广西北部湾经济区旅游生态安全动态评价及空间格局演化
高维全,刘国巍,王玉霞
(1.桂林航天工业学院航空服务与旅游管理学院,广西 桂林 541004;2.宿迁学院管理学院,江苏 宿迁 223800;3.桂林航天工业学院管理学院,广西 桂林 541004)
旅游业是人们提升生活品质、满足精神追求的幸福行业,旅游活动成为人们重要的休闲形式。长久以来,旅游业一直被认为是无烟工业和绿色产业,然而旅游产业对生态环境具有天然的依赖性,与生态环境具有密切的内在联系,二者形成了对立统一的综合体系。随着旅游业的发展,旅游市场规模不断扩大,旅游产业对生态环境的压力持续增加,旅游地生态系统受到的影响越来越大,旅游生态安全成为旅游可持续发展的重要问题。
由于旅游活动对生态环境产生一定的影响,我国学者自20世纪80年代开始对旅游生态环境问题进行研究[1]。随着研究视野的扩展,研究内容涉及可持续发展[2]、时空格局演化[3]、生态安全评价[4]、趋势预测[5]、健康诊断[6]、生态安全预警[7]等内容,研究方法主要采用线性加权法[8]、灰色GM(1,1)模型[9]、模糊物元模型[10]、空间自相关[11]、DEA 模型[12]、改进TOPSIS 法[5]、生态足迹法[13]等。从已有的研究中可以看出,旅游生态安全的研究内容比较丰富,涵盖了旅游地理学、环境学、生态学等方面内容。而对旅游生态安全的动态测度和空间格局演化的研究成果较少。因此,本文以广西北部湾经济区作为研究对象,基于DPSIR 模型(driving force-pressure-state-impact-response)分别从驱动力、压力、状态、影响、响应5 个方面构建旅游生态安全评价指标体系,采用TOPSIS 法(technique for order preference by similarity to ideal solution)对旅游生态安全进行动态测度,并结合马尔科夫链和生态安全动态指数刻画旅游生态安全的空间格局演化,以进一步丰富旅游生态安全研究的内容,拓展旅游生态安全的研究方法,为广西北部湾经济区旅游产业的发展提供理论依据和实践参考。
广西北部湾经济区地处我国沿海的西南端,是华南经济圈、西南经济圈和东盟经济圈的结合部,具有优越的地理区位优势。广西北部湾经济区是我国西部大开发唯一的沿海区域,包括南宁、北海、防城港、钦州、玉林、崇左6 个地级市,陆地国土面积为73 379 km2,海域面积约4 万km2,海岸线长度为1 628.6 km。2008年1月,广西北部湾经济区建设正式上升到国家战略,在国家发展战略中,要把广西北部湾经济区建设成为全国第一个国际区域经济合作区,打开我国与东盟国家的陆海新通道。广西北部湾经济区拥有丰富的海岸线、土地、淡水、海洋、农林等资源,具有较高的人口承载力,亚热带季风气候宜居宜游,是我国沿海地区规划布局的新的现代化港口群、产业群和建设高质量宜居城市的重要区域。2020年地区生产总值达10 694.11亿元,常住人口为2 285.74 万人。广西北部湾经济区旅游资源丰富,拥有A 级景区227 个,其中5A 级景区2 个,4A 级景区96 个,3A 级景区125个。2020年接待游客达3.09 亿人次,旅游总消费达3 276.58 亿元。对广西北部湾经济区旅游生态安全进行客观评价,科学描述其空间演化规律,能够促进旅游生态环境保护,推动旅游产业健康发展。
2.1 熵值法
熵值法是一种客观赋权的方法,能够根据各项指标观测值之间的差异程度确定权重系数,被广泛应用于多种评价体系中。传统的熵值法主要针对截面数据进行赋权,与对于有α个年份、i个地区、j项指标的面板数据的熵值法稍有不同。本文采用极差法对原始数据进行处理,消除量纲的影响。公式为:
