行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
台灣都會區生態經濟效率評估之研究
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 100-2410-H-004-199-
執 行 期 間 ： 100 年 08 月 01 日至 101 年 07 月 31 日
執 行 單 位 ： 國立政治大學地政學系
計 畫 主 持 人 ： 劉小蘭
計畫參與人員： 碩士級-專任助理人員：張伊芳
碩士班研究生-兼任助理人員：陳盈峻
碩士班研究生-兼任助理人員：蔡杰庭
博士班研究生-兼任助理人員：沈育生
公 開 資 訊 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，1 年後可公開查詢
中 華 民 國 101 年 10 月 22 日
中 文 摘 要 ： 都會區規劃可有效地分配公共建設或服務資源，並能整合範
圍內不同都市之功能，以發揮範疇經濟效應，而且是實踐永
續發展的重要空間尺度。然都會區在以往的發展上，雖產生
不少經濟效益，但也消耗不少資源，並產生許多環境污染，
因此，如何在永續發展的框架中，综合地衡量都會區經濟效
益與環境生態的耗損，並給予建議改善之方向，乃是其中的
關鍵。
過去對於永續發展的評估方式包括永續指標、生態足跡、環
境空間等，但多缺乏環境與經濟之整合性評估，因而有經濟/
生態效率評估方式的產生。然過去經濟/生態效率之應用，多
聚焦於企業及產業上，甚少應用於都會區及都市的發展評估
中，再加上過去以比率分析或指標評比進行衡量的方式存在
許多缺陷，故本文採用可解決上述缺陷的資料包絡分析方法
進行都會區的經濟/生態效率評估，並以台北都會區作為例，
另外藉由 Tobit 模型的分析，找出影響台北都會區經濟/生態
效率的關鍵因子，以作為未來區域計畫修訂或都市通盤檢討
之參考。
本文建構一個以環境影響與資源消耗為投入，經濟發展為產
出的 DEA 模型，其實証結果顯示台北都會區內松山區、信義
區、中山區、中正區在經濟/生態效率上相對具有效率，且已
達最適規模水準。而 Tobit 的分析結果則顯示人口數、 工業
場所單位數、綠覆率與汽機車持有數，皆與經濟/生態效率呈
反向關係。
中文關鍵詞： 經濟-生態效率、資料包絡分析、Tobit 迴歸分析
英 文 摘 要 ： The metropolitan area is the important spatial scales
to achieve sustainable development. Formerly,
although the development of metropolitan area has
brought economical benefits, but also consumed a lot
of resources and produced environmental pollution.
Therefore, how to assess economical benefits and
environmental loss comprehensively and offer
improvable recommendations is key point in
sustainable development of metropolitan area.
In the past, the evaluation of sustainable
development included sustainability indicator,
ecological footprint, and environmental spaces. Most
of them lack of effective combining the aspect of
economic and environment, thus eco-efficiency been
proposed to solve this problem. However,
eco-efficiency has been focused on business and industry
formerly, seldom been applied on urban or
metropolitan area. Therefore, this research assesses
the eco-efficiency of metropolitan area by DEA and
analyzes its influential factors by Tobit model.
This research constructs the DEA model of output for
economical benefit and input for combining resource
and environment. According to the result of DEA,
Songshan, Xinyi, Zhongshan, Zhongzheng are
efficiency, and achieve optimal scale level. Another
result of Tobit model shows that population,
industrial unit, green coverage ratio, car and
motorcycle ownership are inverse relationship with
eco-efficiency.
Keywords:
前言
