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农业自动化技术论文 基于主成分分析法海东市农业现代化发展水平评价的研究

2018-12-12 14:11:10来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要:分析2000-2016年青海省海东市及其6各县域农业现代化发展历程,以相关数据为依据建立一个包括5个一级指标、15个二级指标的评价指标体系,通过运用主成分分析方法对青海省海东市及其6个县域农业现代化发展水平进行动态评价。结果表明,青海省海东市农业现代化发展水平的影响因素有以下几点:(1)海东市农业现代化发展水平中农业农业机械化和农业产业化是导致农业现代化发展水平的影响因素;(2)青海省海东市农业现代化发展水平存在区域间不平衡和基础发展水平的理想值和现实值差距大。因此,海东市农业现代化发展水平提升的对策有:(1)加大科学技术投入,提高生产技术水平;(2)顺应社会经济发展和人们的供给需求对象,调整产业结构,增加当地人们生活收入和提升生活水平。

  关键词:农业现代化;动态评价;主成分分析法

  农业是国民的基础,发展农业现代化是我国社会主义现代化建设的重要战略目标和促进经济健康发展的重要动力。农业现代化是指把落后的传统农业逐步改造成为世界先进水平的、可持续发展的现代化农业的过程。西部农业现代化建设将是我国现代化建设的“主战场”。海东市地处青海省东部的门户位置,东西紧邻兰州和西宁两大省会城市,但海东市也是青海省内一个特殊的区域单元,境内地形复杂,沟壑纵横,海拔在1650-2835m之间,总体地势西高东低。气候属高原大陆性气候,寒冷、干旱、日照时间长,太阳辐射强,昼夜温差大,年平均气温7℃,年平均降雨量345.4mm。由于山旱地面积大,地形、地貌、生态、降雨、热量条件等类型多样,非常适合发展具有高原特色的旱作农业。自古以来这里是青藏高原传统农业发展的集聚地既有特色的资源禀赋优势,同时也有传统农(牧)业的基础。海东市耕地占全省耕地面积总资源的37.9%,乡村从业人口占全省34.5%,因此,海东市农业现代化发展具有十分重要的意义。

  1 农业现代化发展水平指标体系构建

  1.1 指标分析方法

  国内学者对农业现代进行了大量的定量评价,在此基础上,提出了许多农业现代化发展水平的指标体系。主成分分析法是以统计数据为基础、筛选、简化指标体系典型的客观赋权方法,对变量较多、指标间有相互相关性的问题特别适用,具有权重确定客观、评价时不受各个指标间的相关性影响等特点。本研究选择基于主成分分析法对农业现代化发展水平进行动态评价,以解决各个指标间的相关性问题。

  1.2 评价指标体系建立

  构建指标体系是文章研究的重要部分,只有指标选取得当,才能发挥出评价的作用,反之,研究文章无意义,甚至对海东市农业现代化发展建设造成负面影响。本研究在借鉴许多国内学者研究此类方向结果的基础上,提出5项一级指标和15项二级指标组成的指标体系(见表1)。采用主成分分析法,对各指标进行数据处理。

  表1 青海省海东市农业现代化评价指标体系目标层一级指标二级指标计算方法海东市农业现代化评价指标体系农业机械化农机总动力(万千瓦)X1单位耕地面积用电量(千瓦时/公顷)X2用电总量/耕地面积农业产业化农作物的播种面积(千公顷)X3地区生产总值(万元)X4第一产业增加值(元)X5劳均肉类产量(吨)X6肉类产量/农业从业人员总数劳均粮食产量(吨)X7粮食总产量/农业从业人员总数支农支出占财政支出比(%)X8支农支出/财政总支出涉农贷款(万元)X9农业生产技术科学化农村常住居民可支配收入(元)X10普通中小学在校学生(人)X11工业企业数(个)X12农业信息化通电话村所占比重(%)X13农村电话用户/乡村户数境内公路铁路公里数(公里)X14农业产出水平土地生产率(%)X15第一产业增加值/耕地面积第一产业劳动生产率(%)X16第一产业增加值/第一产业人员总数注:数据来源于青海省统计局。

  2 基于主成分分析法的农业现代化发展水平评价

  2.1 主成分分析法的基本原理

  主成分分析法是在数据信息损失最小的情况下,通常降维把原来的多个指标转化为一个或几个综合指标,称为主成分。数学模型是:

