第32卷第5期 2012年9月 天津商业大学学报 Journal of Tianjin University of Commerce Vo1.32 No.5 Sep.2012 基于主成分分析的西部地区 农业经济发展水平研究 汪慧玲。刘淑萍 (兰州大学经济学院,甘肃兰州730000) 【摘要】农业是支撑一个地区经济建设与发展的基础行业,是一个重要的产业部门,对于整体经济发展的贡献 度很大。在西部地区,三次产业中农业所占比重较大,其重要性不容忽视。改革开放以来,西部地区经济发展迅 速,农业总产值也逐年提高。但由于发展起点和农业现代化程度的不同,各省之间农业经济发展水平并不平衡。 发展的绝对差距呈现扩大的趋势。利用西部十二省2011年统计年鉴中的相关数据,选用衡量各省农业经济实 力的十项经济指标,通过SPSS软件进行主成分分析,对西部地区各省的农业经济实力进行综合评价和排位,将 西部十二省按农业经济综合发展水平分为四个层次,并提出西部地区要注重发展生态农业、特色农业等建 议,为西部地区发展农业经济提供参考。 【关键词】西部地区;农业经济;主成分分析;评价指标;生态环境;综合评价 【中图分类号】F127 【文献标志码】A 【文章编号】1674—2362(2012)05—0056—06 我国的西部地区包括西南地区和西北地区,地 见西部地区的农业经济发展水平的高低对于全国 农业经济的发展来说有着重要的作用,所以找出西 部各省农业经济发展不平衡的原因十分重要。只 有客观、准确地评价西部各省的农业经济实力,找 出各省农业经济发展之间存在的差异,然后有针对 性地提出建议,才能推动西部地区农业经济的 域辽阔,但是大都人口稀少,经济落后。西部十二 省是指我国西南五省市(重庆、四川、贵州、云南、 ),西北五省市(陕西、甘肃、青海、宁夏、) 和内蒙古、广西两省。 农业是人类衣食之源、生存之本,是一切生产 的首要条件,一直以来,国家都高度重视各地区农 业经济的发展。农业经济是国民经济的基础,其发 展水平和速度对整个国民经济的发展起着决定性 的作用。西部地区长期以来经济发展缓慢,农业经 济在整个国民经济中的基础地位更加明显。2010 年,西部十二省国内生产总值为81 408.49亿元, 全面协调发展。本文根据201 1年最新统计资料, 运用主成分分析法,借助统计分析软件SPSSI9.0, 对西部十二省衡量农业经济发展水平的十项经济 指标进行比较分析,找出各省农业经济发展的特点 及差异存在的原因,并对西部地区十二个省份的农 业经济实力进行综合评价。 农林牧渔业总产值为17 653.17亿元,占GDP的 21.8%。西部地区地域辽阔,不同省份的自然条 件、社会条件以及经济条件等都存在着差异,资源 和环境条件也不相同,对于资源的利用程度及利用 1主成分分析法 1.1主成分分析的原理 1901年,皮尔逊(Karl Pearson)首先引入主成 效率也不一样,西部地区各省的农业经济发展水平 并不均衡,表现出明显的区域差异。2010年,西部 分分析的概念。主成分分析是通过对一组变量的 几个线性组合来解释这组变量的方差和协方差结 构,以达到数据压缩和数据解释的目的。也就是将 十二省的农林牧渔业总产值占全国的25.5%,可 收稿日期:2012—04—26 作者简介:汪慧玲(1963一),女,甘肃民勤人,教授,博士,博士研究生导师,主要从事数量经济学、区域经济学研究;刘淑萍(1988一) 女,江苏常州人,硕士研究生,主要从事数量经济学研究。 第5期 汪慧玲,等:基于主成分分析的西部地区农业经济发展水平研究 原来众多具有一定相关性的P个指标 ,, ,…, ,构建应当遵循科学性、可测性、系统性和简洁性原 则,科学性原则是指指标体系既要能客观地反映农 业经济发展水平的内涵,又要能较好地对农业经济 重新组合成一组新的、互不相关的m(m<P)个 综合指标来代替原来的指标。综合指标也就是原 来P个指标的线性组合,很显然,这样的线性组合 有很多,我们希望线性组合F包含很多的信息,即 要取var(F)最大,这样得到的F记为F ,称为第一 主成分。