刘大海， 纪瑞雪，仲崇峻， 王 晶， 刘 洋，陈 烨

（1.中国海洋大学，山东 青岛 266100；2.国家海洋局第一海洋研究所，山东 青岛 266061）

引 言

2009年《中华人民共和国海岛保护法》颁布实施，提出在海岛开发过程中应遵循“科学规划、保护优先、合理开发、永续利用”四项原则，防止盲目无序开发。海岛开发作为保卫国土安全、拓展发展空间的重要举措，对于统筹海陆发展，构建“第二海洋经济带”具有重要意义。海岛与海岸带及陆域地区相比，自然条件特殊，群聚分布特征明显，单个岛屿的开发往往会与临近岛屿及陆地产生显著的关联效应。因此，在海岛开发过程中，合理确定海岛开发时序，明确海岛功能定位，优化要素空间布局，对于科学开发海岛资源，大力发展海岛经济，充分调动海岛在海陆一体化建设中的带动作用具有重要的指导意义。

目前，世界各国都对海岛开发表现出较高的关注[1-3]。海岛开发涉及经济学、地理学、生态学、环境学和国土安全学等众多领域（杨义菊，孙丽等，2011）[4]。海岛自身受自然、交通和政策等外部因素制约（毕远溥，刘明，2012）[5]，生态环境脆弱，生境条件复杂（Paul M.Gilliland，Dan Laffoley，2008）[6]。因此，加强海岛政策引导（Christopher House，Michael R.Phillips，2012）[7]，协调海岛开发与保护，积极开展海岛功能区划（刘大海，吴桑云 等，2011）[8]，为科学开发海岛资源提供切实可行的实现途径及制度保障（姜秉国，韩立民，2011）[9]，成为实现海岛经济可持续发展的必然要求。本文基于经济地理学中的增长极理论，通过基础模型构建和假设条件约束，对海陆空间布局优化问题中的岛群开发时序优化问题加以系统研究。

1 岛群开发时序优化的理论基础

当前，中国对海岛资源的开发利用程度较低，绝大多数海岛处于尚未开发的原始状态，这一方面是由于海岛自身交通不便、淡水资源匮乏，不利于开展生产活动，另一方面与当前海岛开发需要的要素资源相对稀缺[10]密切相关。海岛地理位置特殊，分布特征显著，除少数孤岛外，绝大多数岛屿呈现链状或环状的岛群式分布。岛群内部各岛屿之间虽有海域间隔，但部分岛屿的开发活动会辐射带动周围岛屿的发展，继而实现整个岛群的经济效益。因此，从一定程度上可以说，岛群开发是提高海岛资源利用效率，发挥岛群内部规模经济，实现海岛组团发展的有效途径。经济地理学中的增长极理论作为协调区域发展的经典理论，能够在海岛开发过程中指导人们科学选择岛群内部增长极，合理优化岛群内部开发时序，早日实现各岛屿以点带面、互利共赢的发展格局。

区域增长极理论最早由法国经济学家佛郎索瓦.佩鲁提出。所谓增长极，就是具有空间聚集特点的推动性经济单位的集合体。经济增长率先发生在增长极上，然后通过各种方式向外扩散，对整个经济发展产生影响[11]。增长极的形成受资源禀赋、区位条件、外部环境等众多因素影响。岛群的开发与聚集经济体具有极大的相似之处，岛屿开发过程中彼此之间的相互作用以及岛群整体综合效益的实现与区域增长极理论所论述的现象极为相似。在岛群开发过程中，通过科学论证，明确岛屿功能定位，合理选择开发时序，率先开发岛群中投入产出系数小、乘数作用大、对外扩散作用较强、拉动作用显著的岛屿，能够有效克服岛群自身区位、资源劣势，突破要素投入相对稀缺的瓶颈，以有限的要素投入在最短时间内实现岛群整体的最大效益。

