广西旅游生态安全时空格局演化及障碍因子诊断

高维全 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 桂林航天工业学院 管理学院,广西 桂林 541004)

近年来,旅游消费成为大众日常生活消费的重要形式,推动了地区社会经济的发展。随着旅游市场规模的不断扩大,旅游活动对目的地生态系统健康的威胁日益严重。因此,旅游生态安全对生态环境保护至关重要。明确旅游生态安全的时空格局演化趋势及其影响因素,有利于提高生态环境保护意识,促进旅游业与生态环境协调发展,科学、有序地开发和利用自然资源。

旅游生态安全是旅游目的地生态系统健康发展的重要衡量标准,是自然资源和生态环境未受破坏、健康发展的状态和趋势。旅游生态安全重点关注旅游地生态系统自身的安全以及旅游地生态系统对人类活动的安全[1]。旅游生态安全问题成为社会各界日益关注的热点领域,“生态旅游”一词在20世纪80年代由墨西哥学者Ceballos-Lascurain最早提出,随后旅游环境容量[2]、旅游对环境的影响[3]、旅游环境承载力[4]、旅游环境与管理[5]等方面产生较多研究成果。国内学者关注旅游生态安全问题始于20世纪90年代,研究内容主要涉及旅游生态安全的评价与障碍因子诊断[6-8]、时空格局[9-10]、驱动机制[11]、预警分析[12]、趋势预测[13]、动态仿真模拟[14]等众多方面,主要采用熵权TOPSIS[15]、障碍度模型[16]、空间分析法[17]、地理探测器[18]、模糊元模型[19]、生态足迹法[20]、系统动力学模型[14]等方法进行研究。研究尺度涵盖国家、省市、城市群、景区等宏观、中观和微观单元,总体上有关景区的研究成果相对较多。省级区域是生态环境保护的重点区域,旅游生态安全问题广受重视。目前,有关省级尺度旅游生态安全时空格局演化及障碍因子诊断的研究成果仍不够丰富。因此,本文采用熵权TOPSIS法测度广西2011-2020年旅游生态安全状况,通过空间自相关、标准差椭圆、障碍度模型等方法探讨广西旅游生态安全的时空格局演化及障碍因素,推动广西旅游业与生态环境协调发展,维护区域旅游生态安全。

广西位于我国华南地区,与广东、湖南、贵州、云南相邻,南隔北部湾与海南相望,西南与越南接壤。土地面积约23.76 万平方千米,海域面积约4 万平方千米。2021年,常住人口5 037 万人,地区生产总值2 4740.86 亿元,人均生产总值49 206 元;接待入境过夜游客6.19 万人次,比上年下降74.9%;接待国内旅客7.98 亿人次,同比增长20.8%;旅游总消费9 062.99 亿元,同比增长24.8%。

广西拥有丰富的旅游资源,桂林象鼻山、北海银滩、崇左德天瀑布等自然旅游资源引人入胜;黄姚古镇、大圩古镇、靖江王府等人文旅游资源彰显区域深厚的文化底蕴。尤其是独特的岩溶地貌旅游资源成为地区生态旅游资源的象征;桂林山水更是广西生态旅游资源的典型代表,在国内外享有盛誉。2021年习近平总书记在广西视察时强调“广西生态优势金不换”。因此,以广西作为案例地,探讨旅游生态安全时空格局演化趋势及障碍因子,具有重要的理论和实践价值。

2.1 研究方法

2.1.1 熵权TOPSIS法

熵权TOPSIS法是一种常用的综合评价方法,能充分利用原始数据的信息,客观进行权重赋值,更加客观地反映各评价方案之间的优劣。熵权TOPSIS法已广泛应用于诸多领域,具体步骤如下:

1)对原始数据进行标准化处理,消除量纲影响。

(1)

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α年份第i区域第j项指标的最大值;xmin表示α年份第i区域第j项指标的最小值。

2)确定指标权重。熵值法是客观赋权的常用方法,能够科学判断指标的离散程度。根据熵的特性,指标的离散程度越大,则该指标对综合评价的影响越大。采用熵值法赋予指标权重,可避免主观因素的影响。