如果第一主成分不足以代表原来P个指 发展的现状作出评价,并为相关部门的制定提 供科学的依据;可测性原则是指评价指标本身的可 测性和评价指标在评价过程中的现实可行性;系统 性原则要求在设计评价指标体系时,树立一种系统 观念,使评价目标和评价指标构成一个有机整体; 标的信息,那么再选取第二主成分 。 不用再 包含 已经包含的信息,也就是 与F 无关,即 COV(F ,F2)=0。以此类推,找出一组综合指标 F。, ,…,F ,这组指标基本包含了原来指标的所 有信息。 1.2主成分分析的数学模型 F1=allXl+ +… l F2=a12Xl+a22X2+… 2 Fm=almX1十口2m 2+…apmNp 简写为:F =aliX1+rz2 +…+0 。(i=1,2, …,rn)。其中a a2 一,a。 (i=l,2,…,rn)为 的 协方差矩阵 的特征值对应的特征向量, n2l +Ⅱ +…+02 =1。且要求(1)Fl,F,不相关; (2)F 是 , ,…, 。的线性函数中方差最大的, 以此类推。 主成分分析中各主成分是按方差大小依次选 择的,当n(rt<m)个主成分的累计方差贡献率超 过85%时,就可以认为前n个主成分包含了原来P 个指标的绝大部分信息。这样就使得原来的P个 指标变为n个互不相关的综合指标,既避免了指标 之间的多重共线性,又达到了降维的作用,减少了 指标的数量,简化了计算。 1.3主成分分析的步骤 主成分分析常常通过以下4步解决: (1)对原来的P个指标进行标准化,以消除变 量在数量级或量纲上的影响。 (2)根据标准化后的数据矩阵求出协方差或 相关矩阵。 (3)求出协方差矩阵的特征根和特征向量。 (4)确定主成分,给各主成分所蕴含的信息以 适当的解释。 2西部地区农业经济发展水平综合评价 2.1评价指标的选取 影响农业经济发展的因素多种多样,因此评价 指标也有很多。评价指标的选择以及指标体系的 简洁性原则是指构建指标体系时应突出重点,选取 代表性强的指标,防止指标体系的冗余。_2 本文参考国内外众多农业经济实力综合评价 的文章,根据各种因素影响力的大小、数据的可得 性以及模型的需要等要求,选择了以下十一项指标 作为模型的解释变量,_3 通过这些指标可以科学、 合理的评价一个地区的农业经济综合实力。 表1 变量名称及反映的经济意义 此处农业是指广义农业,包括种植业、林业、畜 牧业、渔业、副业五种产业形式。根据西部十二省 份201 1年统计年鉴中2010年的统计数据整理得 到反映西部各省农业经济状况l0项指标(见表 2),其中非粮食农产品产量主要是指除粮食以外的 农产品,包括棉花、油料、麻类、甘蔗、甜菜、烟叶、蚕 茧、茶叶和水果等。 2.2相关性分析 在进行分析之前,首先要对各原始数据进行标 准化处理,以消除量纲的影响,结果如表3所示。 从表3可以看出,农业机械总动力与化肥施用 量、耕地面积、农作物播种面积、粮食作物播种面积 等指标存在着极其显著的相关关系,与粮食总产 量、农林牧渔业总产值等之间也有着较为显著的相 关关系。由此可以看出这些指标所反映的信息之 间存在着重叠,许多指标相互之问有着显著的相 关性。 ・58・ 天津商业大学学报 2012年 2.3主成分分析 平均值。因此,一般将特征值大于1作为提取主成 分的标准,提取出对应特征值大于1的前m个主 成分。 特征值在一定程度上可以看做是衡量主成分 影响力度大小的指标,如果特征值小于1,则说明 该主成分的解释力小,还不如直接引入原始指标的 表4方差分解主成分提取分析表 表4将各主成分对应的特征根降序排列,并列 出各主成分的方差贡献率和累积方差贡献率。从表 中可以看出第一主成分的特征根为7.843,方差贡献 率为78.432%;第二主成分的特征根为1.058,方差 贡献率为10.579%。这两个主成分的特征根均大于 1,累积方差贡献率达到了89.012%,因此提取这两 个主成分是合理的,即m=2。 