基于耦合模型的旅游经济与生态环境的协调性研究

基于耦合模型的旅游经济与生态环境的协调性研究
内容摘要：本文应用耦合模型，对我国19个重要城市旅游经济与生态环境的耦合关系程度继续测度，结果表明，19个城市旅游经济与生态环境的耦合关系的差异非常明显，这些城市的耦合性发展大致可分为五类，而且有一半左右的城市集中初步耦合型阶段。

从区域性角度对比可知，我国北方旅游经济发展的生态环境承载水平较差，这些城市在旅游经济发展过程中要特别注意处理好与生态环境的协调关系。

关键词：耦合模型旅游生态协调性
引言
旅游经济在一个城市的发展过程中扮演着重要角色，它是推动地区经济发展和城市化建设的重要选择。

从旅游业发展的特征来看，它极度依赖于当地的环境、资源等要素，因此在各城市旅游经济发展过程中，旅游经济与生态环境之间存在相互促进和相互制约的辩证关系。

生态环境的优劣将直接影响到一个城市旅游经济的平稳发展；而旅游经济的好坏也将制约生态环境的利用率，因此，处理好两者之间的关系，对推动一个城市乃至一个区域经济与生态可持续发展都具有重要意义。

学术界对两者关系的研究也成为一个热点，不同学者的研究结论也不尽一致。

在国外，Stephen（1992）从自然因素出发研究旅游经济对生态环境的影响，并发现旅游经济对生态环境的影响具有双面性；Wall和Wright（1997）从互动化角度讨论了旅游经济与生态环境之间的基本关系和影响机制，为以后的研究提供了一个新的视角。

国内研究旅游经济与生态环境的协调性的文献也层出不穷，如庞闻、马耀峰和唐仲霞（2011）采用耦合模型研究了陕西西安旅游经济与生态环境的协调发展关系；吴耀宇、崔峰（2012）利用协调度评价模型测度了江苏南京旅游经济与生态环境的协调发展关系；翁钢民、韩镇（2012）则采用环境库兹涅茨曲线研究了河北北戴河旅游经济与生态环境共生发展的关系。

纵观国内研究可知，学者们研究的侧重点在于单一型城市，这虽然细化了研究范围，但难以表现出结论的综合性，因此对区域性城市旅游经济与生态环境的综合协调性进行评价存在必要性。

对此，本文选取我国的代表性城市，对这些城市旅游经济与生态环境发展的协调性进行实证研究，并提出较为普遍的结论。

旅游经济与生态环境的协调性评价模型
（一）指标体系构建方法
为了合理地评价旅游经济与生态环境的协调性，本文根据科学性、完备性和可行性原则，首先选取一定量的评价指标，然后通过专家意见，排除较不合理的指标，从而构建较为合理的评价指标体系，研究旅游经济与生态环境的合理性。

（二）指标权重的设定
1.属性层次模型法确定权重。

属性层次模型法（简称AHM）是以层次分析法为基础，通过求解相对属性值，得到最终的指标主观权重。

属性层次模型法是一种无结构决策方法，与一般的层次分析法相比，属性层次模型法省去了一致性检验，因而减少了大量的计算过程，这样使得评价过程更为简捷。

在已经构建评价指标体系的基础上，属性层次模型法的步骤如下：
（1）准则层对目标层的权重。

首先，根据专家打分，并结合一定的标度方法构建两两判断矩阵A={aij}，其中标度法则如表1所示。

得到两两判断矩阵之后，可以确定相对属性。

对于任意元素aij而言，其相对属性Vij可表示为：
（1）
假定αp =（α1，α2，…，αm）T是第p个准则层对目标层的相对属性权重，m是准则层的个数，αp关于Vij的表达式如下：
αp=，（p = 1，2，…，m）（2）
（2）因素层指标层的相对权重。

假定βj是第i个准则层下面的第j个因素层相对于第i个准则层的权重，根据专家的意见，并参照评价对象的决策者对因素层的重视程度，设定因素层对于准则层的相对权重。

这个权重不同于上面准则层对目标层的相对权重αp，αp是通过一定的公式计算得到，而βj则取决于实践经验和研究目标。

其中，βj标度方法仍同表1。

（3）指标层对因素层的相对权重。

假定γp =（γ1，γ2，…，γm）T是第p 个指标层对因素层的相对属性权重，m是指标层的个数，则γp关于Vij的表达式如下：
γp=，（p = 1，2，…，m）（3）
（4）指标层对目标层的合成权重。

根据前面准则层对目标层、因素层对准则层、指标层对因素层的相对权重，可以确定指标层对目标层的合成权重。

假定δp是第i个准则层的第j个因素层下面第p个指标对目标层的合成属性权重，那么δp的计算公式可表示如下：
δp=αi×βj×γp ，（i=1，2，…；j=1，2，…；p=1，2，…）（4）
2.熵值模型确定权重。

