絲綢之路沿線旅游城市經濟-環境-旅游耦合協調分析及預測

石貴琴，唐志強，張亮晶，陳都蓋次力

（河西學院，甘肅 張掖 734000）

隨著“一帶一路”發展戰略的推進和全域旅游概念的提出，絲綢之路沿線城市緊抓機遇紛紛依托自身資源優勢，大力發展旅游業，將旅游產業作為提振經濟的“優勢產業”。然而，旅游業與區域經濟的發展通常會對當地生態環境產生破壞性的影響[1]，尤其絲綢之路經濟帶國內段多處在我國經濟發展最落后、生態環境最脆弱的區域，經濟發展的迫切性與生態環境的脆弱性間的矛盾尤為突出[2]。因此，正確認識和理順經濟發展、旅游產業與生態環境三者之間的關系是絲綢之路沿線城市未來可持續發展的重要議題。

一、文獻綜述

國外關于旅游、經濟與生態的相互關系研究較早。Wall[3]等較早地闡述了人類旅游活動對生態環境的影響，并對相互作用機制進行了分析。Bithas 和Nijkamp[4]建立了以專家知識系統為基礎的環境-經濟協調發展模型。

國內關于區域經濟、生態、旅游的互動關系研究起步較晚，但是研究成果豐富。較早的研究多是以區域經濟為中心，研究經濟-生態或者經濟-旅游的關系。左其亭和陳嘻[5]、邵波和陳興鵬[6]、江紅莉和何建敏[7]、程光斌等[8]、陳國福[9]、塔娜[10]、張榮天和焦華富[11]分別基于耦合系統動力學模型、耦合協調模型、數據包絡分析等方法分別對江蘇、內蒙古、西北地區、長江三角洲地區的社會經濟與生態環境關系及協調狀況進行了研究。姜嫣等[12]、向 延平[13]、楊松茂 和任 燕[14]、余潔[15]、孫曉等[16]、王雪和楊存棟[17]、王偉等[18]分別對東部十省（市）、武陵山區、陜西、山東、河南等省份的旅游產業與區域經濟間的關系進行了研究，多數是運用耦合協調模型研究二者的協調關系，也有運用格蘭杰因果檢驗研究二者因果關系，以及運用Moran 指數分析空間動態自相關水平和趨勢的。關于旅游-生態的關系，王輝和姜斌[19]、符蓮等[20]、舒小林等[21]、張洪等[22]對大連市、貴陽市，皖江經濟帶的旅游經濟與生態環境的協調耦合關系進行了實證分析，運用的方法主要為耦合協調模型。近年來，對于經濟-生態-旅游三系統的研究也比較多，張燕等[23]、劉定慧和楊永春[1]、鐘霞和劉毅華[24]、張玉萍等[25]、周成等[26]、王維[27]、江海旭和鐘敬秋[28]、薛華菊等[29]分別對廣西桂林、安徽省、廣東省、吐魯番、北京市、長江經濟帶城市、青海省等地區的三系統協調狀況進行了分析、評價和預測，運用的方法主要為耦合協調模型法、灰色預測法、數據包絡分析法等。

縱觀已有文獻，關于區域經濟、生態環境、旅游三者關系的研究，對其中兩兩關系的研究比較早，成果比較豐富，而對三系統關系的研究只是最近幾年才興起，而且研究范圍多側重于一個省或城市，研究地區多為東中部城市或省份；也有一些基于經濟帶或經濟區的視野比較宏觀的研究，但主要是對長江經濟帶或全國31 個省份的研究，而少有針對西北地區經濟帶的研究。本文以絲綢之路經濟帶國內段西安、天水、蘭州、武威、張掖、酒泉、嘉峪關、哈密、烏魯木齊9 個主要旅游城市為研究對象，在構建了區域經濟-生態環境-旅游協調發展評價指標體系的基礎上，運用加權TOPSIS 法對經濟、生態環境、旅游三個子系統及其綜合水平進行評價，進而建立耦合協調評價模型，計算出2007—2016年10年間9 個城市的三系統耦合協調度，并進行時間和空間兩個維度的比較分析，最后借助灰色GM（1.1）預測了未來6年各城市的耦合協調水平，以期為沿線城市的旅游開發和經濟發展提供理論參考。