(2)

(3)

Ej=1-Gjj=1,2,…,n

(4)

(5)

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。

3)建立加权规范化矩阵。

Y=|Yαij|=Wj·Paij

(6)

4)确定正、负理想解。

Y+=(maxYαi1,maxYαi2,…,maxYαin)

(7)

Y-=(minYαi1,minYαi2,…,minYαin)

(8)

Y+表示正理想解,Y-表示负理想解。

5)计算Yαij到Y+、Y-的距离。

(9)

(10)

di+、di-分别表征评价指标与最优解及最劣解之间的距离。

6)计算贴近度。

(11)

ci表示贴进度,表征旅游生态安全综合指数,ci∈[0,1],ci越大,旅游生态系统安全性越高;Ci越小,旅游生态系统安全性越低。根据已有研究成果[21],将旅游生态安全划分为7个等级,如表1所示。

表1 旅游生态安全评价标准

2.1.2 空间自相关分析

空间自相关是指某一空间单元由于某种属性与周围其他空间单元存在空间上的依赖性和关联性。Moran’s I指数及其散点图能够生动地描述样本的空间依赖关系及分异规律,Moran’s I指数有全局Moran’s I指数和局部Moran’s I指数之分,分别考察全部样本的空间聚集情况和局部的空间分布特征。本文采用局部Moran’s I指数考察旅游生态安全的空间分布状况,计算公式见文献[22]。

2.1.3 标准差椭圆

标准差椭圆是1926年由美国南加州大学Lefever教授率先提出的用于度量要素的空间分布特征与方向的经典模型。标准差椭圆模型能够准确刻画研究对象的空间分布特征和演化趋势,其重心变化能够反应广西旅游生态安全重心在空间上的偏移状况。标准差椭圆的参数主要有三项:椭圆重心、标准差椭圆长短轴、方位角。具体计算步骤见文献[23]。

2.1.4 障碍度模型

障碍度模型是在综合评价模型的基础上对障碍因子进行诊断,能够发现影响旅游生态安全的主要障碍因子,为旅游生态安全调控提供指导。计算公式如下:

Uj=wk·wj

(12)

(13)

(14)

其中,Uj表示第j项指标对总目标的权重;wk表示标准化处理后的数值;wj表示权重;Iij表示第i年第j项指标与旅游生态安全目标的差距,设为单项指标标准化值与100%之差;Mij表示第i年第j项指标对旅游生态安全的障碍度。

2.2 指标体系构建

DPSIR模型是欧洲环境署(EEA)基于PSR 和DSR两个模型优点而建立,用于解决环境管理问题。DPSIR框架契合旅游生态环境系统的要求,为旅游生态安全测度提供了科学的系统框架。DPSIR模型分为驱动力(Driving force)、压力(Pressure)、状态(State)、影响(Impact)以及响应(Response)五个部分。五个子系统通过内外部机制共同作用、相互联结,形成一套科学的多因子评价体系,系统反映旅游活动与生态环境的关系。DPSIR模型涵盖了社会、经济、环境三个维度,揭示了人类社会经济发展对环境生态安全产生的压力,同时反映了因人类活动导致环境状态的变化对社会的反应[24]。DPSIR 模型在评价资源安全、经济发展、生态环境安全、海岸带健康等领域得以广泛应用[25]。因此,参考以往研究成果,结合广西实践构建包括驱动力、压力、状态、影响、响应五个维度31项指标的旅游生态安全评价指标体系,如表2所示。

2.3 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,数据来源于2012-2021年《广西统计年鉴》、2011-2020年广西环境状况公报以及广西14个地市的国民经济和社会发展统计公报,个别缺失数据采用滑动平均法得出。

根据熵权TOPSIS计算方法,计算出各项指标的权重(表2),然后计算出2011-2020年广西旅游生态安全综合指数(表3),作为分析广西旅游生态安全时空格局演变的基础。