熵值模型确定权重的步骤如下：
（1）对于任意指标数据xij，计算其比重Pij，其中Pij = xij /。

（2）假定第j项指标的熵值为ej，则其表达式为：
ej =-k （5）
其中，k =-1/ lnm。

通过数学分析方法可以证明0≤ej≤1，但限于篇幅，这里从略。

（3）根据第j个指标的熵值，计算该指标的差异性系数gj，其中，差异性系数的计算式如下：
gj =1-ej （6）
若差异性系数越大，则表明指标xj在综合评价指标体系中的重要性相对越大；反之，则表明其重要性越小。

（4）根据第j个指标的熵值和差异性系数，计算该指标的权重wj，其中，权重的表达式如下：
wj= gj/gj= （1-ej）/（1-ej），（其中，j=1，2，…，n）（7）
3.确定综合权重。

综合属性层次模型法和熵值法，确定指标的综合权重。

假定wk是两种权重方法综合后的第k个指标的权重，将该综合权重表示为主观权重μk与客观权重ρk的某种线性组合，表达式如下：wk=αμk +（1 -α）ρk （8）
其中，α是属性层次模型法权重占综合权重的比，μk表示属性层次模型法得到的第k个指标的权重；（1-α）是熵值法权重占综合权重的比，ρk表示熵值法得到的第k个指标的权重。

本文构建以综合权重与属性层次模型法权重之间的偏差，和综合权重与熵值法权重之间偏差的平方和最小值的目标函数：
minz=[（wk-μk）2+（wk-ρk）2] （9）
结合式（8）、（9），可得：
minz={[（α μk +（1-α）ρk ）-μk ]2 +[（αμk+（1-α）ρk）-ρk ]2 }（10）
对式（10）求导并令倒数为零，解得α=0.5。

将其代入式（8），可得：
wk=0.5μk+0.5ρk （11）
从上面的分析可以看出，当且仅当主、客观权重占比都为50%时，综合权重与主、客观权重偏差的平方和最小。

（三）旅游经济与生态环境耦合程度的评价模型
假定反映旅游经济发展水平的评价指标体系包含有m个指标：x1，x2，…，xm；反映生态环境水平的评价指标体系包含n个指标：y1，y2，…，y n，于是旅游经济和生态环境的综合发展程度分别可表示为：
t（x）=aixi （12）
e（x）=biyi （13）
其中，t（x）表示旅游经济的综合发展水平，e（x）表示生态环境的综合发展水平，系数ai、bi分别表示旅游经济和生态环境评价指标的权重。

根据Konstantions B & Nijkamp P（1996）的研究，构建旅游经济与生态环境协调度的模型如下：
C= （14）
其中，C表示旅游经济与生态环境的协调度，k表示调节系数（一般k大于等于2）。

式（14）即可表述为：在一定的旅游经济与生态环境的发展水平（t（x）与e（x）的和固定）下，但旅游经济与生态环境的综合水平（t（x）与e（x）的积）达到最大时，旅游经济与生态环境发展组合协调的数量关系。

显然，有C ∈[0，1]，当协调程度越接近1时，说明旅游经济与生态环境的协调性越好；但协调度越接近0时，说明旅游经济与生态环境的协调性越差。

当然，由上述模型得到的旅游经济与生态环境的协调性只能反映初步的协调关系，更进一步，我们需要通过测算旅游经济与生态环境的耦合程度，得到旅游经济与生态环境的综合协调程度。

旅游经济与生态环境的耦合性既能反映旅游经济与生态环境的基本协调情况，又能体现旅游经济与生态环境的综合效益水平。

耦合模型的表达式如下：
（15）
其中，D表示旅游经济与生态环境的耦合程度，C表示旅游经济与生态环境的协调度，T表示旅游经济与生态环境的综合效益，α和β为待定系数。

根据Howarth R B & Norgaad R B（1998）的研究，本文根据耦合程度将旅游经济与生态环境的耦合发展协调性划分为严重失调、轻度失调、濒临失调、勉强耦合、初步耦合、中等耦合、基本耦合、非常耦合8个等级，每个等级的划分标准，如表2所示。

旅游经济与生态环境协调度评价的实证分析
（一）指标选取与数据来源
考虑到旅游经济与生态环境整个系统的指标存在较大的量纲差异，因此在评
价旅游经济与生态环境协调性时要对所有指标进行归一化处理，以消除量纲。

又由于指标有正负向的情况，所以要对负向指标进行相反处理。

基于学者们的研究，本文对指标数据进行如下处理：
对正向指标的处理方法如下：
xi`=xi / xmax；yi`=yi / ymax （16）
对负向指标的处理方法如下：
xi`=xmin/xi；yi`=ymin / yi （17）
其中，xi、yi分别为旅游经济与生态环境相关指标的归一化数据，xi`、yi`分别为旅游经济与生态环境相关指标的原始数据，xmax、ymax分别为旅游经济与生态环境相关指标的最大值，xmin、ymin分别为旅游经济与生态环境相关指标的最小值。

本文对我国城市旅游经济与生态环境的耦合程度进行评价，考虑到城市的代表性，选取我国4个直辖市和15个副省级市共19个城市的数据为研究样本，时间跨度为2007-2011年，数据来源为于2008-2012年《中国城市统计年鉴》、2008-2012年《中国旅游统计年鉴》、《中国区域统计年鉴2012》和《中国统计年鉴2012》，部分数据缺失，参阅城市统计信息网对其补足。