式中,Xαij表示标准化处理后的指标数值;xαij表示α年份第i区域第j项指标;xmax表示第i区域第j项指标的最大值;xmin是第i区域第j项指标的最小值。
式中,Pαij表示归一化处理后的指标值;Gj表示信息熵;Ej表示指标的冗余度;Wj表示权重。
2.2 TOPSIS 法
TOPSIS 法是一种多目标的决策方法,非常适合多指标、多方案的评价分析,已广泛应用于诸多领域。其核心思想是通过计算各项评价指标与构造决策方案中的最优解和最劣解的距离,以此为据对评价对象进行排序比较。具体计算公式如下:
式中,X+、X-分别表示最优解和最劣解;di+、di-表示各评价对象与最优解和最劣解之间的距离;ci表示贴近度,表征旅游生态安全综合指数,ci∈[0,1],ci越大,旅游生态系统越安全,反之,则相反。根据已有研究成果[14],将旅游生态安全划分为5 个等级,如表1所示。
表1 广西北部湾经济区旅游生态安全评价标准____
2.3 旅游生态安全动态度指数
借鉴土地利用动态度概念[15]建立旅游生态安全动态度指数模型,刻画旅游生态安全等级的动态变化情况,公式为:
式中,F表示旅游生态安全动态度指数;T为研究时段;Bs,t和Bs,0分别表示T时段内期末和期初s等级的城市数量。
2.4 马尔科夫链
马尔科夫链是数学家马尔科夫提出的一种具有马尔科夫性质的离散随机过程,通过构建马尔科夫转移概率矩阵能够描述旅游生态安全由一种状态演化到另外一种状态的概率分布,能够刻画旅游生态安全等级状态的演化趋势,具体公式如下[16]:
式中,Hij表示转移概率;ei表示初始状态;ej表示末期状态;nij表示旅游生态安全等级由t年i状态转移到t+1年的j状态的城市数量之和;ni表示旅游生态安全等级处于i状态的城市数量之和。
2.5 系统聚类分析法
系统聚类分析法是一种数理统计方法,其本质是按照相似性大小将数据进行分类,类别内差异尽量小、类别间差异尽量大,以达到降维目的。系统聚类分析法的基本思想是将n个样品看作是n个类别,将性质相近的两类合并成一个新的类别,得到n-1 个类别,继而从中再计算出性质相近的两类进行合并,得到n-2 类。以此类推,直到所有样品归为一类或预期类数时结束[17]。
2.6 数据来源
依据科学性、可获得性、实用性原则,收集整理相关指标数据。因新冠肺炎疫情影响,数据截至2019年。数据来源于2012—2020年《广西统计年鉴》、2011—2019年《中国城市统计年鉴》和广西环境状况公报以及广西北部湾经济区6 市的国民经济和社会发展统计公报,其中2011年防城港、钦州、玉林、崇左的可吸入颗粒物和2014年玉林、崇左的空气质量达标率等指标数据采用滑动平均法得出。
3.1 指标体系构建
旅游生态环境是一项复杂的系统工程,对旅游生态安全的系统性认知是取得研究突破的关键[18],旅游生态安全测度需要建立全方位、立体化的评价体系[19]。DPSIR 模型即“驱动力—压力—状态—影响—响应” 模型,是欧洲环境署(EEA)在集合了PSR 模型和DSR 模型优点的基础上建立并首次使用的。DPSIR 模型分为驱动力系统、压力系统、状态系统、影响系统以及响应系统。五个系统通过内外部机制紧密联结在一起,形成多因子评价体系,系统反映旅游活动与生态环境的关系。DPSIR 模型包含了社会、经济、环境3 个方面,既能够较好地反映社会和经济发展及人类活动带来的各种变化对环境生态安全产生的压力,又能够反映人类活动产生的影响及其导致的环境状态对社会的反馈[20]。