自工業化以來，人類在生產活動中大量消耗自然資源與能源，並產生許多污染， 而在所伴隨的都市化效應，以及強調經濟高度成長的影響下，使得此情況更形惡化， 直至 1972 年「The Limits to growth : a report for the Club of Rome's project on the predicament of mankind」一書所引發人口成長、工業化、污染及自然資源耗竭的問題討 論，才使得自然環境、資源及能源的議題逐漸受到關注，之後隨著永續發展概念的興 起，更產生了強永續(Strong Sustainability)及弱永續(Weak Sustainability)的爭論，然都會 區內的都市地區為人口及產業的聚集地，雖需要經濟活動以滿足人們消費之需求，但 也須確保都市內部及其周遭環境資源不遭受破壞(黃書禮，2000)，因此，都會區內的都 市便是傾向弱永續的發展型態，即自然資本與人為資本於某種程度上是可以相互替 代。
過去對於永續發展的評估方式包含永續指標的建構、生態足跡、環境空間等方式 (Lewis and Brabec, 2005；黃書禮與徐婉玲，2001；李永展與陳安琪，2001)，但此些指 標多是個別考量經濟與環境的影響，較缺乏環境與經濟間之連結。直到 1990 年代世界 企業永續發展委員會(World Business Council for Sustainable Development, WBCSD)提出整 合經濟發展和環境資源消耗的評估方式－經濟/生態效率(Eco-efficiency)後，才解決上述 之課題，而經濟/生態效率亦被視為有效的永續性衡量工具之ㄧ(Gutés,1996；Zhang et al., 2008；Economic and Social Commission for Asia and the Pacific, 2009)，然過去經濟/生 態效率之研究多聚焦於企業及產業層面，甚少應用於都會區及都市的發展評估上。 都會區在空間上包括了異營性系統的都市，以及自營性的環境生態系統，隨著都 市的擴張，雖然產生了經濟活動的效益，卻也消耗不少資源，連帶也產生不少污染， 因此，如何調和都市發展與環境生態的共存，並落實於都市發展政策及通盤檢討之 中，實為一重要之課題。而綜觀國內各都會區之發展，以台北都會區發展速度最快， 且發展程度最高，故以之作為本文的實證案例地區。 綜合上述，本文有別於過去僅從經濟發展效率或從生態環境影響評估角度考量都 會區發展，而是透過經濟/生態效率整體評估都會區的經濟發展效益，以及環境影響與 資源消耗的成本。另外，因過去衡量經濟/生態效率的方式多透過比率分析或指標評 比，不僅無法考量多投入多產出的影響，亦無法針對不同資料型態、不同單位變數進 行整體性的分析，同時也無法針對無效率者提供改善之方向及建議，因此，本文採用 可解決上述問題的資料包絡分析方法(Data Envelopment Analysis, DEA)進行都會區的經 濟/生態效率評估，並以台北都會區作為例。此外，更藉由 Tobit 模型，找出影響台北都 會區經濟/生態效率的關鍵因子，作為未來區域計畫修訂或都市通盤檢討之參考。
本文分為五部分，在本段敘述研究動機、目的、內容後，第二段進一步針對永續 發展及經濟/生態效率之內涵、應用與評估作說明，第三段則詳述研究設計之內容，包
括分析架構、衡量指標及分析方法等部份，第四段則說明實證樣本資料，以及相關的 實證結果，最後，提出本文之結論與建議。
永續發展與經濟/生態效率
(一)永續概念之發展
自世界環境與發展委員會(World Commission on Environment and Development, WCED)在「Our Common Future」提出永續發展概念後，其成為解決工業化與都市化所產 生課題的最佳途徑。為落實永續發展，須從都市或地區著手，也因此發展出永續性都 市的理念。永續都市是指一個都市長期增進其都市系統功能，具有改變社經、人口、 技術產出品質水準的潛力，雖然在演進中展現多變的安定與不安定及無常的跳動，但 可確保都市系統的長期運作(Nijkamp, 1990)；另外，永續都市具有兩個發展原則，分別 為機能與自我調節原則，以及最少廢棄物原則(Organization for Economic Cooperation and Development, 1990)。
永續發展的內涵包括經濟、社會、生態三面向，由於人類的社經活動常會消耗自 然資本，使其日漸減少，因此，永續發展概念中因對自然資本所採取的觀點不同，而 有強永續(Strong Sustainability)及弱永續(Weak Sustainability)之分，而兩者的差異則在於 自然資本能否為人為資本所替代(Dietz and Neumayer, 2010)。其中，強永續的論點為自 然資源所提供之生態功能及維生服務是難以被人為資本所替代，故自然資本的消耗率 應小於自然資本的再生率，以維持生活品質及生態的穩定度(Gutés,1996)；而弱永續的 主 張 為 自然 資 本與 人 為資 本 間 的替 代 程度 並 無明 顯 區 隔， 如 過去 Solow(1974) 、 Stiglitz(1974)等人提出自然資本與人為資本可完全替代的概念，只要人造資本的成長率 大於自然資本損耗率，且在總資本量沒有減少情況下，則可依目前的消費水準可以永 久持續下去(Gutés,1996；Garmendia et al., 2010)。 而永續都市的發展是在環境、社會、經濟間取得一平衡點，其間是容許相互抵換 與替代，故都市是傾向弱永續的發展型態，亦即自然資本可適度被人為資本所替代。 而自然資本與人為資本替代的效率性便可透過經濟/生態效率的概念來衡量。 (二)經濟/生態效率之意涵 經濟/生態效率(Eco-efficiency)之概念源自於 1970 年代的環境效率，後於 1990 年代 作為商業與永續發展間的連結，直到 1992 年由世界企業永續發展委員會提出，使得企 業界把過去視環保為支出的傳統觀念改變為資源使用效率及生產力的觀點(Zhang et al., 2008；Li et al., 2010)。