表5是主成分分析的初始因子载荷矩阵,从中 可以看出农业机械总动力、化肥施用量、农村用电 量、耕地面积、农作物播种面积、粮食作物播种面积、 粮食总产量、农林牧渔业总产值、乡村从业人员在第 一主成分上有较大的载荷,说明第一主成分基本上 第5期 汪慧玲,等:基于主成分分析的西部地区农业经济发展水平研究 覆盖了这些变量所蕴含的信息,主要体现综合农业 经济实力,可以把第一主成分看做是农业经济发展 水平的综合指标,成为综合实力因子;非粮食农产品 产量在第二主成分上有较高载荷,说明第二主成分 将得到的特征向量与标准化以后的数据(记为 ZXi,i=1,2,3,…,15)相乘就可以得到主成分的表 达式: F1=0.342ZX1+0.336ZX2+0.293ZX3+ 0.315ZX4+0.351ZX5+0.339ZX6+ 基本反映了这一指标的信息,称为非粮食农产品产 量因子。 表5初始因子载荷矩阵 所以,提取两个主成分基本可以反映全部指标 的信息,可以用两个变量来代替原来的十个变量。 表5为初始因子载荷矩阵,每一个载荷量表示 主成分与对应变量的相关关系,用表5中的数据(记 为 、 :)除以每一个主成分对应的特征值的平方 根就可以得到两个主成分中每个指标相对应的系数 (记为A 、Az)o ES]计算公式分别为:A — ̄/ 7.843, p可得到特征向量A1,A2,如表6 所示 表6因子得分系数矩阵 0.341ZX7+0.154ZX8+0.341Zxo+ 0.301ZX10 F2=0.Od9ZX +0.227Z 一0.169ZX3— 0.164ZX4—0.082ZX5—0.247ZX6— 0.207ZX7+0.874ZX8+0.122ZX9+ 0.049ZX10 这里,F 为第一主成分,即综合实力因子;F 为 第二主成分,即非粮食农产品产量因子。以每个主 成分的特征值占所提取的两个主成分总特征值的比 例作为权重即可计算主成分综合模型:l6 F=0.881F1+0.119F2=0.307ZXl+ 0.323ZX2+0.238ZX3+0.258ZX4+ 0.299ZX5+0.269ZX6+0.276ZX7+ 0.240ZX8+0.315 9+0.271ZX1o 根据主成分综合模型就可以计算出综合主成分 值,排序后就可以对西部各省的经济实力进行综合 评价比较,结果如表7所示。 表7西部各省各主成分得分及排名 2.4结果分析 从西部十二省的农业经济实力综合得分情况来 看,各省的农业经济实力差异显著。通过系统聚类 分析,将西部十二省农业经济分为四个等级, 如表 8所示。 结果表明,四川省的农业经济综合实力得分为 ・60・ 天津商业大学学报 2012年 4.465分,明显高于其他各省,处于首位,显然是西北 地区农业经济最发达的省份,处于第一层次。可见 四川省的农业经济发展总体较为均衡,但从表7可 以看到,其在第二主成分上的排名相对靠后,说明四 川省非粮食农产品产量较低,在农产品中粮食占据 了较大的比重,各类农产品发展不均衡。在未来的 农业经济发展过程中,应注意增加除粮食以外的其 他农产品的种植。 表8西部地区农业经济分类 广西、内蒙古、云南三省的综合得分均大于1,处 于第二层次,是农业经济较发达的地区。从表7可 以看出,内蒙古在第二主成分上的排名为最后一名, 这主要是由其省情决定的,内蒙古农业中占较大比 例的是畜牧业,种植业所占比重很小,非粮食农产品 产量则自然相对较低。广西和云南两省在第一、第 二主成分上的排名都相对靠前。可见这三个省份的 农业经济结构都相对较为合理。 陕西、、贵州、甘肃的综合得分小于1,但大 于一0.5,是农业经济欠发达地区,处于第三层次。 重庆、宁夏、青海、四省综合得分均小于一0.5, 是农业经济不发达地区。这八个省份的农业经济综 合实力相对较弱,未来农业还有很大的发展空问。 3结论与建议 从以上分析结果可以看出,我国西部地区各省 的农业经济发展水平参差不齐,导致这种差异的因 素多种多样,既有主观因素,也有客观因素。尽管诸 如自然因素、历史因素等客观因素是我们不可能改 变的,但是等主观因素却是我们能够改变的。 只有及时采取适当的措施来促进西部农业不发达地 区的农业发展,同时弥补四川等农业较发达省份发 展中存在的缺陷,才能综合提升整个西部地区的农 业经济发展水平,缩小与中东部的差距,维护社会稳 定,实现。 (1)大力发展生态农业。我国西部地区虽然资 源丰富,但是生态环境却十分脆弱,这也是制约西部 地区经济发展的重要原因之一。