在DPSIR 模型中,社会经济、人口等因素作为驱动力(D)长期作用于旅游生态环境,对旅游生态环境产生一系列的压力(P),导致旅游生态环境的状态(S)发生一系列变化,进而对旅游生态系统造成一些影响(I),为了应对旅游生态环境变化,人类会采取改善措施积极响应(R),响应(R)措施又会作用于经济、社会、人口构成的复合生态系统,且能直接对压力(P)、状态(S)和影响(I)产生作用。DPSIR 模型被广泛应用于资源安全评价、经济发展评价、生态环境安全评价、海岸带健康评价等领域[21]。参考已有的研究成果,立足广西北部湾经济区6 市的实际情况,体现区域旅游生态安全的共性特征,构建了包含驱动力、压力、状态、影响、响应5 个层次31 项指标的旅游生态安全评价指标体系,如表2所示。
表2 广西北部湾经济区_旅游生态安全评价指标体系
3.2 旅游生态安全综合指数
采用熵值法对指标数据进行标准化处理并赋权(见表2),利用TOPSIS 法计算出2011—2019年广西北部湾经济区6 市的旅游生态安全综合指数(见表3)作为分析的基础。
表3 广西北部湾经济区6 市旅游生态安全综合指数计算结果
从表3可见,2011—2019年,广西北部湾经济区旅游生态安全综合指数平均值由2011年的0.489 逐步上升到2019年的0.526,年均增长0.916%,提升幅度虽小,但保持上升趋势,意味着在较长时期,广西北部湾经济区旅游生态安全处于临界安全,旅游生态安全面临着一定的提升压力,未来发展的潜力很大。从各市具体情况看,南宁、北海、钦州、崇左的旅游生态安全综合指数均呈现波动上升趋势,尤其是钦州,2018 和2019年上升到安全级,说明钦州旅游生态环境明显改善。崇左的上升幅度虽然较小,但是2014年达到顶峰,进入安全级,随后又落入临界安全,说明崇左的旅游环境状况不够稳定,需要采取措施稳步改善旅游生态环境。防城港和玉林的旅游生态安全综合指数出现小幅下降,说明这两个城市旅游生态环境面临的压力有所增加。玉林在2016年下降到6 市中的最低点0.373,旅游生态环境明显恶化。
3.3 子系统指数
从广西北部湾经济区6 市旅游生态驱动力指数(表4)来看,广西北部湾经济区整体上驱动力指数呈波动发展态势,期末平均值比期初平均值下降了0.097。驱动力指数经历了2011—2014年的波动起伏、2015—2017年的缓慢下行、2018—2019年的缓慢提升3 个阶段,意味着驱动力对旅游生态安全的贡献不够稳定。
表4 广西北部湾经济区6 市旅游生态驱动力指数计算结果
各市的驱动力指数呈现明显的波动,期末比期初均有不同程度的下降。波动最大的是崇左,驱动力指数由期初6 市的最高点0.809 下降到期末的0.591,下降幅度达0.218,主要是旅游驱动要素的旅游收入增长率和经济驱动要素的第三产业增长率有所下降导致。6 个城市的最小值出现在2012年,防城港的驱动力指数仅为0.194,主要是旅游人数增长率、旅游收入增长率和第三产业增长率比2011年下降幅度较大,驱动力对旅游生态安全的贡献降到6 市的最低点。
从广西北部湾经济区6 市旅游生态压力指数(表5)可见,研究区旅游生态压力指数整体上呈现“下降—上升—下降”的波动趋势,压力指数平均值由2011年的0.696 下降到2019年的0.370,说明广西北部湾经济区的旅游生态环境安全的压力增大。各市均呈明显的波动下降趋势,各市的旅游生态环境的压力有所增加。防城港压力指数波动幅度最大,期末比期初下降了0.595。但是2014年防城港的压力指数达到顶点0.899,2019年落到低谷。主要原因是防城港2014年人均生活用水量减少、可吸入颗粒物降低,旅游生态安全的压力有所缓解。2019年人口密度、游客密度、生活垃圾清运量及人均道路面积等要素不同程度地增加,尤其是旅游经济密度增加明显,对旅游生态安全造成的压力大增。钦州的压力指数下降幅度也较大,达到了0.358。北海、崇左、玉林3 市期末比期初的压力指数分别下降了0.304、0.293、0.253。南宁的压力指数下降幅度最小,为0.151,主要是南宁人均生活用水量期末和期初基本持平,而且可吸入颗粒物下降明显,南宁市旅游生态安全的压力指数比其他5 市下降缓慢一些。总体上看,各市由于社会人口增加、旅游经济发展、交通条件改善及生活用水、垃圾排放量的增加,对旅游生态安全的压力逐渐增强。