  F1=a11ZX1+a21ZX2+…ap1ZXp

  F2=a12ZX1+a22ZX2+…ap2ZXp

  Fm=a1mZX1+a2mZX2+…a mpZXp

  式中:a1i,a2i…,a1m (i = 1,2,…m)为X的协方差阵Σ的特征值对应的特征向量,将原始变量通过标准化处理可以得到ZX1ZX2,ZXp在实应用中指标的量纲往往不同,所以计算前须先消除量纲的影响,将原始数据标准化。A =(aij)p×m =(a1,a2,…,am),Rai = λiai。式中:R为相关系数矩阵,λi、ai是相应的特征值和单位特征向量,λ1≥λ2≥…λp≥0。

  2.2指标原始数据及其标准化

  本研究以青海省海东市及其6个县域为研究对象,通过查阅2001-2017年的《青海省统计年鉴》,收集到海东市农业现代化发展指标评价体系中所需的各项基础数据(表2),有一些部分指标数据是经过简单计算得到。对其标准化,再运用SPSS19.0统计软件和EXCEL办公软件完成的,采用主成分分析法提取因子和基于特征值大于1的原则,根据贡献率大于85%则筛选主成分。根据数据完备性和研究需要,本文从以下两方面进行比较:(1)海东市各区域总体的横向比较(2000-2016);(2)各县域间的比较,选择2000-2014年的数据。

  表2 海东市农业现代化发展水平评价指标原始数据

  时间X1X2X3X4X5X6X7X8200081.7 0.03 216752358778 95334 0.10 0.63 0.06 200182.5 0.03 209807.3433263 99217 0.10 0.83 0.04 200288.5 0.04 201976491985 103997 0.13 0.80 0.01 200395.0 0.05 182827243890 112858 0.14 0.83 0.07 2004100.7 0.05 183416629289 123207 0.17 0.83 0.07 2005105.9 0.06 181885.9725292 152941 0.19 0.95 0.08 2006110.3 0.07 192293848241 159251 0.21 0.82 0.08 2007117.0 0.07 1935741018129 202243 0.23 1.05 0.11 2008122.0 0.05 2068171218174 244096 0.22 1.21 0.17 2009127.9 0.07 209804.21323471 251732 0.22 1.25 0.21 2010134.8 0.07 208503.11696037 358317 0.24 1.37 0.20 2011142.0 0.08 208424.22174959 403872 0.29 1.59 0.20 2012146.8 0.08 2068412718213 442946 0.26 1.60 0.21 2013149.6 0.09 202224.23339007 521098 0.26 1.56 0.21 2014155.8 0.09 204774.63687798 523501 0.26 1.59 0.17 2015158.2 0.09 3074423844226 532154 0.27 1.62 0.15 2016162.1 0.09 30816442281321 549712 0.28 1.63 0.16 时间X9X10X11X12X13X14X15X162000231456856 222234860.06 55990.93 0.18 2001545607585 242918740.08 58340.93 0.19 2002467458431 261512840.14 57850.93 0.22 2003616619353 257404800.14 65430.92 0.25 20046889710664 271372790.18 54700.58 0.29 20055441312153 260343810.19 73980.76 0.39 20066989113963 230900850.24 95860.93 0.41 20078262116391 249302900.23 77930.93 0.57 20088298919378 239689940.28 75830.92 0.64 200912309723060 2001971070.26 76050.92 0.65 201034028227480 2299941120.21 78730.93 0.92 201149902927447 222934800.23 100720.93 1.18 201292438531913 235905840.21 101990.93 1.31 201311768334514 2083851010.22 82862.70 1.52 20141312317508 1976251050.00 79432.66 1.53 201515209181962113361060.22 78122.64 1.57 20161786538944.92109781080.22 79902.73 1.62 进行主成分分析前,需要进行数据标准化处理以解决量纲的影响,本研究标准化处理,经过标准化后可以将原始指标转化为均值为0、方差为1的标准指标,处理结果见表3。各指标数据标准化后的相关系数见表4。