西部大开发的首要 任务就应该是治理和保护生态环境,寻找一种既能 使农业持续发展,又能永续利用资源、保护生态环境 的替代农业模式,在保护环境的前提下进行资源开 发,走可持续发展之路,让子孙后代也得享经济发展 的成果。 因此,在我国西部地区应大力发展生态农 业。发展生态农业,这是解决西部农业发展所面临 的长远和深远问题的着力点和切入点,是西部农业 经济发展的根本出路。l9 生态农业把农业生产、农村 经济发展和生态环境治理与保护、资源的培育与高 效利用融为一体,具有生态合理、功能良性循环等特 点,它能够实现高产、优质、高效与持续发展目标,达 到经济、生态、社会三大效益统一,是实现西部农业 经济发展和生态环境改善的必然选择和必由 之路。 。 (2)保护耕地和农业资源。耕地是最主要的农 业资源,它既是保护和发展农业的基础,又是农民生 存和为其提供生活保障最起码的条件。保护耕地和 农民的土地权益,是保证农业和农民利益的头等任 务。其他农业资源,尤其是水资源的保护也十分重 要。西部地区,尤其是西北地区,水资源十分匮乏, 水是制约其社会经济发展和生态环境状况的制约因 素。在诸如甘肃、等缺水的地区应尤其注意努 力改善和保护水资源,大力发展节水农业,同时坚持 农田水利建设,治理水土流失。 (3)加强科技支援,培训农业人才,提高农业综 合生产能力。世界各国保护和支持农业,无不把农 业科技支援放到重要位置。只有农业科技水平提高 了,才能增长产量、提高劳动生产率和降低成本,提 高农产品在国内外的竞争力。加强科技支援,不仅 是强农之本,也是从根本上保护和增进农业的重大 举措。为此,不但要增加国家对农业科技的投资,对 于重大科技难题应组织专门的人才队伍攻关,要在 各级设立试验推广机构,建立培训各种专门人才的 基地。 (4)建立农民合作组织,发展农业产业化,形成 农民自我保护。我国农户规模细小、分散,一家一户 难于同国内外市场接轨,并处于弱势和被动地位。 只有通过合作组织联合各个农户的力量,并同工商 业和广大市场建立产业化的经济关系,才能提高农 民组织程度、提高农业规模效益、提高现代化水平, 才能保证农产品有可靠的销售市场和比较合理的价 格,加强谈判的地位,增强农业的国际竞争力。 (5)大力支持和发展农业保险事业。农业是自 然风险和市场风险较大的部门。发展保险事业,规 避各种风险,是对农业进行保护的重要举措,对我国 第5期 汪慧玲,等:基于主成分分析的西部地区农业经济发展水平研究 经济论坛,2010(10):88—90 ・61・ 尤其如此。天灾对农民和农业,对整个经济和人民 生活,都会造成许多危害。我国的农户规模小,经济 力量薄弱,在大的灾害面前,不但生产生活会遇到许 多困难,有时连简单再生产都难以维持,一旦遭灾, 刚脱贫以及经济较差的农户很容易重新返贫。发展 保险事业进行救助,是使农民重振家园,尽快恢复生 产,渡过难关的一种重要途径。 (6)大力发展特色农业。西部地区幅员辽阔,地 [2]葛新,唐孝中.乡村旅游可持续发展评价指标体系的构建[J_. 沈阳工业大学学报:社会科学版,2010(1):58—64. [3] 王亚龙.基于多元统计分析的甘肃省县域农业经济差异研究 [D].兰州:西北师范大学,2010。 [4] 毛锦凰,孙玉凤.基于主成分分析的甘肃省民族地区经济综合 评价[J].开发研究,2009(5):41—44. [5]张文霖.主成分分析在SPSS中的操作应用[J].市场研究,2005 (12):31—34. [6]于秀林,任雪松.多元统计分析[M].北京:中国统计出版 社.1999. 大物博,每个省份都有着自己独特的地域特色、资源 禀赋和历史人文环境,这就形成了不同省份之间不 同的优势和劣势,也决定了各地区农业经济发展的 [7] 江凯,杨美英,周嵩,等.福建省农业经济发展水平分区研 究——基于多元统计分析[J].农业探索,2008(3):58 —立足点应该是大力发展特色农业。培育适合各省自 身特色的农业,使之成为新的优势产业和新的经济 增长点,将是提高各省农业经济效益和市场化、现代 化程度的有效战略选择,也是促进省域经济增长的 有效途径。 参考文献: [1] 包赞.基于因子分析法评价安徽省各城市经济综合实力[J] 61. [8]聂华林,张涛,马草原.中国西部新农村建设概论[M].北京:中 国社会科学出版社,2007. [9]谢恒.