2 岛群开发时序优化的基础模型构建及方法研究

2.1 岛群开发时序优化研究的总体思路

岛群开发时序优化的最终目标是实现其整体效益的最大化。根据经济地理学中的增长极理论，在岛群开发过程中，率先被开发的岛屿往往会成为增长极对岛群中的其他岛屿产生影响，因而不同的开发时序会使岛群的整体效益产生显著差别。现实中的岛群多呈现不规则分布，为理论研究和模型构建带来了一定困难。在此，将研究对象假定为均质均匀分布的若干岛屿（以九个岛屿为例，分布如图1），并将每个岛屿抽象为点，基于经济地理学中的增长极理论，以岛屿开发过程中彼此间存在的辐射扩散作用为前提，通过岛群开发时序优化模型的建立，科学模拟岛群开发过程，并对其开发过程中存在的时空优化问题进行了系统的理论探索和方法研究；在此基础上，增加海岛异质性假设条件，以岛屿生态环境脆弱性为例对基础模型加以扩展，最后，根据社会经济活动中普遍存在的循环积累因果原理，将时间变量引入其中，构建岛群开发时序优化的综合模型。

图1 “九岛模型”示意图Fig.1 Distribution of the islands in the“Nine-island Model”

2.2 岛群开发时序优化的基础模型构建

假设1：存在封闭岛群R，内部存在九个均质岛屿，分布如图1。

假设2：当前，岛群开发需要的初始要素投入有限，只能满足其中一个岛屿的要素需求，并使其成长为岛群内部的增长极。存在虚拟社会主体C，其初始要素投入为T。在一个研究周期内，增长极仅对距其最近的临近岛屿产生辐射扩散作用，且被辐射岛屿在该周期内产生的效益为原岛屿效益的D倍，即作用系数为D。

图2 岛群开发时序优化研究的整体思路Fig.2 The overall idea of the study on the time sequence optimization of the island group development

基于以上假设，建立岛群开发时序优化的基础模型（以下简称ITO-0模型）如下：

式中：v为初始投资开发点标号，r为年收益率。

此模型反映了岛群开发过程中初始增长极对临近岛屿的辐射扩散作用，并将实现岛群的整体效益最大化作为最终目标。其中，作用系数D作为反映岛群内部岛屿间相互作用的重要指标，其大小较为直观地反映了岛屿间的相互作用程度，且满足0＜D＜1。D的大小由包括岛屿空间距离、要素禀赋、生态环境脆弱性、国家相关政策等在内的诸多因素综合决定，且各因素可以作为自变量，通过与作用系数D建立函数关系，引入基础模型，实现对基础模型的拓展。上式中的l、c、e便分别代表岛屿空间距离、要素禀赋、生态环境脆弱性等影响因素。鉴于图1中的九岛均质，且其分布呈现高度的对称性特征，在此，分别选取九岛中的O、A1、B1三个岛屿作为初始要素投入点（即初始增长极），对岛群开发的整体效益加以对比研究，结果如表1。

表1 选取不同岛屿作为初始增长极的岛群整体效益比较Tab.1 Comparison of the overall effectiveness of the island group with different initial growth poles

由表1中的总效益比较可得，率先开发位于九岛中心的O点所产生的辐射扩散效应最大，岛群开发的整体效益最高，B1点次之。因此，在假设1、假设2成立的条件下，可按照O、B、A的顺序对岛群R加以开发。

2.3 基于生态环境异质性假设的岛群开发时序优化方法示例研究

ITO-0模型从理论角度提出了岛群开发时序优化的基本方法，并对模型中具有关键作用的作用系数D的决定方法进行了简单阐述。现实中，影响系数D的最终确定可能需要复杂的实地考察及模拟实验，这为模型方法的应用增加了一定的难度。鉴于生态环境保护在岛屿开发过程中的重要性，在此，以岛群内部岛屿生态环境脆弱性因素为例，对基础模型加以拓展，并对岛群开发时序优化的具体方法进行示范研究。

式中：v为初始投资开发点标号，r为年收益率。

此时，以O、A1、B1三点作为初始要素投入点的岛群总体效益如表2所示。

表2 不同开发时序下的岛群总体效益比较Tab.2 Comparison of the overall effectiveness of the island group with different time sequences of development