  表3 海东市农业现代化发展水平指标体系标准化数据

  时间X1X2X3X4X5X6X7X82000-1.491-1.7780.094-0.360-1.094-1.800-1.542-1.0172001-1.460-1.684-0.093-0.353-1.072-1.733-0.977-1.2752002-1.242-1.198-0.305-0.347-1.045-1.377-1.057-1.7402003-1.002-0.866-0.821-0.372-0.994-1.097-0.967-0.9352004-0.794-0.721-0.805-0.333-0.935-0.614-0.992-0.9272005-0.604-0.138-0.846-0.323-0.765-0.296-0.653-0.6812006-0.4430.004-0.566-0.311-0.729-0.011-1.005-0.7172007-0.1970.149-0.531-0.294-0.4830.284-0.366-0.3442008-0.014-0.628-0.174-0.274-0.2440.2050.0670.58120090.2010.165-0.093-0.263-0.2010.2090.1661.21120100.4540.418-0.128-0.2260.4080.4960.5111.00920110.7170.812-0.131-0.1780.6691.3271.1211.02020120.8930.982-0.173-0.1230.8920.7701.1331.18320130.9951.087-0.298-0.0611.3380.7721.0191.24720141.2221.099-0.229-0.0261.3520.7601.1180.59720151.3101.0852.540-0.0101.4020.9221.2050.36820161.4531.2122.5603.8531.5021.1841.2200.420时间X9X10X11X12X13X14X15X162000-0.679-0.987-0.456-0.447-2.316-1.383-0.481-1.1102001-0.540-0.9090.460-1.418-1.955-1.222-0.478-1.0912002-0.575-0.8191.283-0.609-0.868-1.255-0.479-1.0472003-0.509-0.7211.101-0.932-0.927-0.734-0.489-0.9932004-0.477-0.5811.720-1.013-0.321-1.472-0.920-0.9062005-0.541-0.4221.232-0.852-0.137-0.146-0.701-0.7362006-0.473-0.229-0.072-0.5280.7651.359-0.482-0.6932007-0.4170.0300.743-0.1240.6490.126-0.482-0.4122008-0.4150.3490.3170.2001.390-0.019-0.490-0.2662009-0.2380.742-1.4321.2511.010-0.004-0.489-0.24920100.7191.213-0.1121.6560.3110.181-0.4850.23420111.4191.210-0.425-0.9320.5461.694-0.4870.71120123.2951.6860.149-0.6090.2161.781-0.4860.9402013-0.2621.963-1.0690.7660.3380.4651.7621.3392014-0.202-0.917-1.5461.0890.3930.2291.7071.3502015-0.110-0.844-0.9391.1700.4440.1391.6851.41620160.007-0.764-0.9541.3320.4620.2611.7951.511

  表4 海东市农业现代化发展水平各指标标准化后的相关系数矩阵

  指标成份123X1.058.053.064X2.090.034.037X3-.038-.142.341X4.020-.236.367X5.056.001.126X6.101.055-.004X7.102-.013.084X8.071.177-.131X9.370-.420.145X10.182.070-.219X11.118-.275.036X12-.200.414-.106X13.002.287-.217X14.231-.106-.020X15-.127.117.164X16.064-.016.1362.3 海东市2000-2016年农业现代化发展整体评价

  首先,利用SPSS22.0统计分析软件,对原始指标数据进行标准化处理,然后进行KMO和Bartlett检验,以海东市总体各项指标为例,结果见表2。KMO值为0.698,接近1,适合做主成分分析。检验结果中Sig值为0.000小于显著水平0.05,因此拒绝原假设,说明变量之间存在相关性,因此本研究数据适合用主成分法进行分析。计算各主成分的特征值、方差贡献率和累计贡献率(表见6),提取特征值均大于1的几个成分作为主成分,再次通过成分矩阵(见表6)确定每个主成分中具有影响力的指标变量。提取了3个主因子,方差贡献率分别是33.660%、26.937%、24.658%,累计方差贡献率为85.255%。根据因子载荷矩阵(见表6)的信息,F1在X1、X2、X5、X6、X7、X8、X16有较大载荷,并命名为农业机械化与农业产业化因子;F2在X3、X4、X10、X14、X15有较大载荷,并命名为农业信息化与农业产出水平因子;F3在X9、X12有较大载荷,并命名为农业生产技术科学化因子,其他因子为潜在因子。