經濟/生態效率(Eco-efficiency)中字首的「Eco」可表示經濟(Economy)和生態(Ecological) 兩種意涵，「Efficiency」為經濟學中效率之意義，故經濟/生態效率即是有效率地使用 自然資源或生態資源，以滿足人類的需求，亦即創造更多福利，但使用較少的資源 (Mickwitz P. et al., 2006；Economic and Social Commission for Asia and the Pacific, 2009)。 因此，本文將經濟/生態效率定義為「在生產服務或產品時，盡可能的減少對於環境的 衝擊及所使用的資源，但不減損所欲達到的需求目標」。
另外，經濟/生態效率概念亦可透過經濟圖形分析，將經濟價值與環境影響狀態分 別為置於 X、Y 軸，將不同的發展情形分別考量，以圖形分析方式呈現發展過程中經濟 利潤與環境影響相互抵換的情形(Hahn et al., 2010；Hoffren and Apajalahti, 2009)。
(三)經濟/生態效率之應用
經濟/生態效率指標已被視為具公信的一項工具，該工具在一段時間內連結環境影 響和經濟的資訊，表達出明確、有系統且一致的意義(Caneghem et al., 2010)，故可作為 衡量永續性的工具(Zhang et al., 2008)。而經濟/生態效率指標於應用上，須遵循永續發 展原則，並將經濟結構納入考量(Economic and Social Commission for Asia and the Pacific, 2009)。
經濟/生態效率的應用範圍包括產業(Kharel and Charmondusit, 2008；Caneghem et al., 2010；Charmondusit and Keartpakpraek, 2010；Wang et al., 2011)、區域發展(Seppälä et al., 2005；Mickwitz et al., 2006)、住宅發展評估(Li et al., 2010)、運輸(Kuosmanen and Kortelainen, 2005)等層面。
在產業方面，工業所產生的經濟產值，常與環境影響成抵換關係，如同 Kharel and Charmondusit(2008) 與 Charmondusit and Keartpakpraek(2010) 之 分 析 結 果 ； 另 外 ， Caneghem et al.(2010)則提到可透過政府管制的方式，使生產量增加，卻同時減少了溫 室氣體、硫化物等污染之排放，而 Wang et al.(2011)亦提到可藉由施行較嚴格的環境規 範，來使經濟/生態效率值達到改善。 在區域發展方面，區域內資源的分配、產業產值和環境總體的關係亦為可作為生 態經濟評估的對象，如 Seppälä et al.(2005)將經濟/生態效率應用於區域，觀察區域發展 的經濟/生態效率，並整合生產過程中的上下游投入要素，以及對環境影響間之評估。 在住宅發展評估方面，由於都市住宅開發過程中自然資源和能源的無效率使用， 也會危害環境生態，因此，於都市內興建住宅時，工程中所耗用的資源以及所產生的 廢棄物之間的比率即可透過經濟/生態效率的計算，評估其效率之高低，並可透過資源 回收使用的增加，以及適當的增加樓高等方式來改善其效率(Li et al., 2010)。
在運輸方面，由於私人運具旅次所產生的移動性污染與石化能源的消耗，會造成 環 境 與 能 源 的 威 脅 ， 因 此 運 輸 的 永 續 性 逐 漸 受 到 重 視 。 Kuosmanen and Kortelainen(2005)分析芬蘭三個城鎮間，交通與環境影響間的效率性，結果顯示透過目 前的技術於減少排放是較難達成的。 (四)以資料包絡分析為基礎的經濟/生態效率研究 過去關於經濟/生態效率的分析上，多數採用指標評估的方式進行分析，而該方式 既無法同時考量多項投入及產出的聯合影響，亦無法針對不同資料型態、不同單位變 數進行整體性的分析，也無法針對無效率者提供改善之方向及建議，因此，在經濟/生 態效率的評估上存在許多侷限性。反觀，資料包絡分析(Data Envelopment Analysis, DEA) 可處理多投入多產出的評估問題，且無須預先設定函數形式及估計函數之參數，再加 上可處理不同計量單位之投入與產出要素，且無須預先設定權重，以及可提供組織相 關改善資訊，並能告知無效率應該減少投入或增加產出，以達到最有效之情況，故可 提供管理者擬定改善方案時決策的參考依據(Boussofiane et al., 1991；吳濟華與何柏 正，2008；Cooper et al., 2011)。 DEA 是發展自生產力理論，屬於毋須預先設立投入及產出項目間函數之無母數分 析方法。DEA 之效率衡量乃建構於柏拉圖最適境界效率之觀念，而 DEA 是利用數學規劃 於幾何空間上解釋資源被經濟地使用程度，並藉由選定投入及產出項目，建構效率前 緣邊界(efficiency frontier)，落在此邊界上之分析單元則是相對具有效率，而落於效率 邊緣線內則是相對無效率。另外，DEA 可藉由差額變數分析，提供無效率決策單元改 進的資訊，並透過增加投入或減少產出，以達有效率目標。 正因如此，DEA 不僅廣泛應用都市財政、經濟、管理等層面，近年來更逐漸被應 用於生態或環境效率的分析上(Korhonen and Luptacik, 2004；Kuosmanen and Kortelainen, 2005；Kortelainen and Kuosmanen, 2007；Hua et al., 2007；Zhang et al., 2008； Barba-Gutierrez et al., 2009；Meensel et al., 2010；Sahoo et al., 2011；Oggioni et al., 2011；Picazo-Tadeo et al., 2011；Picazo-Tadeo et al., 2012)。