表2 广西旅游生态安全指标评价体系

表3 广西旅游生态安全综合指数计算结果

3.1 旅游生态安全时序分异特征

广西旅游生态安全综合指数经历了一定的波动,由2011年的0.495上升到2020年的0.524,一直处于临界安全级。旅游生态安全综合指数最高点是2014年的0.534,最低点是2017年的0.491。从旅游生态安全综合指数的变异系数发展趋势来看,旅游生态安全综合指数离散程度较小,说明随时间演变各市旅游生态安全综合指数未发生显著变化。旅游生态安全综合指数的地理集中指数基本保持稳定,值域稳定在26.8左右,说明随时间变化各市旅游生态安全综合指数发展较为平稳,没有出现过度集中情况。

南宁、柳州、北海、河池等4个城市在研究期内一直处于临界安全及以上等级,其他10个城市均有个别年份处于敏感级。2014年百色、崇左两市的旅游生态安全综合指数达到最高点,为0.634,仅为一般安全级等级,没有城市达到更高等级水平。最低点出现在2020年的崇左,旅游生态安全综合指数仅为0.379。钦州、贵港、河池、桂林4个城市旅游生态安全综合指数分别提升了0.153、0.137、0.120、0.116;南宁、防城港、贺州、北海、来宾等5个城市提升幅度较小,分别为0.080、0.059、0.040、0.039、0.014。主要原因是可吸收颗粒物明显降低,建成区绿化覆盖率提升,人均公园绿地面积明显增加,生态环境质量得以改善。旅游收入占GDP比重、第三产业比重明显提升,旅游产业规模越来越大,产业结构调整效果显现。财政支出占GDP比重较大,固体废物综合利用率、污水集中处理率有所提高,环境保护和治理能力明显提升。旅游者人均消费、人均旅游收入不断增加,旅游经济反馈当地居民的能力越来越强。同时,桂林、钦州、河池三地的星级酒店数量减少,旅游生态环境遭受的压力降低。另外玉林、梧州、百色、崇左、柳州等5个城市的旅游生态安全综合指数分别下降了0.095、0.084、0.072、0.057、0.045。主要原因是人口城镇化进程较快,星级酒店数量和A级景区数量不断增加,固体废物综合利用率、污水集中处理率较低,生态环境面临压力较大。建成区绿化覆盖率增速缓慢,生态环境质量改善效果不明显。旅游人数、旅游收入增长率降低明显,生态环境改善的动力不足。

3.2 旅游生态安全空间分异特征

选取2011、2014、2017、2020四个时间节点,将各市旅游生态安全等级进行归类(表4),分析广西旅游生态安全空间格局演变情况。

表4 广西旅游生态安全等级统计结果

2011年,百色和柳州两市的旅游生态安全等级最高,达到一般安全级,占比14.3%;钦州、贵港、崇左等级最低,为敏感级,占比21.4%;其他9个城市都处于临界安全等级,占比达到64.3%。整体上,旅游生态安全承受的压力较大。2014年,达到一般安全等级的城市有4个,分别是梧州、百色、河池、崇左,占比28.6%。敏感级的城市仅有贺州,数量比2011年减少2个;其他9个城市为临界安全级,维持2011年的水平。2017年,南宁、贺州处于一般安全等级,占比14.3%;百色、梧州处于敏感级,比2014年又增加1个城市;其他10市为临界安全级,占比达到71.4%。2020年,南宁、桂林、钦州、防城港、贵港、河池6市为一般安全等级,占比达到42.9%;柳州、北海、梧州、百色、贺州、来宾6市为临界安全级,占比42.9%;而玉林、崇左为敏感级,占比14.3%。