  表5 海东市农业现代化发展水平指标的解释总方差检验结果

  成份初始特征值提取平方和载入旋转平方和载入合计方差的 %累积 %合计方差的 %累积 %合计方差的 %累积 %19.93262.07762.0779.93262.07762.0775.38633.66033.66022.69816.86178.9382.69816.86178.9384.31026.93760.59731.0116.31785.2551.0116.31785.2553.94524.65885.255

  表6 海东市农业现代化发展水平的成分矩阵指标成份123农机总动力(千瓦时).991-.035.012单位耕地面积用电量(千瓦时/公顷).951.083.024农作物的播种面积(千公顷).547-.663.277地区生产总值(元).474-.563.384第一产业增加值(万元).966-.138.085劳均肉类产量(吨/人).944.172-.009劳均粮食产量(吨/人).969.035.091支农支出占财政支出比(%).882.309-.183涉农贷款(万元).502.585.539农村常住居民可支配收入(元).506.727-.104普通中小学在校学生(人)-.734.265.278工业企业数(500万元以上,个).719-.343-.453农村电话用户所占比(%).692.298-.339境内公路铁路里程数(公里).722.514.155土地生产率(%).697-.599-.052第一产业劳动生产率(%).963-.134.106由解释的总方差表(表5)可得每个公因子的贡献率,各公因子综合反映能力的大小,对主因子进行加权, 根据个主成分F的权重=个主成分方差贡献率/累计方差贡献率,可知f1=0.395,f2=0.316,f3=0.285,综合得分评级模型为F=F1*f1 F2*F2+ F3*f3。通过计算得出青海省海东市2000-2016年和6个县域的农业现代化发展水平各成分的分级综合得分,结果见表7、8。

  表7 海东市农业现代化总体发展水平综合得分

  时间F1F2F3F2000-3.991-2.431-1.328-7.7502001-3.739-2.742-1.482-7.9632002-3.407-2.405-1.460-7.2722003-2.684-2.116-1.447-6.2472004-2.550-2.101-1.527-6.1782005-1.470-1.409-1.163-4.0432006-0.513-0.616-0.828-1.9572007-0.340-0.395-0.633-1.36920080.1730.181-0.415-0.06120090.9131.1310.0672.11120101.7161.1360.2863.13820113.2231.1150.4954.83320124.0541.0050.5665.62520132.7912.3901.3106.49020141.7942.2501.7075.75120151.8202.3582.3896.56720162.2132.6673.4598.339

  表8 海东市6个县域农业现代化发展水平综合得分时间地区海东市平安民和乐都互助化隆循化2000-7.750-7.732-5.865-12.958-9.714-7.436-9.4142001-7.963-7.498-5.977-11.326-8.459-7.489-10.2462002-7.272-9.283-5.240-9.606-7.251-7.551-8.9032003-6.247-7.526-4.861-7.800-5.650-5.994-8.0842004-6.178-7.237-5.335-6.950-4.320-7.087-5.0652005-4.043-4.600-3.866-4.290-3.036-2.040-2.5742006-1.957-2.786-3.663-3.885-1.185-1.422-2.8572007-1.369-1.023-2.375-1.145-0.2871.531-1.9762008-0.061-0.542-0.7441.0740.3920.4762.08320092.1111.8160.7603.1881.7940.6351.63320103.1385.1292.8226.0943.7203.6943.77520114.8337.1105.7659.1675.2446.9978.21020125.6259.0327.12410.8407.4858.4088.82520136.49011.8109.75513.00510.1288.53811.35220145.75113.33011.69914.59111.1408.74013.239图1 海东市农业现代化总体发展水平综合得分变动图

  图2 海东市六个县域农业现代化发展水平综合得分变动图

  F得分越高,表明该地区的农业现代化发展水平越高,F越低,则代表该地区的农业现代化发展较差。从表7和图1可以直接看出,西部大开发以来,青海省海东市农业现代化总体发展水平不断提高,综合得分从2000年的-7.750提高到2016年的8.339,农业现代化水平呈现出不断上升的趋势。并且在“十一五”期间的2009年,综合得分由负转正,实现了一个突破。刨析海东市6个县域从表8和图2可以看到,6个县域农业现代化发展水平综合得分到2009年全部由负值转为正值,在进入“十二五”以来,青海省响应国家政策,重视“四化”发展,海东市的农业现代化水平综合得分取得明显提升,截至2014年数据发现,海东市总体综合水平相比其他6个县域提升较慢,农业现代化发展水平在发展过程中有一定的困境。