歸納上述研究成果，可發現經濟/生態效率是一能同時整合經濟發展和環境資源消 耗的評估方式，亦為有效的永續衡量工具，但過去之研究多集中在企業及產業方面， 較少應用於都會區及都市的發展評估上。此外，在經濟/生態效率的分析工具上，DEA 因本身所具的優勢，近年來被廣泛使用，而本文亦採用 DEA 分析方法，並建構適合都 市經濟/生態效率之評估架構。 研究設計
(一)評估分析架構
鑒於過去相關研究並未提出具體可操作之評估架構，本文針對都會區經濟/生態效 率，建立一具體可操作之評估架構，詳如圖 1 所示。由於其具通則性，除能作為本研 究之分析架構外，更能適用於分析不同國家及不同尺度與類別下的各類都會區。
本分析架構中各步驟之內容包括：1.決策單元(decision making unit, DMU)之確定： 確定研究範圍，並決定都會區內欲進行評估的行政區；2.投入與產出指標選取：針對 反映都會區經濟/生態效率之「環境衝擊」與「資源消耗」投入項等指標，以及「經濟 發展效益」產出項等指標，進行相關資料的蒐集和選取；3.經濟/生態效率評估：透過資 料包絡分析方法，針對都會區的經濟/生態效率進行效率分析 1、參考集合分析與差額 變數分析；4.選取具經濟/生態效率之行政區：透過效率評估，產生並選取都會區範圍 內具經濟/生態效率之行政區；5.經濟/生態效率之影響因素分析：透過計量經濟中的 Tobit模式，針對都會區經濟/生態效率的評估結果進行影響因素之分析，試圖找出影響 都會區能否達到經濟/生態效率的關鍵成因；6.政策建議：根據經濟/生態效率評估及其 影響因素分析之結果，研擬相對應的政策及改善建議。 圖 1 都會區經濟/生態效率分析架構圖 1. 該效率分析係包括總技術效率分析、純技術效率分析與規模效率分析。 經濟/生態效率評估 總技術、純技術、規 模效率分析 參考集合分析 資料包絡分析 政策建議 選取具經濟/生態 效率之行政區 經濟/生態效率之 影響因素分析 Tobit 模式 經濟/生態效率投入與產 出指標之選取 投入項－ 環境衝擊 產出項－ 經濟發展效益 決策單元 之確定－ 都會區內 各行政區
(二)衡量指標 1. DEA 評估指標 本文以都會區的經濟/生態效率評估為主軸，衡量各行政區在人口與產業聚集的情 況下，所消耗的環境與資源成本，以及所產生的經濟效益間之關係，因此，本文將「環 境影響」與「資源消耗」作為投入項，並將「經濟發展」視為產出項，其相關指標整理 如表 1，至於其內涵則分別敘述如下： (1) 投入項 A. 環境影響 在環境影響面向中，以往經濟/生態效率的評估，多選取空氣污染、溫室氣體排放 量、廢棄物產出量(Zhang et al., 2008；Kharel and Charmondusit, 2008；Wursthorn et al., 2010；Charmondusit and Keartpakpraek, 2010；Caneghem et al., 2010)，以及優養化、溫 室效應(Caneghem et al., 2010)為指標，本文基於研究目的、指標的重要性與資料取得的 考量下，選取空氣污染中的總懸浮微粒、廢棄物污染中的垃圾產生量，以及廢水污染 中的污水排放量三類指標2 (A) 空氣污染 ，三類指標對環境影響的關係及衝擊說明如下： 空氣污染物質是由總懸浮微粒、臭氧、二氧化碳、二氧化硫及氮化合物所組成(王 俊傑，2008)，主要以總懸浮微粒和臭氧對環境的影響較大(潘慧芳，2004)。產業於燃 燒燃料生產時的空氣污染源包括落塵、總懸浮微粒、一氧化碳、二氧化碳，其易對環 境造成極大危害(鄭婷尹，2009)。因此，Wang et al.(2011)依據產業和所產生的影響變 動提出環境衡量指標，並以各產業單位產值之二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)及氮化合 物(NOx)排放量作為衡量。 本文基於空氣品質資料完整性，以及總懸浮微粒成因較為單純且佔空氣品質不良 污染物比重高(蔡怡君，2008；鄭婷尹，2009)，故選擇總懸浮微粒作為空氣品質代表指 標。 (B) 廢棄物污染 2. 環境影響各面向(空氣污染、廢棄物污染與廢水污染)中操作性指標選取之說明，詳述於之後 的內文中。
產品經由消費與使用後，最終也將產生廢棄物及其他有害環境污染物質，隨著都 市居住人口的增多，所衍生的廢棄物更會對都市週邊的環境與生態體系造成危害(黃書 禮，2000；黃書禮與徐婉玲，2001)；此外，都市及產業發展程度的高低亦會對垃圾量 產生正向關係(唐晨欣，2005)。 本文考量資料的可取得性，以及垃圾產生量與都市發展及產業狀態極具關聯性， 故選擇每年垃圾清運量作為廢棄物之衡量指標。 (C) 廢水污染 廢水的污染物質包括有機污染物、重金屬、清潔劑、廚餘等，由於污染物質進入 水體呈現綜合變化，因此評估指標包含有機污染物多寡的生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD)、化學需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)，以及衡量水中固 體 雜 質 的 懸 浮 固 體 (Suspended Oxygen, SS) ， 而 品 質 方 面 則 是 加 入 重 金 屬 、 溶 氧 (Dissolved Oxygen, DO)、氨氮(NH3-H)、氫離子濃度指數(PH 值)、大腸桿菌等(行政院主 計處，2008)。 