二、研究區概況、指標體系構建與數據來源

（一）研究區概況

絲綢之路是一條連接古代東西方之間經濟、政治、文化交流的黃金通道。經過2000 多年歷史在發展，絲路節點城市擁有深厚的歷史文化，豐富的遺產古跡，再加上獨特的地理環境，區域內旅游資源豐富。而旅游業相較于其他產業具有環境直接性污染小、經濟帶動效應強等特點。2013年“一帶一路”戰略的提出為沿線城市創造了發展的新機遇，該區域內城市紛紛依托自身旅游資源將旅游業作為經濟發展的重要支撐。然而，絲綢之路沿線主要區域處于西北內陸干旱半干旱地區，經濟欠發達，生態環境脆弱，所以在旅游開發和經濟發展的過程中必須注重與生態環境的協調發展。

（二）指標體系的構建

在參考相關研究成果的基礎上，本文遵循科學性、動態性、系統關聯性、可比性等原則，圍繞區域經濟、環境和旅游三大核心構建了包含27 個指標的評價體系（見表1）。

（三）數據來源

本文數據主要來源于2007—2016年的《陜西統計年鑒》《甘肅發展年鑒》《新疆統計年鑒》《中國城市統計年鑒》《中國旅游統計年鑒》《中國區域經濟統計年鑒》等。

三、研究方法

（一）熵值法

熵值法是一種客觀賦權法，其步驟如下[30]：

第一步，數據的無量綱化處理：

對于正向的指標：

對于負項的指標：

其中：Xij為原始指標值，maxXij和minXij分別為指標的最大值和最小值。進行無量綱化處理之后的數據為[0，1]的值，去除了數據不同性質和單位對評價體系的影響。

第二步，計算第j 項指標下第i 個方案占該指標的比重：

第三步，計算第j 項指標的熵值：

令k=1/lnm，則0≤e≤1。

第四步，求權重數：

表1 區域經濟-環境-旅游評價指標體系及各指標權重

（二）加權TOPSIS 法

TOPSIS 是根據有限個評價對象與理想化目標的接近程度進行排序和相對優劣評價的方法，其具體步驟如下[8][26]。

第三步，采用歐幾米德距離公式，計算指標評價值向量到正理想解的距離d+和負理想解d-的距離：

第四步，計算各被評價對象與最優值的貼近度，并按貼近度大小進行排序：

（三）耦合協調模型

耦合是源自物理學的概念，耦合度是用來衡量系統或要素間彼此相互作用的強弱程度，而協調度表示系統或要素間協調配合的關系。

其研究步驟如下：

第一步：根據之前加權TOPSIS 法計算的經濟、環境、旅游三大系統的評價值，得出各年份的綜合評價值：

式子中Ei，Hi，Li分別為區域經濟系統、環境系統、旅游系統的評價值，α、β、γ 為依據各子系統的重要程度而確定的系數。本文在綜合考慮三大子系統對于當地可持續發展的重要性的基礎上，參考相關研究成果[26]將其確定為：α=0.4、β=0.4、γ=0.2。

第二步，計算三大系統耦合度[26][31]：

第三步，計算耦合協調度[26][31]：

式中：Di為耦合協調度，Ci為耦合度，Ti為三大系統綜合評價值。本文參考廖重斌[32]對協調度以及協調等級判定的研究結論。

（四）GM（1.1）灰色預測法

灰色系統理論是中國學者鄧聚龍于1982年首先提出[33]，在工程控制、經濟管理、社會系統等領域有廣泛應用。基于灰色系統理論的灰色預測法，通過少量的、不完全的信息，建立灰色微分方程預測模型，對事物發展規律作出模糊性的長期描述，屬模糊預測領域中理論和方法較為完善的預測學分支，且具有預測精度較高、使用簡便等優點。灰色預測在經濟管理領域有較多應用，比如收入預測、產量或銷量預測、耦合協調水平預測、保險基金結余量預測、碳排放預測等方面。本文利用單數列的預測模型GM（1.1）對絲綢之路沿線各城市區域經濟-環境-旅游三大系統間協調度做6年的預測。

四、研究結果分析

（一）區域經濟、環境、旅游各子系統發展水平分析

在運用熵值法計算得出各指標權重（表1）的基礎上，用加權TOPSIS 法計算得出三大系統的貼近度作為各子系統的評價值。

1.分系統評價。從區域經濟系統評價值（圖1）可以看出，只有烏魯木齊的評價值在2007—2016年間在較小波動中略有上升，其他城市基本都是變化不大或波動中略有下行。張掖、武威、天水等城市有較大程度的下降，說明這些城市的區域經濟發展離理想水平的差距越來越遠。