表5 广西北部湾经济区6 市旅游生态压力指数计算结果
从广西北部湾经济区6 市旅游生态状况指数(表6)可知,研究区旅游生态状态指数整体上经历了上升—下降—上升的波动,平均状态指数期末比期初上升了0.117,意味着广西北部湾经济区旅游生态安全的状态明显好转。各市的状态指数波动明显,其中钦州、北海、崇左3 市的状态指数期末比期初明显提升,分别提升了0.532、0.273、0.038,这主要是正向指标的国内旅游收入和旅游外汇收入增长明显,推动状态指数提升。此外,钦州由于2018年旅行社数量减少和空气质量优良天数增加促成状态指数达到研究期内6 市的最高点0.806;北海由于2015年A 级景区数量增加导致状态指数直接下降到研究期内6 市的最低点0.136。南宁、防城港、玉林的状态指数期末比期初下降了0.099、0.039、0.002,主要是因为旅行社数量和A 级景区数量增加对旅游生态安全造成威胁,玉林还要受到星级酒店数量增加带来的影响。
表6 广西北部湾经济区6 市旅游生态状态指数计算结果
影响系统是在压力、状态系统作用下对生态环境、人地关系、社会经济结构等产生的作用。从广西北部湾经济区6 市旅游生态影响指数(表7)可见,整体上影响指数一路上扬,增长态势明显,意味着广西北部湾经济区的旅游生态安全逐步改善。南宁的影响指数呈逐年上升趋势,2019年达到0.881,主要是旅游总收入占地区生产总值比重、旅游者人均消费、人均旅游收入、人均社会消费品零售总额等指标均显出逐年增长态势,推动南宁影响指数不断提高。而北海、钦州、玉林、崇左4 市的影响指数表现出波动上升态势,主要共性原因在于旅游者人均消费、人均旅游收入、人均社会消费品零售总额等指标逐年上升,推动4 市的影响指数保持上升。旅游总收入占地区生产总值比重、第三产业比重两个指标的波动是北海和钦州的影响指数出现波动的共性原因,第三产业比重、旅游接待能力两个指标的波动是玉林和崇左的影响指数出现波动的共性原因。影响指数波动幅度最大的崇左,影响指数由期初的0 上升到2019年的1.000,提升显著,主要原因是各项指标在研究期末比期初均有明显提升,尤其是旅游总收入占地区生产总值比重、人均旅游收入分别提升了5 倍、8 倍。防城港是6 市中唯一一个影响指数波动下降幅度最大的城市,期末比期初降低了0.863,主要是第三产业比重和旅游接待能力波动下降导致。
表7 广西北部湾经济区6 市旅游生态影响指数计算结果
从广西北部湾经济区6 市旅游生态响应指数(表8)可见,总体上响应指数呈现波动上升趋势,响应指数平均值由期初的0.316 上升到期末的0.631,说明广西北部湾经济区旅游生态安全的应对措施较为有效,产生的效果逐步增强。各市的响应指数同样是呈现波动上升趋势。2019年,南宁、北海、防城港、钦州、玉林、崇左的响应指数分别是0.777、0.797、0.858、0.459、0.541、0.355。从期初至期末,提升幅度最大的是南宁,响应指数提升了0.652,主要是固体废物综合利用率、财政支出占地区生产总值比重、生活垃圾无害化处理率、污水处理厂集中处理率等四项指标波动提升。防城港、北海、钦州、玉林的响应指数提升幅度依次排在第二至第五名,提升幅度最小的是崇左,仅为0.134,主要是期初和期末固体废物综合利用率、污水处理厂集中处理率两项指标的提升很小,说明崇左在旅游生态安全措施有效性方面还需要进一步加强。