采用Moran’sI指数分析广西旅游生态安全的空间相关性,刻画广西旅游生态安全的空间分布特征。经过Geoda软件验证,2011年、2014年、2017年、2020年的Moran’sI指数分别为-0.258、0.203、-0.219、-0.110,且Moran’sI指数的P值均不显著,说明广西各市旅游生态安全空间相关性较弱。局部Moran’sI散点图显示(图2),2014年广西旅游生态安全空间特征呈现正相关,明显聚集于高-高、低-低两种类型,且低-低类型的城市数量明显偏多。2011、2017、2020三个年份均是负相关,高-低、低-高类型集聚的城市数量明显占优,说明广西各地市旅游生态安全空间布局存在不均衡性,生态环境保护与管理水平存在一定的差异。总体上,广西旅游生态安全空间相关性较弱,空间溢出效应不明显。

3.3 旅游生态安全时空格局演化趋势

根据旅游生态安全空间分布格局可以发现,临界安全级的城市数量占据主导地位,敏感级的城市数量比例较为稳定,一般安全级的城市数量稳中有升。采用ARCGIS10.0软件空间度量功能计算出旅游生态安全的标准差椭圆(表5),进一步分析广西旅游生态安全时空格局的演化趋势。

标准差椭圆的转角由2011年的70.408°增长到2014年的73.068°,随后又降到2017年的63.905°和2020年的63.911°,整体上“东北-西南”空间格局保持稳定。结合主要参数可知,长轴标准差由2.060上升到2.063,又经2.019降到2.011。表明旅游生态安全在“东北-西南”方向依然保持集聚,但是集聚的幅度不大。而短轴标准差则由1.532下降到1.529,又经过1.498回升到1.526,表明旅游生态安全有收敛趋势,但空间溢出效应不明显。总体上来看,主轴和副轴长度未发生较大变化,说明广西旅游生态安全空间分布格局稳定,无明显集聚扩散效应。

图2 广西旅游生态安全Moran’s I散点图

表5 广西旅游生态安全标准差椭圆

从重心偏移角度来看,2011-2014年,旅游生态安全重心略向西南方向偏移;2014-2017年,旅游生态安全重心向东北方向小幅偏移;2017-2020年旅游生态安全重心再次向东北方向小幅偏移。主要原因在于研究期内崇左、河池的生态环境质量改善明显,导致旅游生态安全重心向西南方向偏移。而随着生态环境治理效果逐步好转,尤其是桂林生态环境建设投入加大,生态环境治理能力越来越强,生态环境质量明显改善,旅游生态安全逐步向东北方向偏移。说明旅游生态安全重心虽有发生变化的趋势,但是总体变化不大。意味着在较长的时期内,广西旅游生态安全总体发展趋势基本保持稳定,现有发展格局仍然会维持较长的时间。

根据障碍度计算公式,以2011、2014、2017、2020四个年份为时间节点,计算出广西旅游生态安全的障碍度,对排名前十的障碍因子进行排序,分析主要的影响因素,如表6所示。

表6 广西旅游生态安全主要障碍因素排序

2011年障碍度最大的是第三产业增长率(X5),2014年障碍度最大的是人均生活用水量(X13)。2011年和2014年,主要共同的障碍因素包括生活垃圾清运量(X12)、人口密度(X7)、A级景区数量(X16)、空气质量达标率(X20)、万人汽车拥有量(X11)、游客密度指数(X8)、人均城市道路面积(X10)等7项指标,这7项指标对2011年和2014年广西旅游生态安全起到持续的影响作用,且其中的5项指标集中在压力系统,说明这期间旅游生态环境受到社会、经济、交通、环境等多方面的压力冲击,对旅游生态安全起到重要的影响。

2017年,障碍度最大的是旅游收入增长率(X3),其他依次是财政支出占GDP比重(X28)、第三产业比重(X23)、旅游者人均消费(X25)、人均社会消费品零售额(X24)、旅游外汇收入(X18)、人均公园绿地面积(X21)、人均GDP(X6)、人均城市道路面积(X10)、星级酒店数量(X15)。2017年,仅有人均城市道路面积(X10)延续2014年的影响力,其他障碍因素均发生变化。障碍因素主要集中在状态系统和影响系统,各有3项指标,压力系统仅有1项指标。说明社会经济及人类活动对旅游生态环境的冲击减弱,但是对生态环境的状态及对社会经济和生态环境的影响较大。

