表为初始因子负荷矩阵A及旋转之后的载荷矩阵R。表五 初始因子载荷矩阵及旋转后的因子载荷矩阵指标初始因子载荷矩阵A旋转因子载荷矩阵RF1F2F3F4F1F2F3F4X10.760.49-0.070.150.840.37-0.07-0.12X2-0.68-0.06-0.020.01-0.75-0.05-0.11-0.21X31.020.050.060.010.890.010.210.24X4-0.300.430.35-0.22-0.120.030.05-0.66X50.280.040.72-0.430.24-0.180.88-0.13X60.840.010.110.020.81-0.040.140.19X70.71-0.43-0.37-0.040.35-0.14-0.210.62X80.64-0.45-0.34-0.070.48-0.16-0.150.66X91.020.020.010.120.99-0.030.010.23X100.920.000.040.020.85-0.010.110.25X11-0.80-0.020.030.05-0.87-0.170.27-0.42X120.900.050.020.050.670.060.080.21X13-0.710.62-0.22-0.32-0.670.710.07-0.30X140.53-0.020.060.000.61-0.040.110.18X150.710.060.120.120.67-0.060.070.11X160.610.030.050.030.510.010.060.13X170.82-0.03-0.16-0.200.700.100.110.45X180.360.56-0.54-0.100.360.85-0.210.05X190.760.330.230.030.710.210.16-0.08X200.770.020.010.040.410.010.050.12由上表可以确立因子分子的模型为:X=RF其中X为指标变量向量，X=(X1,X2X20)，R为旋转后的因子载荷矩阵，F为综合提取的主因子，F=（F1，F2，F3，F4）。从旋转之后的因子载荷矩阵R中各指标在各主因子载荷上的数值可以判断该指标在哪一个因子上的贡献较大，一般数值超过0.5，如人均生活用水量（0.76）、人均住房使用面积（1.02）、工业总产值（0.84）、第二产业占GDP的比重（0.71）、第三产业占GDP比重（0.64）、房地产开发投资总额（1.02）、固定资产投资总额（0.90）、生活污水处理率（0.53）、工业二氧化硫去除量（0.0.71）、工业烟尘去除量（0.61）、人均园林绿地面积（0. 82）、每万人拥有公共汽车量（0.76）、人均道路面积和园林绿地面积（0.77）在F1因子上有较大的载荷，同样可以得出在F2、F3、F4上具有较大载荷的各项指标。2.2.3计算因子得分矩阵上述分析的4个公共因子能够比较综合的反映唐山市低碳经济发展的因素，但单一的经济变量并不能全面的反映唐山市低碳经济的发展水平。还要计算其综合得分阿狸进行分析，估计因子得分的方法有回归法、Bartlette法、Anderson-Rubin法等，本文采用回归法，利用以各因子的方差贡献率占4个因子总方差贡献率的比重为权重进行加权计算，公式如下：F=（w1F1+w2F2+w3F3+w4F4）/0.8587其中F为唐山市低碳经济发展水平的综合得分，Wi表示第i个因子的方差贡献率。各指标的因子得分系数矩阵如下。表六 各指标因子得分F1F2F3F4FX10.67051-0.070.17-0.106X2-0.68-0.05-0.030.01-0.7842X30.980.030.070.02-0.4316X4-0.320.370.340.31-0.3380X50.270.040.75-0.41-0.3279X60.790.010.100.010.4867X70.50-0.43-0.37-0.050.2126X80.59-0.45-0.25-0.070.3241X90.960.010.020.211.0125X100.860.040.030.110.5126X11-0.83-0.020.14-0.67-0.3321X120.940.050.020.69-0.5373X13-0.590.62-0.21-0.330.4314X140.61-0.030.070.010.1263X150.730.060.120.020.2775X160.660.030.040.020.5529X170.83-0.03-0.13-0.210.6214X180.360.67-0.55-0.100.3723X190.710.200.16-0.080.2817X200.460.010.050.120.49852.2.4结果分析从上述因子综合得分矩阵中，我们可以得出以下结论：1、指标人均生活用电量的综合得分为-0.7842,负得分较高，说明居民的人均生活用电量对低碳经济的发展有着重要的负相关作用。我们知道，唐山市常住人口为757.7284万人，是河北省人口排名中居第四位，人均生活用电量327.64千瓦时。较高的居民用电量无疑增加了发电量，而燃煤发电又是唐山最主要的发电方式，更是环境问题的主要原因，因此，降低居民生活用电量，倡导居民节约用电有利于提高唐山市低碳经济发展水平。2、工业二氧化硫去除量的得分为1.0125，工业烟尘去除量为0.5126，两者分数都很高。说明以工业为主导的唐山市的产业结构有待优化、调整。唐山的支柱产业有钢铁、煤炭、水泥、石油化工等，这些行业均为二氧化硫、烟尘排放的大户，严重影响着唐山市的空气质量、环境水平，从而更有力的说明了优化产业结构、走新型工业化道路、建设资源节约型、环境友好型社会对唐山市发展低碳经济的重要意义。3、每万人拥有公共汽车数量的综合得分为0.6421，人均园林绿地面积及建成区绿化覆盖率分数也在0.5左右，表明唐山市鼓励居民乘坐公共汽车、减少私家车出行，以减少汽车尾气对环境的污染是很有发展潜力的，同时，科学研究表明，每增加1%的森林覆盖率，就可以从大气中吸收0.671亿吨摊，可见加强植树造林，提高森林覆盖率的重要性。目前唐山林地覆盖面积达580多万亩，计划每年新造林32万亩，到2015年，实现森林覆盖率3