表8 广西北部湾经济区6 市旅游生态响应指数计算结果
4.1 空间分布格局
采用系统聚类分析法,以2011年、2015年、2019年为分界点,将广西北部湾经济区6 市的旅游生态安全分为很高、较高、一般和较低四个等级(表9),以此分析研究广西北部湾经济区6 市旅游生态安全空间分布格局。
表9 广西北部湾经济区旅游生态安全等级划分
2011年防城港处于很高等级,北海处于较高等级,很高和较高等级的城市数量仅占总体的1/3。玉林和崇左处于一般等级,南宁和钦州处于较低等级,一般和较低等级的城市数量占比2/3。2015年,广西北部湾经济区旅游生态安全空间格局发生了较大变化。防城港和北海保持很高和较高等级不变,其他城市均发生变化。崇左上升到很高等级,南宁上升到较高等级,钦州上升到一般等级,玉林则下滑到较低等级。很高和较高等级的城市数量占比达到2/3,而一般和较低等级的城市数量占比1/3。2019年,南宁、北海保持较高等级没有变化,玉林维持较低水平,钦州则由一般等级上升到很高等级,防城港和崇左则由很高等级分别下降到较高和一般等级。与2015年相似,很高和较高等级的城市数量占比达到2/3,而一般和较低等级的城市数量占比1/3。
4.2 空间格局演变趋势
以旅游生态安全空间分布格局的很高、较高、一般、较低等四个等级作为马尔科夫链的四种状态,构建旅游生态安全转移概率矩阵(表10),同时利用生态安全动态指数计算旅游生态安全动态度(表11),以此探究广西北部湾经济区旅游生态安全空间格局的演变趋势。
表10 广西北部湾经济区旅游生态安全转移概率矩阵
表11 广西北部湾经济区旅游生态安全动态度 单位:%
从表10可见,2011—2015年期间,对角线上的元素数值不完全大于非对角线上的元素数值,且对角线上的元素数值出现0,远离对角线的元素数值不完全为0,表明广西北部湾经济区6 市旅游生态安全等级发生转移的概率大于不发生转移的概率,且有可能发生跨等级转移。属于很高和较高等级的城市保持原状态的概率可能达到100%,具有较强的稳定性;一般和较低两种等级的城市发生转移的可能性较大,一般等级向下转移的概率达到50%,跨等级向上转移到很高等级的概率也可能达到50%;较低等级的城市向上转移到一般和较高等级的概率均达到50%,提升幅度明显。2015—2019年与2011—2015年相似,对角线上的元素数值并不完全大于非对角线上的元素数值,对角线上的元素数值依然出现0,且远离对角线的元素数值出现1。说明广西北部湾经济区6 市旅游生态安全等级发生变化的概率增加,且跨等级转移的概率明显提升。属于很高等级的城市向下转移到较高和一般等级的概率均达到50%,较高和较低等级的城市保持稳定性的概率达到100%,而一般等级的城市跨等级向上转移到很高等级的概率达到100%。
从表11可以看出,2011—2015年期间很高和较高等级的城市数量变化显著,动态度均达到100%,城市数量各自增加了1 倍;一般和较低等级的城市数量变化较为明显,动态度均为-50%,属于一般和较低等级的城市数量明显减少。主要是防城港和北海保持原等级状态,崇左和南宁分别跨等级进入到很高和较高等级,旅游生态环境明显改善。而钦州和玉林则分别进入一般和较低等级,说明这两个城市的旅游生态环境面临较大的压力。2015—2019年期间,依然是很高和较高等级的城市数量变化明显,动态度分别达到-50%和50%,意味着很高等级的城市数量在减少,较高等级的城市数量在增加。一般和较低等级的城市数量没有变化,动态度均是0,主要是因为原属等级很高的防城港和崇左的旅游生态环境出现恶化趋势,分别下降到较高和一般等级;钦州的旅游生态环境改善较为明显,上升到很高等级。