比较可得，在引入岛屿生态环境脆弱性因素的ITO-1模型中，岛群开发时序优化问题变得更加复杂，不同岛屿生态环境脆弱性水平的差异会对岛群开发时序优化结果产生显著影响，如表3。

表3 不同生态环境脆弱性水平下的岛群开发时序优化Tab.3 The time sequence optimization of the island group development with different ecological vulnerability

以上研究通过构建以岛屿生态环境脆弱性为自变量的影响系数函数，对岛群开发时序优化问题进行了模型拓展和方法研究。同理，可将其他因素引入ITO-0模型，从不同角度对基础模型加以拓展。

3 引入时间变量的岛群开发时序优化模型完善

经济学家冈纳.缪尔达尔曾提出，社会经济制度是一个不断演进的过程，遵循循环积累因果原理[12]。岛群内部岛屿之间的辐射扩散作用并非单向，其开发过程中的循环积累效果同样显著。一个岛屿的率先发展会辐射带动周围岛屿，而被带动发展起来的岛屿又会作用于其他岛屿，并反作用于最初产生辐射作用的增长极，如此循环往复，岛群的整体效益可得到不断积累，并呈现螺旋式上升。该作用规律的存在，充分说明优化岛群开发时序对岛群长远发展的重要性和必要性。为简化研究，在暂且不考虑作用系数D的影响因素的前提下，将时间因素引入ITO-0基础模型可得如下拓展模型（以下简称ITO-2模型）：

引入时间因素后，岛群开发的整体效益计算变得尤为复杂，在此，仅考虑第二个研究周期末岛群的整体效益，计算结果如下：

表4 引入时间因素的不同开发时序岛群整体效益比较Tab.4 Comparison of the overall effectiveness of the island group with different development sequences after the introduction of the time factor

可见，随着研究时间和作用周期的增加，岛群的整体效益表达式也趋于复杂，但通过数学分析比较可以得出，率先开发O点的岛群整体效益最优，而A点最低。由此推测，在预测周期内，优先开发位于九岛中心的O点的整体效益与选取其他岛屿优先开发的整体效益相比，其差距有逐步增大的趋势，见图3。

综上，科学合理的开发时序，能够实现有限要素投入的收益最大化，并且这种开发时序优化所形成的发展优势会随时间增长日益凸显。

图3 不同开发时序下的岛群长期整体效益比较Fig.3 Comparison of the overall effectiveness of the island group with different development sequences in the long-term

4 结语

本文借鉴经济地理学中的增长极理论，对岛群开发过程中的时序优化问题进行了模型构建和方法研究。继ITO-0基础模型将岛屿的空间距离、资源禀赋、生态环境脆弱性等异质性因素通过函数构建引入模型后，ITO-2模型又通过时间因素的引入使模型愈加完善。在充分考虑现实中岛屿的非均质性及时间因素的基础上，建立岛群开发时序优化的综合模型（简称ITO-3模型）如下：

现实中，通过对目标函数的结果比较，便可依照岛群整体效益由大到小的次序确定岛群中岛屿的开发时序。因是首次建立岛群开发时序优化模型，模型拓展有限，未对岛群开发过程中各种复杂的随机因素一一探讨，且作用系数D的确定方法、各影响因素的权重等问题有待深入研究。这些不足之处将在今后的研究中加以体现。

通过以上研究可知，海岛资源不能盲目随机开发，也不能仅考虑岛群中某个潜力较大的岛屿，必须以追求岛群整体的长远效益最大化为目标，系统控制，科学规划；在开发过程中，应注意各种影响因素对岛群开发时序的影响，充分考虑包括岛群自身生态环境脆弱性因素在内的众多因素，在保护中开发，在开发中保护，注重发挥岛屿集聚分布所产生的规模经济效益，努力优化岛屿开发时序。通过合理的统筹规划和空间布局，早日实现海岛开发过程中多岛联动、共同发展的理想格局。

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[5] 毕远溥，刘明，雷利远，等.辽宁海岛开发与保护对策的初步研究[J].海洋开发与管理，2012（3）：7-10.

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[10] 毕远溥，刘明，雷利远，等.辽宁海岛开发与保护对策的初步研究[J].海洋开发与管理，2012（3）：7-10.

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