許多研究指出二級產業所排出的工業廢水，以及一般家庭所排放的生活污水會對 河川水質造成污染(任家弘等人，2004)。 由於環保署水污染監測時期較晚，且資料量較空氣污染面向不齊全，再加上若根 據河川流域分析則可能出現污染情形於流域間產生差異而失去其真實性，因此，本文 選擇生活污水排放量作為廢水污染之衡量指標。 B. 資源消耗 都市中個人、家戶及產業各式各樣活動都將耗用資源，如水資源、電力、天然氣 等，以往研究將用水量(徐嫚君，2006；Charmondusit and Keartpakpraek, 2010；Kharel and Charmondusit, 2008；吳宓珊，2008)、電力(徐嫚君，2006；徐森雄等人，2007；林 世強，2007；Zhang et al., 2008；吳宓珊，2008)分析產業資源耗用情形，以及都市不同 期間效率值與生產力之變化，如徐森雄等人(2007)分析都市化現象，導致用電量和都市 氣溫之影響有高度相關聯性；吳宓珊(2008)將都市用水量與用電量作為衡量都市活動消 耗資源的指標，並證實此二類變數為影響台灣主要都市環境發展效率的因子。此外， 土地亦為一種稀少且特殊的資源，不僅承載各式活動，更為都市發展的基礎(林英彥等 人，1998)，而依其使用別之差異而具有不同之功能，如作為產業使用，便是各類經濟 發展的生產要素(林森田，2008)。
承上述，基於研究目的及指標的代表性，本文選取用水量、用電量與土地面積作 為衡量資源消耗的指標，但侷限於目前政府所建置的資料內容，故以生活用水量、生 活用電量，以及二、三級產業使用的土地面積作為上述的替代衡量指標。 (2) 產出項 A. 經濟發展 都市中經濟活動為滿足人們生產、消費及分配需求，人們及產業活動的聚集創造 產值也提供就業機會，過去關於評估都市經濟活動的相關指標包括產業產值、產業產 值間之比例、資源消耗量與產值間比例等，如服務業佔 GDP 比例(葉俊榮與施奕任， 2005)、污染性產業產值佔製造業產值比例(葉俊榮、施奕任，2005)、工業用水量占工 業生產價值比例(劉錦添等人，2005)。此外，產業就業員工數、勞動生產效率亦為重要 指標(劉錦添等人，2005；吳宓珊，2008)。 因此，基於研究目的與資料的可得性之考量，本文選取 二 、 三 級 產 業 就 業 員 工 數、二、三級產業產值與二、三級產業就業員工薪資作為衡量經濟發展的指標。 2. Tobit 迴歸變數與假說研提 都會區內各行政區之經濟/生態效率，主要是綜合衡量各行政區經濟發展產出效益 與環境及資源成本投入間的關係，而其影響成因可分別由都市規模、自然環境條件、 產業發展程度與運輸條件四個面向作探討，其影響變數整理如表 2 所示。 在都市規模的面向中，因指標代表性的考量及可取得資料的限制，便以人口數作 為其衡量指標。當人口數增加時，需要更多的土地以供承載，需要更多的能源以供使 用，如此不僅對環境承載與資源消耗造成極大威脅，也易因過多人口造成都市發展規 模的不經濟，阻礙經濟的發展，進而使得經濟/生態效率降低 (Capello and Camagni, 2000；Camagni et al., 2002；Hasse and Lathrop, 2003；Mindali et al., 2004；Berke et al., 2006；Gueralp and Seto, 2008)，因此，本文假設當人口數愈多，會使得經濟/生態效率 減低，亦即兩者呈反向關係。
在產業發展程度的面向中，因指標代表性的考量及可取得資料的限制，以 工 業 的 場所單位數作為其衡量指標。當工業的場所單位數增加時，雖會消耗更多的土地及資 源，對自然及生態環境造成危害(Barney, 1991；Russo and Fouts, 1997； Aragon-Correa, 1998；Ravetz, 2000；任家弘等人，2004)，但同時亦會增加產業產值，促進經濟發展， 故與經濟/生態效率之關係是為正向或為反向，須視經濟產出效益與環境損失成本何者 為大，因此，本文假設工業的場所單位數與經濟/生態效率的關係為正亦可能為負。
在自然環境條件的面向中，因指標代表性的考量及可取得資料的限制，以綠覆率 3
在運輸條件方面，因指標代表性的考量及可取得資料的限制，以汽機車持有數作 為其衡量指標。當汽機車持有數愈高時，民眾愈傾向使用該種運具，而私人運具的使 用會產生移動性汙染，不僅使空氣汙染更嚴重，對環境生態產生負面影響，亦會危害 駕駛者及一般民眾的健康，此外，私人運具的使用亦會大量消耗石化能源，加速非再 生能源的短缺(Greene and Wegener, 1997；Roth and Kåberger, 2002；Black et al., 2002； Richardson, 2005；Steg and Gifford, 2005)，因此，本文假設當汽機車持有數愈高，會使 得經濟/生態效率減低，亦即兩者呈反向關係。
作為其衡量指標。當綠覆率愈高時，可節省土地資源，亦可保育自然及生態環境，避 免其遭受危害(Burgess et al., 1988；Givoni, 1991；McPherson, 1992；Simonds, 1994； Liisa, 1997；黃書禮，2000；Ravetz, 2000；Beatley, 2000)，但同時亦可能會造成部份產 業產值的損失，進而阻礙經濟發展，因此，與經濟/生態效率之關係是為正向或為反 向，須視經濟發展損失與環境保育效益何者為大，故本文假設綠覆率與經濟/生態效率 的關係為正亦可能為負。
(三)分析方法
1. DEA 效率評估技術
