基于GM(1,1)模型的北京林业产业结构发展趋势研究

余亚亮，李宇佳，刘笑冰

(北京农学院经济管理学院/北京新农村建设研究基地，北京102206)

林业具有生态、经济、固碳、保健、美化等多种功能，在人类社会历史发展的过程中发挥不可替代的作用[1]。北京作为中国的文化、政治、国际交流中心，林业是北京的生态建设、首都的生态安全、社会经济可持续发展中重要的一环[2]。为了能够对北京市的林业发展方向有一定的了解，通过对北京市林业三次产业产值2018—2027年的发展趋势做出预测，可以更好为该市制定林业政策提供一定的理论依据。

林业产业预测就是借助现有林业相关数据来分析和计算推测与了解未来林业的发展趋势[3]，邓聚龙[4]提出关于灰色预测的相关概念，经过多年的积淀，灰色预测模型已经在灰色系统理论中具有重要的地位。陈鹏宇[5]在对灰色模型研究中，对比四种改进方法的建模难度和拟合精度，提出GM(1，1)模型改进方法的应用建议，推荐采用白化方程参数重构法。林业本身就是一个非常复杂的灰色大系统，已经有学者将灰色预测模型运用到林业方向的发展预测，朱曼[6]用灰色预测对四川省林业产业结构未来几年的发展趋势进行模拟预测，为该省制定林业发展策略提供一定依据；李秋娟[7]运用灰色关联分析法,对中国林业产业结构进行分析，运用灰色预测对中国未来林业发展方向做相关预测。灰色系统是以已知的“不完全信息”为基础,通过对“不完全信息”生成、开发去重新认识和构建模型，从而可以对系统的行为和发展规律做出一定的描述[8]。灰色系统对数据的精度和分布规律没有特别严格的要求，较为简单易懂，本文将采用GM(1，1)对北京市的林业三次产业的发展趋势做出预测模型。

1 GM(1,1)模型建立

(1-1)

其中a,u为待定参数，将方程(1-1)进行离散化处理，可以得到：△(1)(x(1)(k+1))+az(1)(x(k+1))=u

(1-2)

其中△(1)(x(1)(k+1))为x(1)在(k+1)时刻的累减生成序列：△(1)(x(1)(k+1))=△(0)⎣x(1)(k+1)」-△(0)⎣x(r)(k)」=x(1)(k+1)-x(1)(k)=x(0)(k+1)

(1-3)

(1-4)

(1-5)

将(1-5)式展开得

(1-6)，

(1-7)

(1-8)

(1-9)

(1-10)

2 基于GM(1,1)模型的北京林业三次产业产值预测

2.1 林业三次产业的数据来源

在经过查阅中国林业统计年鉴后，得到北京市2008—2017年林业三次产业值情况[9](表1)，目前北京以林业第一产业为主导产业，林业第三产业比重逐年上升。分别将第一产业、第二产业、第三产业带入GM(1,1)模型中，进行相关预测。

对表1中的数据序列K1、K2、K3进行累加生成数列对应的曲线，可见都接近指数曲线(图1)，满足使用GM的条件。

表1 2008—2017北京市林业三次产业产值Tab.1 The OVFIs in Beijing during 2008-2017

注：资料来源于《中国林业统计年鉴2008—2017》

Note: the data are from“China Forestry Statistical Yearbook 2008-2017”

图1 累加数列曲线图Fig.1 Curve of the cumulative sequence of the OVFIs

2.2 林业三次产业数据的级比平滑检验

设δ(K)=X(K-1)/X(K)，K≥4。通过级比平滑检验要求δ(K)∈[0.1353，7.389],若模型通过检验，即表明可对x(0)数列使用GM(1,1)模型进行预测[10]。

通过计算获得δ(K1)=(0.480028371，0.650262755，0.705182777，0.737998963，0.785112717，0.81367706，0.878883055，0.889082357，0.891745968)

δ(K2)=(0.646518179，0.760828276，0.820096893，0.831970267，0.9749129，0.908103566，0.938019963，0.998212825，0.99651168)

δ(K3)=(0.502523036，0.659619427，0.668139327，0.842308591，0.919809736，0.870482958，0.854069088，0.840090953，0.89007468)

δ(K1)、δ(K2)、δ(K3)通过级比平滑检验，可以对北京市的第一产业、第二产业、第三产业做相关预测。

2.3 林业三次产业的产值预测与精度检验

2.3.1 精度检验 对GM(1,1)模型精度与通过性进行检验，在对数据进行整合之后，检验其精度，使用相对残差Q、方差比C、关联度E0、小概率误差P0，作为模型精度检验的指标[11]。GM(1,1)模型已经通过1级精度检验，该模型可以用来预测北京市2018—2027年林业三次产业产值的发展趋势(表2)。