（二）指标权重确定
首先，采用属性层次模型法对旅游经济与生态环境各指标的主观权重进行赋值；其次，采用熵值法对旅游经济与生态环境各指标的客观权重进行赋值；最后，根据综合权重的确定方法，求出各指标的综合权重。

具体结果如表3所示。

（三）旅游经济与生态环境耦合程度的实证分析
根据式（12）至式（15），对我国城市旅游经济与生态环境的耦合关系程度进行测算，并按照耦合程度的均值，根据表2进行归类，具体结果如表4所示。

从表4结果可知，19个城市旅游经济与生态环境的耦合关系程度都高于勉强耦合程度，但不同城市之间的差异也非常明显，具体情况如下：
第一类：非常耦合型。

能达到非常耦合型的城市有深圳和广州两个城市，而且尤其是深圳的耦合程度在走下滑趋势，从2008年开始，深圳旅游经济与生态环境的耦合关系程度都小于其平均水平，因此属于滞后性协调关系。

而广州旅游经济与生态环境的耦合关系程度在5年期间的波动性较大，2010年达到最高，但2011年又有所下降。

因此，这两个城市旅游经济与生态环境的耦合关系的形势也比较严峻。

第二类：基本耦合型。

这类耦合型城市只有南京一个，且在5年期间呈―U 型‖曲线变化趋势，于2008年两者关系达到最差，但之后又开始好转，因此，南京应紧握这种好转的趋势，继续发展，力争不断向第一类耦合型城市发展。

第三类：中等耦合型。

中等耦合型城市包括青岛、宁波、天津和沈阳，而且从5年的均值可以看出，虽然这四个城市均达到第三类耦合型程度，但在数值上并没有充分达到第三类耦合程度的水准，基本都在0.60-0.62之间，属于刚符合第三类耦合型的城市。

从5年的趋势可知，青岛和天津的耦合程度基本呈好转趋势，即便宁波在2008年旅游经济与生态环境的耦合关系程度下降，甚至跌至第四类耦合型城市，但随后不断好转，而且一直稳居天津之上。

但沈阳的情况就不容乐观了，在2009年之后就呈下降趋势，而且2011年跌至第四类耦合型城市，因此该城市必须妥善管理旅游和生态治理，不断协调两者可持续发展。

第四类：初步耦合型。

初步耦合型城市包括杭州、大连、成都、武汉、上海、厦门、哈尔滨和北京8个城市，而且从5年的均值来看，除杭州外，其余7个城市的均值都小于19个城市的平均水平，可见这些城市的旅游经济与生态环境的协调性程度比较低，在城市化进程加速的过程中，虽然旅游经济与生态环境的协调性得到一定调节，但矛盾仍十分突出。

尤其是上海，其旅游经济与生态环境的耦合关系在走下坡。

而对于北京，其耦合关系程度基本在0.5附近徘徊，在2009年甚至低于0.5，变为第五类的勉强耦合型城市。

第五类：勉强耦合型。

这类耦合型城市包括重庆、西安、长春和济南，而且这四个城市在5年期间旅游经济与生态环境的耦合关系程度出现两种状况：重庆、长春和济南的耦合程度有不断好转的趋势，但西安的耦合关系程度却呈下降趋势。

总体而言，第五类耦合型城市的旅游经济与生态环境的协调发展属于滞后型，两者的矛盾非常突出。

结论
从本文的实证分析可以得出，我国19个重要城市旅游经济与生态环境的耦合关系程度差异非常明显，这些城市的耦合性发展大致可分为五类，而且有一半左右的城市集中在第四类（初步耦合型），这表明我国重点城市旅游经济与生态环境的耦合关系并没有达到良好水平，或者说旅游经济与生态环境的耦合关系才刚刚融合。

从城市分布的区域性可知，19个城市中旅游经济与生态环境的耦合关系较差的城市基本分布在北方（重庆除外），可见我国北方旅游经济发展的生态环境承载水平较差。

因此，这些城市在旅游经济发展过程中要特别注意处理好与生态环境的协调关系，可选择将旅游收入的一部分投入到生态建设中，促进旅游业与生态环境的可持续发展。

参考文献：
1.Stephen L J. Recreation Geography：Theory and method[M].Beijing：Higher Education Press，1992
2. Wall G，Wright C.The Environmental Impact of Outdoor
Recreation[R].Ontario：University of Waterloo，1997
3.庞闻，马耀峰，唐仲霞.旅游经济与生态环境耦合关系及协调发展研究—以西安市为例[J].西北大学学报，2011（6）
4.吴耀宇，崔峰.南京市旅游经济与生态环境协调发展关系测度及分析[J].旅游论坛，2012（2）
5.翁钢民，韩镇.基于环境库兹涅茨曲线的旅游经济发展与生态环境关系研究[J].生态经济，2012（9）
6.Konstantions B，Nijkamp P.Environmental–economic modeling with semantic insufficiency and factual uncertainty[J].Environmental System，1996 （25）
7.Howarth R B，Norgaad R B.Environmental valuation under sustainable development[J].American Economic Review，1998。