資料包絡分析是一種無母數效率前緣(non-parametric efficiency frontier)分析方法， 可用來評估多投入與多產出決策單元之相對效率。此方法運用實際可觀察之數據來選 擇投入與產出變數，利用數學規劃的技巧，建立一條相對最有效率的生產邊界線。位 於生產邊界上的決策單元，其效率值皆為 1，同時此決策單元並成為其他不具效率的決 策單位之前緣參考集合；而其他相對不具效率的投入(input)/產出(output)組合，會位於 生產邊界的下方，且被這條相對最有效率的生產邊界所包絡。這些不具效率的決策單 元，則就其分佈狀況給予其介於 0 與 1 之間的效率值。 而資料包絡分析涵蓋許多模式，包括了 Charnes et al.(1978)所建構用於衡量固定規 模報酬下(constant returns to scale, CRS)多項投入/產出之生產效率的 CCR 模式；Banker et al.(1984)所建構用於衡量變動規模報酬(variable returns to scale, VRS)之 BCC 模式；以 及加法模式、乘法模式、移動視窗、麥氏指數等等。因本文係處理橫斷面的效率問 題，故分別採用 CCR、BCC 等模式進行都會區內各行政區之效率評估。
在進行資料包絡分析時，除須選取適當分析模式外，更需處理 DEA 模式中投入導 向(input-oriented)及產出導向(output-oriented)之問題。所謂投入導向模式係在求取目前 產出下可能最小之適當投入量為何，而產出導向模式則在求取就目前投入之情況下最 大之可能產出量為何。在本文中，由於強調是在目前產出水準不變下，投入量的最小 化，亦即在維持現階段的經濟發展下，使環境破壞與資源消耗最小化，故於分析時所 用之 DEA 模式，如 CCR、BCC 等模式均以投入導向作為計算方式。 2. Tobit 迴歸分析 Tobit 迴歸屬於應變數受到限制的一種模型，其概念最早是由 Tobin 於 1958 年所提 出，之後由 Goldberger 首度採用(Greene, 2012)。 在進行影響因子探討時，須把 DEA 所計算出的各地區效率值作為應變數，但其值 域範圍介於 0 與 1 間，亦即任一 DMU 的效率值最大不超過 1，且最小不低於 0，故屬於 截斷資料，因此，若直接以效率值為被解釋變數建立計量模型，並利用一般最小平方 法(Ordinary Least Squares, OLS)進行迴歸估計，會因為無法完整地呈現資料，使得參數 估計是有偏且不一致的；但採用遵循最大概似法估計的 Tobit 模型則能有效地解決此問 題，故本文透過 Tobit 模型分析影響都會區內各行政區經濟/生態效率的關鍵因子。 本文所設定的 Tobit 模型如式(1)及式(2)所示，其中
y
i是由 DEA 所計算各地區的效率 值； * i y 是潛變量；xij是影響各地區效率值的影響因素；ε
i是誤差項；τ
1及τ
2則各表 示 * i y 設限時，y
i的指定值，本文此二值皆設定為 0。 i k j ij j ix
y
=
β
+
∑
β
+
ε
=1 0 * (1)
≥
=
<
<
=
≤
=
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(2) 實證分析 (一)樣本資料說明 1. 研究地區概述本文之實證案例地區以台北都會區為主，其包括台北市、新北市、基隆市內的 48 個行政區。台北都會區內土地面積共計 2,457.13 平方公里，人口密度 4為 2,808.27 人/ 平方公里，而其範圍內的都市計畫區面積共計 1,595.47 平方公里，都市計畫區現況人 口密度約為 4,159.89 人/平方公里，由於其都市化程度高，是一個值得探討的空間案 例。 2. 決策單元 在進行資料包絡分析時，本文以台北都會區內 48 個行政區作為決策單元(decision making unit, DMU)，其數量符合資料包絡分析中決策單元數量決定的經驗法則，亦即受 評的決策單元個數須大於投入項及產出項個數總和的二倍，以避免讓過多的受評單元 落在效率前緣上，喪失資料包絡分析的鑑別力。 3. 資料說明 (1) DEA 評估指標之資料說明 在投入及產出項的衡量變數皆為數值型態，各類衡量變數的單位可詳見表 1。另 外，因侷限於資料取得，故以 2006 年為進行評估的年期，而 DEA 衡量變數皆以 2006 年作為時間範圍。 在衡量變數的資料取得上，除總懸浮微粒是以現有監測站資料配合克利金法進行 推估外，其餘 8 類變數皆以次級資料搜集取得為主，其中，垃圾產生量及生活污水排 放量是透過各縣市統計資料庫與環保署網站取得；生活用水量則是整理自台灣地區民 國 95 年生活用水量統計報告(經濟部水利署，2006)與臺灣地區生活用水需求量之預測 推估與應用(經濟部水利署，2007)中之資料；而生活用電量則取自於台灣電力公司的一 般用戶電力使用量資料；另外，二、三級產業使用的土地面積、就業員工數、產業產 值及就業員工薪資則皆整理自行政院主計處 2006 年的工商及服務業普查報告。 (2) Tobit 模型影響變數之資料說明 在 Tobit 模型中各類影響變數皆為數值型態，各類影響變數的單位可詳見表 2。為 針對 DEA 效率值進行影響因素的分析，故各類影響變數皆以 2006 年作為時間範圍。 4. 人口密度中的人口數係以戶籍登記人口數為主。
至於在各類影響變數的資料取得上，除綠覆率是透過 2006 年國土利用調查計算所 得外，其餘變數皆以次級資料搜集取得為主，其中，人口數是整理自各縣市統計資料 庫及各縣市統計要覽等資料；工業的場所單位數則是整理自工商及服務業普查報告 (行 政院主計處，2006)；此外，汽機車持有數 5 (二)以 DEA 為基礎的經濟/生態效率分析 則綜整各縣市統計資料庫、各縣市統計要 覽與監理單位所提供之資料。 DEA 的經濟/生態效率分析結果中，包括效率分析、參考集合分析與差額變數分析 三部份，以下分別進行說明： 1. 效率分析