论西部农业的可持续发展[J].山会科学,2003(4): 139—141. [10]聂华林.中国西部三农问题报告[M].北京:中国社会科学出版 社.2006. A Principal Component Analysis of Agricultural Economy Development in the Western Region WANG Hui—ling,LIU Shu-ping (School of Economics,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China) Abstract:Agriculture is the basis industry to support regional economic construction and development.As an important in— dustrial sector,agriculture contributes much to the overall economic development.In the western region,agricultural sector accounts for a big proportion in the three industries,and its importance cannot be ignored.Since the reform and opening up,the economy has been developing quickly in the western region,and the total value of agricultural output has been in— creasing,too.However,because starting point and agricultural modernization are different,the level of ag cultural econo— my is out of balance among provinces and the absolute gap in development is widening.With relevant data of 12 provinces in the western reiogn in the Statistical Yearbook(201 1),the article selects 1 0 economic indicators measuring the strength of provincil agriculatural economy,makes a principal component analysis with SPSS software,and has comprehensive evaluation and ranking of strength of agricultural economy of the 12 provinces.According to the comprehensive development of agricultural economy,it divides the 12 provinces into four levels,and offers some suggestions about developing ecological agriculture and specialty agriculture,which is of signiifcance for the development of agricultural eeonomy in the western region. Key words:the western region;agricultural economy;principal component analysis;evaluation index;entironment;con— prehensive evaluation (责任编辑高俊丽)