Establishment of a Comprehensive Evaluation Model for Ecological Fishing Ports in Hainan under the Background of Free Trade Port Construction

初选主要以组织、机构及研究论文为重点，采用文献梳理、调查研究的方法，从绿色渔港、环保渔港、生态渔港等文献中海选相关指标^[1,12-24]，初步建立1个生态渔港评价指标集合。通过与生态和经济管理等相关领域专家咨询，重点从“生态文明”与“绿色环保”角度对生态渔港评价指标集合进行筛选，以确保生态渔港的各方面特征指标的选取。

定性筛选生态港口评价指标时，遵循以下5条自贸港背景下海南生态渔港评价指标体系构建的原则：（1）系统性原则：筛选出能反映海南自贸港建设的宏观目标，且能反映海南各渔港生态环保特征的指标；（2）科学性原则：筛选出的指标应具有实际意义，且能反映出渔港的本质特征；（3）生态性原则：筛选出的指标能反应渔港的绿色经济发展情况及其生态友好性；（4）创新性原则：发挥专家的知识和经验，以创新的思维考虑生态渔港的特点，以避免出现意义重复指标和无意义指标。（5）定性分析原则：保证定性筛选后的指标可进一步量化分析。

根据我国渔港评价的相关资料，通过文献分析法、实地调研法、专家咨询法等获取了与生态渔港相关大量指标，并通过初选确定了54个指标（表1）。

（1）数据标准化：为消除数据量纲对定量筛选结果的影响，通过式（1）～（3）对原始数据进行标准化处理^[18]。

式中，i为评价对象编号（即表2中对象编号），j为评价指标编号，n为评价对象总个数；$ {{x}}_{{i}{j}} $为第i个评价对象第j个指标的原始数据；$ {{x}}_{{i}{j}}^{\mathrm{*}} $为第i个评价对象第j个指标的标准化数据；$ \overline{{{x}}_{{j}}} $为第j个指标的均值；$ {{s}}_{{j}} $为第j个指标的总体标准差。

（2）R聚类分析划分因素层下的类别和指标个数：假设将n个指标分成k类，第i类的离差平方和记为$ {{S}}_{{i}} $（i=1, 2, $\cdots, $ k），$ {{S}}_{{i}} $由式（4）计算可得。

式中，$ {{n}}_{{i}} $为第i类的指标个数；$ {{X}}_{{i}}^{\left({j}\right)} $为第i类中第j个指标标准化后的样本值向量；$ \overline{{{X}}_{{i}}} $表示第i类指标的样本平均值向量。

由$ {{S}}_{{i}} $可计算所有k个类的总离差平方和S，如式（5）：

（3）聚类步骤：分类、合并、确定聚类数目。第一步：将n个指标看成n个类；第二步：将n类指标中任意两个合并成一类而其他类保持不变，共有$ \dfrac{{n}\left({n}-1\right)}{2} $种合并方案；用式(5)计算S，按min（S）的方案进行新的分类；第三步：重复第二步，分成k类为止；第四步：对每一类指标进行H检验^[20]来判断聚类k的合理性，若每一类的显著性水平Sig>5%，则接受原始假设，即同一类指标之间无显著差异，分类数目合理，反之则重新聚类。

变异系数是原始数据标准差与原始数据平均数的比，记为$ {{c}}_{{v}} $，由式（6）计算可得：

式中，$ {{s}}_{{j}} $为第j个指标所有数据的标准差；$ \overline{{{x}}_{{j}}} $为第j个指标所有数据的均值；$ {{{c}}_{{v}}}_{{j}} $为第j个指标的变异系数。

$ {{{c}}_{{v}}}_{{j}} $值最大的指标，信息分辨能力最强，其在综合评价中的作用越明显，反之，$ {{{c}}_{{v}}}_{{j}} $值较小的指标作用也较小，应从指标体系中删除。

选取海南省东方市八所渔港、儋州市白马井渔港、三亚市崖州渔港、文昌市铺前渔港、临高县武莲渔港和琼海市潭门渔港这6所主要渔港作为样本，数据来源为《中国统计年鉴2018》《海南省统计年鉴2018》《中国环境统计年鉴2018》以及对6所渔港的实地调研。将所获取的数据带入公式（1～3）可将数据标准化。

利用SPSS统计分析软件V21.0将上述标准化后的数据按表1的因素层分别带入公式（4）和公式（5）进行计算，并对每个指标进行R聚类，最终形成如表1所示的聚类结果，如X11聚成3个相对独立的类别。

利用SPSS统计分析软件V21.0将上述标准化后的数据按R聚类分析后的类别计算各组数据的变异系数（表1），根据变异系数筛选出需保留的指标。

采用R聚类方法对指标进行分层后，再用变异系数进一步剔除反应生态渔港效果不好的指标，进而构建出生态渔港综合评价指标体系。经过筛选、聚类和离散分析后，形成由目标层、准则层、因素层和指标层组成的4层结构的海南生态渔港综合评价指标体系（图1），为后续实证研究提供理论依据。

Figure 1.  Construction of evaluation index system of Hainan EFP

基于熵权的TOPSIS^[24]法采用客观的评价方法来计算权重，同时还保留了TOPSIS方法的优点。

（1）设海南生态渔港综合评价有m个被评价对象（渔港）$ {{C}}_{1},{{C}}_{2},\cdots {{C}}_{{m}} $和n个指标$ {{F}}_{1},{{F}}_{2},\cdots ,{{F}}_{{n}} $，决策矩阵$ {\mathrm{A}\left({{C}}_{{i}{j}}\right)}_{{m}\times {n}} $为：