在 DEA 的效率分析中，包括總技術效率(Technical Efficiency, TE)、純技術效率(Pure Technical Efficiency, PTE)與規模效率(Scale Efficiency, SE)三種效率分析。其中，總技術效 率是經由資料包絡分析的 CCR 模式所求得之值，代表固定規模報酬下，某行政區所投 入的成本轉換成效益時，相對於所有決策單元的效率，其值介於 0 與 1 之間。而純技術 效率是由資料包絡分析的 BCC 模式所求得之值，代表變動規模報酬下，某行政區所投 入的成本與效益比較後的相對效率，其值介於 0 與 1 之間。至於規模效率是指目前行政 區的成本投入，以達最適化的效益產出的狀態，與達到最適規模報酬之投入產出狀態 作比較後的相對效率情形。 檢視整個台北都會區在經濟/生態效率上的表現，根據 DEA 的分析結果可知(表 3)， 具相對總技術效率者僅 8.33％，多數行政區處於相對無效率狀態，而在相對無效率的 行政區中，12.5％為高度相對效率者，52.08％為低度相對效率者。 而台北都會區內在經濟/生態效率上具有總技術效率的行政區有松山區、信義區、 中山區、中正區等 4 區(圖 2)，其亦符合弱永續的發展型態。此四區屬於都會區的核心 發展地區，不僅發展程度較高，而且聚集了中高程度以上的三級產業，使得其經濟效 益的表現較佳，另外，由於此四區的產業多非為污染性產業，以及聚居人口並非十分 眾多，使得其環境汙染與能源消耗皆較其他行政區佳。 上述具有總技術效率的行政區，同時亦具有純技術效率與規模效率。而在總技術 效率上相對無效率的行政區中，如士林區、石碇區、坪林區、石門區、平溪區、貢寮 5. 鑒於汽車與機車兩者在污染排放及能源消耗之差異，故統一以小客車當量作折算，在参酌交 通部運輸研究所(2002、2011)等研究後，將汽車的小客車當量設為 1，機車則設為 0.4。而汽機 車持有數便是加總汽車與機車的小客車當量數。
區、烏來區，因其具有純技術效率(圖 3)，故可知其無效率是肇因於規模的無效率，而 非技術的無效率。另外，由表 3 可看出，台北都會區內行政區的相對無效率多肇因於 規模的無效率。 另外，以規模報酬而言，台北都會區內的松山區、信義區、中山區、中正區達規 模報酬固定，表示已處於最適規模；其餘行政區皆呈現規模報酬遞增狀態，表示需適 度擴大規模，以提昇整體效率。 CRS 0 - 0.1 0.1 - 0.3 0.3 - 0.5 0.5 - 0.7 0.7 - 0.9 0.9 - 0.99 1 10000 0 10000 20000 Miles N E W S VRS 0 - 0.1 0.1 - 0.3 0.3 - 0.5 0.5 - 0.7 0.7 - 0.9 0.9 - 0.99 1 10000 0 10000 20000 Miles N E W S Scale 0 - 0.1 0.1 - 0.3 0.3 - 0.5 0.5 - 0.7 0.7 - 0.9 0.9 - 0.99 1 10000 0 10000 20000 Miles N E W S 圖 2 台北都會區經濟/生態效率 之 TE 分布圖 圖 3 台北都會區經濟/生態效率之 PTE 分布圖 圖 4 台北都會區經濟/生態效率之 SE 分布圖 表 3 不同效率值範圍內的行政區個數與比率 值域範圍 總技術效率 純技術效率 規模效率 個數 比率(%) 個數 比率(%) 個數 比率(%) 1 4 8.33 11 22.92 4 8.33 0.7-0.999 6 12.5 20 41.67 17 35.42 0.4-0.699 13 27.08 17 35.42 9 18.75 0-0.399 25 52.08 - - 18 37.5 2. 參考集合分析
參考集合分析主要是檢視，具相對有效率的決策單元被無效率決策單元作為改善 效率的參考對象與次數，若某一決策單元被其他決策單元參考次數愈多，表示其相對 有效率的穩健性愈強。 根據參考集合的分析結果，中山區被參考次數最多，高達 36 次；信義區次之，被 參考 27 次；而中正區與松山區則最少，分別被參考 5 次及 6 次。因此，相較於其他有 效率的行政區，中山區的效率穩健性最強，而中正區與松山區則最弱。 3. 差額變數分析 差額變數分析可就資源使用情形來提供改善的方向與程度，藉以瞭解決策單元與 效率目標的差距程度與改善空間的大小。其主要是利用折線線段連接各前置節點形成 效率前緣線，再以效率前緣線為標準，計算各投入及產出項的差額變數，若差額變數 出現在投入項，表示資源投入過多，須減少以達效率水準；反之，若差額變數出現在 產出項，表示效益或產出不足，須增加以達效率水準。 各行政區在資源投入的減少上，如總懸浮微粒方面，以五股區需改善程度最大； 垃圾產生量方面，以中和區需改善程度最大；污水排放方面，以板橋區、中和區、新 莊區需改善程度最大；用水量方面，以永和區、中和區、三重區需改善程度最大；用 電量方面，以板橋區、永和區、士林區需改善程度最大；二、三級產業使用的土地面 積方面，以萬里區、七堵區、石門區需改善程度最大。而在產出的增加上，如二、三 級產業就業員工數方面，以北投區、大安區需改善程度最大；二、三級產業產值方 面，以板橋區、三重區、新莊區需改善程度最大；二、三級產業就業員工薪資方面， 以新莊區、板橋區、三重區需改善程度最大。 另外，以行政區的改善而言，板橋區、永和區、三重區嚴重地偏離弱永續的發展 型態，是目前亟待改善的首要三個行政區，由於此三者發展已久，早已成為人口或產 業的集聚地區，對環境與資源使用上造成不少威脅，再加上全球化的競爭與轉業轉型 的影響，使得經濟未能持續地成長，因此，造成此三區的待改善的面向及程度為最 大。 表 4 差額變數分析結果摘要表 減 少 投 入 總懸浮 微粒 垃圾產 生量 污水排放 量 用水量 用電量 二、三級 產業使用 的土地面 積 增加 產出 二、三級產 業就業員工 數 二、三 級產業 產值 二、三 級產業 就業員 工薪資 行 政 五股區 中和區 板橋區 永和區 板橋區 萬里區 行政 區 北投區 板橋區 新莊區 南港區 士林區 中和區 中和區 永和區 七堵區 大安區 三重區 板橋區