2020年,障碍因素最大的是旅游人数增长率(X4),与2017年相比较财政支出占GDP比重(X28)、第三产业比重(X23)、人均GDP(X6)、星级酒店数量(X15)四个因素持续发挥作用,其他5项障碍因素是人口自然增长率(X2)、中学在校学生数(X29)、建成区绿化覆盖率(X19)、可吸入颗粒物(X14)、污水处理厂集中处理率(X31)。其中,驱动力系统和响应系统各有3项指标,压力系统和影响系统各有1项指标,状态系统有2项指标。可见,近几年新冠病毒感染对旅游业产生较大冲击,国内旅游、入境旅游接待人次大比例下滑,对旅游生态安全造成很大影响。

5.1 结论

旅游生态安全是旅游发展的重要衡量指标,通过熵权TOPSIS法测度广西旅游生态安全状况,刻画广西旅游生态安全的时空分异特征,分析时空格局演化趋势及障碍因素。研究结果表明: 1)旅游生态安全总体上处于临界安全等级,旅游生态安全综合指数在波动中小幅攀升,最大值为0.534,最小值为0.491。各地市中旅游生态安全综合指数最大值是2014年的百色和崇左,均为0.634,仅达到一般安全级;最小值为2020年的崇左,为0.379,落入敏感级。钦州、贵港、河池、桂林、南宁、防城港、贺州、北海、来宾等9个城市旅游生态安全综合指数有所提升,玉林、梧州、百色、崇左、柳州等5个城市旅游生态安全综合指数小幅下降。各地市的旅游生态安全综合指数随时间演变未出现较大离散,集聚程度不高。2)旅游生态安全空间布局存在不均衡性,旅游生态安全空间相关性较弱。四个时间节点中,仅有2014年的旅游生态安全空间特征呈现正相关,主要集聚于高-高、低-低两种类型,且低-低类型的城市数量明显偏多。其他三个年份均呈负相关,高-低、低-高类型集聚的城市数量明显占优。3)旅游生态安全时空格局演化趋势基本稳定,无明显集聚扩散效应。旅游生态安全重心发生微弱偏移,总体偏移幅度不大。在较长的时期内,旅游生态安全时空格局总体发展趋势基本保持稳定,现有发展格局仍然会维持较长的时间。4)旅游生态安全的主要障碍因子存在阶段性变化。2011年障碍度最大的是第三产业增长率(X5),2014年障碍度最大的是人均生活用水量(X13),2017年障碍度最大的是旅游收入增长率(X3),2020年障碍因素最大的是旅游人数增长率(X4)。2011年和2014年共有7项相同的障碍因素,2014年和2017年仅有1项共同影响因素,2017年和2020年有4项共同影响因素。

5.2 讨论

生态环境保护与管理是省级区域的重要职责,探讨广西旅游生态安全时空格局演化及障碍因素,能够生动刻画区域旅游生态安全时空格局的演变规律,科学诊断旅游生态安全的影响因素,对推动广西生态环境保护和实现旅游高质量发展具有重要意义。但是旅游生态安全评价指标体系是一个复杂的科学系统,由于数据可获得性限制,未能构建具有普适性的旅游生态安全评价指标体系,缺乏生态足迹及旅游者、居民、旅游经营者满意度等方面考虑,指标体系构建需要进一步深入研究。同时,本文对广西旅游生态安全的障碍因素进行诊断,为制定旅游生态安全策略提供了科学依据,明确了广西旅游生态环境治理的方向。但是对于障碍因素的内部调控机制缺乏分析、探讨,未来研究可结合结构方程模型或者线性回归模型进行深入剖析和验证。

广西旅游生态安全建设是一个复杂、系统的过程,需要投入较大的人力、物力、财力改善生态环境质量。因此,广西地区应加强宣传,出台优惠政策,努力推动旅游业内涵式发展;注重人口质量提升,加强对旅游从业者培训,提高旅游服务质量;同时加大生态环境治理投入,改善生态环境质量,坚持经济发展与生态环境保护并重,推进新时代壮美广西建设。

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