纵观整个研究期,广西北部湾经济区6 市的旅游生态安全等级状态存在转移的可能性,一般等级发生跨等级向上转移到很高等级的概率由50%提升到了100%,很高等级保持状态稳定的概率由100%降为0;较高等级状态稳定的概率保持100%;较低等级保持状态稳定的概率由0 逐步提升到100%。很高和较高等级的城市数量变化非常明显,较高等级的动态度由100%降为50%,很高等级的动态度由100%发展到-50%,聚集效应减弱;一般和较低等级的城市数量减少趋势放缓,动态度由-50%趋向于0,数量变化趋于稳定。意味着广西北部湾经济区的旅游生态安全总体格局基本保持稳定,各城市相对差异较大,北海、防城港、南宁基本保持在很高和较高等级,玉林维持较低等级,钦州由较低等级到一般等级,最后提升到很高等级,崇左在一般和很高等级间变换。各市通过相应措施,不断加强改善旅游生态环境,旅游生态安全等级向很高和较高等级发展趋势明显。
本研究采用DPSIR 模型构建广西北部湾经济区6 市旅游生态安全评价指标体系,通过TOPSIS 法对旅游生态安全进行测度,并采用马尔科夫链和动态度指数刻画旅游生态安全的空间格局演化趋势。
(1)广西北部湾经济区旅游生态安全综合指数上升缓慢,整体仍处于临界安全级别。各市旅游生态安全综合指数差异较大,钦州、崇左曾经进入安全级别,其他城市均长期处于临界安全级别,而且防城港、玉林的旅游生态安全综合指数小幅下滑,整体上旅游生态环境具有较大的提升潜力。广西北部湾经济区拥有丰富的多种类资源,生态环境优良,旅游业发展势头良好,游客接待数量很大。但旅游生态系统面临较大的压力,急需改变当前旅游发展的粗放模式,改善旅游生态环境。一直以来,广西北部湾经济区特别注重生态环境保护,增强可持续发展能力,严格执行环评规划制度,加强重点生态功能区建设,持续开展“美丽广西·清洁乡村”活动,大力发展循环经济,全面推行清洁生产。坚持陆海统筹,大力实施生态恢复和综合治理工程。但是旅游生态环境建设与保护是一个系统工程,需要持之以恒、持续发力,逐步推动旅游生态环境改善。
(2)各子系统指数发展趋势差异较大。驱动力指数和压力指数呈现波动下降趋势,期末比期初分别下降了0.097、0.326,驱动力对整体系统的贡献作用在减弱,旅游生态环境恶化的压力增加。状态指数、影响指数和响应指数均在波动中明显上升,期末比期初分别增加了0.117、0.407、0.315,对整体系统的作用增强,推动整体系统良性发展。基于DPSIR 模型构建的旅游生态安全系统是一个复杂的综合系统,各子系统可通过内外部机制相互作用、相互影响、相互协调,共同推动整体系统持续发展。但由于广西北部湾经济区6 市的基础不同,旅游产业发展情况差异较大,各子系统发展态势不尽相同,使得旅游生态环境改善成为长期工程。
(3)广西北部湾经济区的旅游生态安全等级存在转移的可能性,转移概率最大可能达到100%;很高和较高等级的动态变化较为明显,动态度由100%减弱到-50%,聚集效应减弱。但是总体格局基本保持稳定,各市存在一定的差异性。北海、防城港、南宁基本保持在很高和较高等级,玉林维持较低等级,钦州、崇左在不同等级间转换。但是各市地区经济发展不均衡性突出,旅游资源禀赋差异较大,城市发展功能定位不同,旅游管理水平不一,生态环境改善程度差异较大,旅游生态安全等级演化呈现不同特点。各市均应采取积极的措施,改善生态环境质量,推动旅游生态安全等级提升,增强可持续发展能力。
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