區 永和區 三重區 新莊區 三重區 士林區 石門區 七堵區 新莊區 三重區 (三)經濟/生態效率影響因子之探討 為有效釐清影響台北都會區經濟/生態效率的因子，本文透過 Tobit 模式進行分析， 依據 LR 卡方值檢定所顯示的結果，表示 Tobit 模式整體配適度良好。另外，根據 Tobit 的分析結果(表 5)，顯示影響台北都會區各行政區經濟/生態效率之影響指標包括了人口 數、工業場所單位、綠覆率與汽機車持有數，亦即其關鍵的影響因子層面涵蓋了都市 規模、產業發展程度、自然環境條件與運輸條件。 在都市規模的面向中，當人口數增加時，會需要更多的土地及資源，也易造成都 市發展的不經濟，不僅對環境承載與資源消耗造成極大威脅，也會因不經濟的效應造 成經濟發展的阻礙，進而使得經濟/生態效率降低，而本文實證結果亦支持此結論。而 此一變數亦可證明板橋區、中和區等人口高度聚集的行政區，其經濟/生態效率表現不 佳的肇因。 在產業發展程度的面向中，當 工業的場所單位數增加時，會消耗更多的土地及資 源，亦會對自然及生態環境造成危害，但同時也會增加產業產值，促進經濟發展，因 此，與經濟/生態效率之關係是為正向或為反向，須視經濟產出與環境損失成本何者為 大，而本文實證結果，顯示兩者呈反向關係，亦即工業的場所單位數愈多，則使經濟 / 生態效率愈低。而此一變數亦可證明新莊區、三重區等多工業廠家的行政區，其經濟/ 生態效率表現不佳的肇因。 在自然環境條件的面向中，當綠覆率愈高時，可節省土地資源，亦可保育自然及 生態環境，避免其遭受危害，但同時也可能會造成部份產業產值的損失，進而阻礙經 濟發展，故與經濟/生態效率之關係是為正向或為反向，須視經濟發展損失與環境保育 效益何者為大，而本文實證結果，顯示兩者呈反向關係，亦即綠覆率愈高，則使經濟/ 生態效率愈低。而此一變數亦可證明雙溪區、平溪區等高綠覆率的行政區，其經濟/生 態效率表現不佳的肇因。 在運輸條件的面向中，當汽機車持有數愈高時，會較傾向使用該運具，並因此產 生移動性污染，對環境生態產生負面影響，同時也會消耗大量的石化能源，進而會使 得經濟/生態效率減低，而本文實證結果亦支持此結論。而此一變數亦可證明板橋區、 三重區、中和區等私人運具持有比例高的行政區，其經濟/生態效率表現不佳的肇因。 表 5 Tobit 模式分析結果表 係數 標準誤 t 值 P-value 截距項 0.7714703*** 0.1330779 5.80 0.000 人口數 -0.00000548** 0.00000202 -2.71 0.009
工業的場所單位數 -0.0001343*** 0.0000314 -4.28 0.000
汽機車持有數 -0.0000226** 0.00000717 -3.16 0.003
綠覆率 -0.5277885** 0.1560019 -3.38 0.002
估計標準誤 0.2144454 0.0230332
LR χ2(4) 37.09***
Number of observations: 48；uncensored observations: 44
left-censored observations (at crs≦0): 0；right-censored observations (at crs≧1): 4
結論與建議 都會區內的發展型態可以解構為人口、產業、環境及運輸在空間的分布及交互關 係，而其發展是否符合永續原則，一直是都市規劃所關注的焦點，本文試圖透過經濟/ 生態效率的觀點進行論證，並建立一套具體可操作的都會區經濟/生態效率評估架構， 以台北都會區為對象，透過資料包絡分析方法與 Tobit 模型進行實證後，提出以下之結 論及建議： (一)本文以都會區為對象，提出具體可操作的經濟/生態效率評估架構，並透過 DEA 將 經濟/生態效率觀點予以模式化，除可供相關單位作為規劃參考依據外，更可為無 效率的行政區提供改善方向及建議；另外，本文在經濟/生態效率指標選取上更具 綜合性與全面性，如在產出效益面向以經濟發展狀態考量為主，而投入成本面向 則以整合空氣污染、廢棄物、廢水的環境影響與資源消耗考量為主，進而使得經 濟/生態效率的評估結果更具全面性與實用性。 (二)本文的 DEA 實証結果顯示，台北都會區內松山區、信義區、中山區、中正區在經濟 /生態效率上相對具有效率，且已達最適規模水準。其中，以中山區的效率穩健性 最強，而中正區與松山區則最弱。另外，根據差額變數分析結果，發現板橋區、 永和區、三重區是目前亟待改善的首要三個行政區，其待改善的面向及程度皆為 最大。 (三)本文透過 Tobit 模式進行經濟/生態效率影響因子的實證，藉此瞭解影響台北都會區 經濟/生態效率之因子為何，以提供未來區域計畫修訂或都市通盤檢討參考之用。 其實證結果顯示人口數、工業場所單位數 、綠覆率與汽機車持有數等指標，皆與
經濟/生態效率呈反向關係，亦即人口數、工業場所單位數 、綠覆率與汽機車持有 數增加，皆會使得經濟/生態效率降低。 (四)本文因資料侷限性，僅是針對特定時間的經濟/生態效率分析，未來若資料允許， 可再進一步進行不同時間點的動態分析及比較；另外，本文在實證上以台北都會 區作為分析案例，未來可再蒐集國內外不同都會區的資料，進行分析及相互間之 比較。 (五)資料包絡分析方法及模式在近年來的發展蓬勃快速，未來可透過新的分析模式，進 行分析與評估，亦可進行模式間的優劣比較，以找出更適合的分析模式。 参考文獻
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