  3 青海省海东市农业现代化发展水平评价结论

  (一)海东市农业现代化发展水平各主要因素影响不同

  从表7可以看出,2000-2016年间3个主成分对海东市农业现代化发展水平贡献并不相同,其中农业机械化与农业产业化因子F1对农业现代化发展水平起决定性作用,其余的2个主成分贡献率值较小,总体呈现出较为稳定的发展趋势。以2014年可以看出,从图1中可以得出,海东市农业现代化发展水平6各县域中综合得分最高的是乐都县。

  从表7和图1所示,海东市农业现代化发展水平中农业农业机械化和农业产业化因子F1得分很少并出现下降趋势,是导致农业现代化发展水平的影响因素。这是由于海东市在走农业现代化发展道路中缺乏经济动力,城市对劳动者的拉力不够,同时政府对科技创新重视程度不高,致使科技对农业现代化发展水平的支撑不够。

  青海省海东市农业现代化发展水平存在区域间不平衡

  如表8和图2所示,2014年海东市的农业现代化发展水平综合得分最高的是乐都县为14.591,最低的为化隆县为8.740,差距为5.851,这说明各个县域间相差甚远,而且随着农业现代化发展的开发,这6各县域在经济、科学技术、产出水平等都有很大差异。

  (三)海东市农业现代化发展基础水平差异较大

  2014年,在海东市6个县域中,互助县的公路铁路里程数是1922.9公里,而平安县是378.3公里;农业机械总动力,民和县是46.8万千瓦,平安县仅7.5万千瓦;平安县的劳动生产率是2.24%,化隆县的则为0.84%;互助县的第一产业增加值是175114万元,平安县则为40357万元。从以上数据可以看出,海东市部分县域虽然地域广阔,但由于受自然环境、技术水平等影响,可开发利用的面积较小,开发的基础条件、设施等有限,所以一定要因地制宜的进行合理开发。

  4 海东市农业现代化发展水平提升的对策

  (一)海东市产业发展滞后、信息基础设施和传播体系不健全、信息资源匮乏制约了信息化发展同时在“引领”农业现代化发展进程具有一定的阻碍。通过舍饲、围拦、封育等措施,改良建设草地; 建立天然草地生态监测系统,实施退化、沙化、盐渍化草地生态治理工程,确保高寒草地生态系统的良性循环。政府在农业加大财政进行设施基础建设,提高农牧区物质装备水平,加快开发海东市光能、风能等可再生资源,为农业现代化提供新能源动力。

  (二)在推动农业现代化发展进程中,农林牧、种养加多层次产业或经营领域相互交织,这必然牵涉到农业产业结构调整和优化生产空间布局的问题。同时,由于海东地区自然资源禀赋、发展条件及发展阶段的不同,各县域在农业现代化发展中对于资金、技术、制度的利用效率存在较大的差距。所以在推进农业现代化发展进程中,应该调整各县域的战略方向和重点,如:将重点转移生态环境保护、优化大开发的空间布局等,形成优势、特色农业产业的良性互动局面,增强各县域间的竞争力,兼顾农、林、渔等部门的比例关系。

  5 结论

  在我国一些研究此类学者的基础上,结合青海省海东市农业现代化发展实际情况,构建了可以衡量海东市农业现代化发展水平的评价指标体系,包括了农业机械化、农业产业化、农业生产技术科学化、农业信息化、农业产出水平5个一级指标和16个二级指标。该指标的相关数据均可从青海省统计年鉴和海东市发展公报中获取,数据真实可靠。

  主成分分析法是以统计数据为基础,将多个变量通过线性变换以选出较少重要变量的一种多元统计分析方法。本研究选择主成分分析方法研究青海省海东市农业现代化发展水平评价模型的方式,评价结果与海东市农业现代化发展情况基本符合,说明该方法实施有效。

  利用主成分方法分析青海省海东市农业现代化发展情况进行评价研究,评价结果从海东市总体水平来看发展势头较好,刨析6个县域农业现代化发展水平普遍较好,虽然总体水

  平发展相对较落后,但从当地的实际情况看海东市6个县域的农业现代化也已经发展为一定规模。

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