其中，$ {{C}}_{{i}{j}} $是对象$ {{C}}_{{i}} $在指标$ {{F}}_{{j}} $下的取值（i=1, 2, $\cdots, $ m；j=1, 2, $\cdots, $ n）。

（2）对各指标进行归一化，如第j项指标下第i个对象指标值的相对比重$ {{P}}_{{i}{j}} $，$ {{A}\left({{C}}_{{i}{j}}\right)}_{{m}\times {n}} $规范化后形成矩阵$ {{B}\left({{P}}_{{i}{j}}\right)}_{{m}\times {n}} $为：

（3）利用信息熵的原始计算公式（10）计算第j项指标的信息熵值（公式11）：

式中，${k}=\dfrac{1}{{\ln}{n}} > 0$，$ 0<{{P}}_{ij}<1 $，${\displaystyle\sum }_{{i}=1}^{{n}}{{P}}_{ij}=1$。

式中，$ {{e}}_{{j}} $为第j项指标的熵值，其取值范围是[0, 1]。

（4）利用公式（12）计算第j个指标的差异系数$ {{G}}_{{j}} $：

由式（12）可知，对于给定指标，评价指标值的差异性系数越小，对应的熵值越大，当指标值完全相同时，即熵值等于1。这里各指标的权重可定义为$ {{X}}_{j} $，通过公式计算得到，对应的熵权矩阵为式（13）：

由于各因素的重要性不一样，因此考虑其熵权，需将规范化数据赋予权重，构成加权规范化矩阵。

（5）建立标准化的指标矩阵V：

（6）理想解和负理想解的确定，通过式（15）进行计算：

式中，i=1, 2, $\cdots, $ m；j=1, 2, $\cdots, $ n；j属于效益型指标集，k属于成本型指标集，$ {{s}}^{+} $为效益型指标的理想解；$ {{S}}^{-} $为成本型指标的负理想解。

（7）计算评价对象与理想解和负理想解间的距离，如公式（16，17）所示：

式中，$ {{d}}_{{i}}^{+} $和$ {{d}}_{{i}}^{-} $分别为理想解和负理想解的欧氏距离，$ {{X}}_{j} $为各指标的权重。对于评价对象与理想解的相对接近程度$ {{R}}_{{i}} $，可通过式（18）计算得到，所得值即为评价得分：

式中，$ {{R}}_{{i}} $值反映了偏离负理想解的程度，因此值越大评价结果越优。

研究对象为海南的6个重要渔港，分别为：东方市八所渔港（D1）、儋州市白马井渔港（D2）、三亚市崖州渔港（D3）、文昌市铺前渔港（D4）、临高县武莲渔港（D5）、琼海市潭门渔港（D6）。各渔港生态指标数据来源同表1，具体数据见表3。

利用公式（7～9）对表3进行计算，可得标准化矩阵。再根据熵权法的基本原理，利用公式（10～13）进行计算，可得熵权值（表4）。利用熵权矩阵和标准化矩阵，得到带权的生态渔港标准决策矩阵。22个评价指标中权重较重的有X212，X221，X222，X223，X313，X321，X323，这些指标对于评价各渔港的生态性有较高的影响，而其他指标所占权重的比重相对较小，对评价结果的影响力也相对较小。因此，指标的选取以及待评价指标的权重对评价结果的影响起着关键作用。

当获得带熵权的生态渔港标准决策矩阵后，此时根据TOPSIS方法的要求，对指标进行正逆向判断（表5）。运用公式（15～18）对表3进行计算，最终得到基于模糊数和熵权TOPSIS的综合评价结果（表6）。

笔者通过文献分析法、专家法和实地考察，从生态文明和绿色发展的角度出发，经过指标的筛选、分层、过滤等步骤，构建了1套由3个层次、22个指标组成的生态渔港综合评价指标体系。同时，采用兼顾正负型指标的TOPSIS方法构建了评价模型，通过该模型对海南省6所渔港进行了实证分析。

（1）该指标体系的构建是基于学术界关于生态渔港的权威观点，借鉴港口权威机构发布的高频指标，兼顾专家的意见形成的，具有较高的科学性及合理性。

（2）通过对海南省6所渔港进行实地调研，运用本研究所构建的评价模型进行了实证分析，得出各渔港的生态性排名情况，其中三亚崖州中心渔港排名第一，其他依次是白马井中心渔港、临高武莲渔港、琼海潭门渔港、文昌铺前渔港和东方八所渔港。

根据海南大学国际一流渔港规划科研团队调研报告，海南省现有渔港生态建设情况如下：首先，三亚崖州中心渔港为三亚市政府科学规划指导下在崖州湾科技城管辖区新建成的现代化渔港，设施齐全、经济区逐步完善，生态建设水平较高；其次，儋州市白马井中心渔港，依托洋浦经济开发区形成特色渔港经济区，比较注重生态发展；而后是武莲渔港和潭门渔港，虽然其规模较大，但后方经济区发展不足，难以保持生态发展；最后是铺前渔港和八所渔港均为老旧渔港，在政府规划下准备投资重建。本文评价结果与上述调研报告结论基本吻合。

虽然本研究在生态渔港的评价研究中做了探索性尝试并得到了相应成果，可为后续生态渔港相关研究提供借鉴，但仍存在诸多问题。比如借鉴的生态港口指标具有普遍性，在生态渔港评价中不能突出渔港的特征，因而需到其他沿海地区渔港进行深入调研，并获得相应的数据，以完善生态渔港的评价指标体系。