表2 2018—2027北京市产业预测相对误差检验Tab.2 Relative error test of the forest industries in Beijing during 2018-2027

2.3.2 林业三次产业预测计算结果 通过表3的白化方程和时间响应式对北京市2018—2027年间的林业三次产业产值的发展变动情况进行预测。

表3 预测的北京市林业三次产业产值、产业总产值白化方程和时间响应式Tab.3 The whitening equation and time response formula for the OVFIs

在2018—2027年中北京市的林业总产值仍将继续平稳增长。林业第一产业呈现稳步上升趋势，而且上升趋势最大，到2023年产值将突破200亿元，到2027年将达到223.3亿元，林业第一产业将始终作为主导产业带领北京市林业向前发展；林业第二产业的发展远远不如林业第一产业，第二产业的发展，到2019年跌破0.1亿元，为了提升北京市城市环境，林业第二产业的发展在逐步减少，到2027年减至0.01亿元，林业第二产业的减少有利于促进城市环境的发展；林业第三产业的增幅在逐渐增大，占比逐年上升，北京市林业第三产业已经由简单的森林旅游逐步发展为林业旅游、林业生态服务、林业休闲服务和林业产业的跨界融合等产业协同发展，林业第三产业已经由单一的产业逐步发展成为多元化的供给，可以给社会提供多层次、多方位的产品服务，到2025年产值有望达到50亿元，且一直有增长的趋势，具有广阔的发展前景(表4)。根据《北京城市总体规划(2016—2030)》和《北京市“十三五”时期园林绿化发展规划》，北京市重点关注生态环境，加大对林业种植、平原造林的投入，第一产业的持续增长是对北京生态需求的必然要求。第二产业对北京环境、资源等损害较大，受到北京市整体规划的制约，减少第二产业的发展是对缓解北京非首都功能的必然要求。近年来的生态旅游、休闲农业等项目发展势头良好，促进林业第三产业进一步发展。综合考虑北京地理位置优越、良好的制度保障、资本与技术的集聚、较大的消费环境，北京有能力和信心推动林业产业的集群式发展，北京市林业产业将推动北京市的社会、经济和生态进一步发展。

表4 2018—2027年北京市林业产业产值预测Tab.4 Forecast of the OVFIs in Beijing during 2018-2027

3 结论与建议

经过对北京市2008—2017年10年间林业三次产业产值的数据整理和分析，对三次产业分别建立GM(1,1)模型，通过各项检验对模型精度进行确定，对北京市2018—2027年的三次产业进行动态预测。北京市2018—2027年，由于造林工程、森林覆盖率增大等原因，第一产业将持续稳步增长，并且第一产业在2018—2027年中仍然会占有较大比重；由于北京市独特的区位特点，为了缓解非首都功能，第二产业所占的比重和发展趋势小于第一产业和第三产业，因此林木制造业等产业比重较低并且将持续下降；第三产业在2018—2027年将持续缓慢上升，但发展速度始终不如第一产业迅猛，占比不如第一产业。

随着中国经济持续快速增长，人民越来越追求更加健康的生活方式，对林产品的需求越来越旺盛。建议北京市应当稳固发展第一产业，首先大力发展公益生态林的建设，建设更加绿色的首都；其次加大经济林的投入，使其为北京的经济做出贡献；最后，推进北京林业的种植与采集一体化，适当发展林下经济、花卉种植、高端林果等产业，为北京市林业发展再添动力。在推进北京生态工程建设的同时，应当保持第三产业的稳步发展。首先，努力推进森林旅游给人们提供生态休憩体验等服务；其次，推进林业产业的跨界融合，给林业产业的发展拓宽更多的道路；最后，注重林业相关人才的培养，努力提升林业人才的整体素质。在现阶段，林业服务业将成为北京市未来林业第三产业的主要发展方式，应当加速发展森林旅游以及林业观光在内的旅游业。在发展林业第一产业、第三产业的同时，不能完全抛弃林业第二产业，也应当适度提升第二产业发展的新方向，做到第二产业能够促进北京林业产值的增长。北京市应当把目前林业的“第一产业、第三产业、第二产业”模式调整为“第三产业、第一产业、第二产业”模式，协同林业第三产业带动整个林业结构的优化，保证北京市的林业健康有序发展，让绿水青山变成金山银山。