圖1 區域經濟系統評價值

從環境評價值（圖2）來看，主要有兩種變化形式，分別是波動上升和先降后升，波動上升的城市主要有西安、烏魯木齊、天水、張掖，究其原因，得益于當地生態環境本身承載能力較強，或是由于當地生態環境保護力度較大，生態環境不斷改善。先降后升的城市主要有蘭州、武威、酒泉、嘉峪關、哈密，生態環境發展符合倒“U”形的環境庫茲涅茨曲線，即“先發展后治理”，這些城市其前身大多是以工業作為發展支撐，前期對環境破壞較大，而近年尤其是2013年以來隨著經濟結構不斷調整與環保力度的加大，環境評價值呈波動上升。

圖2 環境系統評價值

從旅游系統評價值（圖3）可以看出，西安市的評價值遠高于其他城市，而且在2010年就達到1，即理論上的理想解。蘭州在2008年和2009年兩個年份表現突出，2014年有較大幅度下降，此后逐年上升。烏魯木齊在2014年較上年有較大下降，其他年份表現比較穩定。非省會城市中，天水和張掖的評價值總體上升，其中，天水呈現出波動上升，而張掖是穩步逐年上升，且上升速度較快，這與張掖市近年大力促進旅游產業發展密切相關。其他非省會城市2007—2016年的旅游評價值變化不大。

圖3 旅游系統評價值

2.三系統比較分析。由圖1 區域經濟系統評價值和圖3 旅游系統評價值可以看出，絲綢之路沿線各城市經濟和旅游排名前三的都是西安、烏魯木齊、蘭州，且從2007—2016年，與非省會城市的差距一直較大。另外，除了嘉峪關和哈密，其他城市的兩系統排序具有相似性，即經濟發展水平處于末位的武威、張掖、天水等地的旅游發展評價值也不高，所以可以得出結論：城市經濟和旅游之間具有較強的關聯性，它們是相互促進、相互帶動的關系。

由圖1 區域經濟系統評價值和圖2 環境評價值可以看出，西安、烏魯木齊、蘭州三地的環境評價值也較高，但是相較于經濟評價值，在生態環境方面的“領先”程度較小。再看非省會城市，武威、天水、張掖等地的經濟系統評價值小于酒泉、嘉峪關、哈密，但是它們的環境評價值要高于后者，究其原因，前三個城市為農業城市或旅游為主的城市，后三個城市是以工業為重點產業的城市。總體說來：保護環境和發展經濟之間不存在大的矛盾沖突，但是過去粗放型的工業發展對環境產生了一定的破壞作用。

3.三大系統綜合評價。根據耦合協調模型綜合評價值計算公式，計算出絲綢之路沿線旅游城市區域經濟-環境-旅游三大系統綜合評價值（見表2），可以將它們分為三類：第一類西安（0.65～0.77），第二類烏魯木齊和蘭州（0.3～0.45），第三類天水、武威、張掖、酒泉、嘉峪關、哈密（0.1～0.3）。基本呈現出省會城市高非省會城市低的規律，尤其西安因地處絲綢之路的最東端，區位優勢明顯，經濟基礎雄厚，旅游資源豐富，城市實力較強。位于絲綢之路中段的如天水、武威、張掖、酒泉等城市，由于經濟基礎薄弱、生態環境脆弱、人口稀少、線路狹長、交通不便等原因，區域綜合發展水平遠遠落后于三個省會城市。

（二）區域經濟-環境-旅游耦合協調度時空分析

通過耦合度和耦合協調度公式，計算得到絲綢之路沿線旅游城市三大系統的耦合協調度（見圖4），可見耦合協調度最高的三個城市依然是西安、烏魯木齊、蘭州。總體來看，絲綢之路沿線旅游城市三大系統的協調度水平普遍較低，在2016年依然都處于失調狀態，其中西安為瀕臨失調，烏魯木齊和蘭州為輕度失調，酒泉為中度失調，天水、張掖、嘉峪關、武威為嚴重失調，哈密為極度失調（見表3）。形成這一格局的主要原因是三個省會城市及酒泉、天水等地的經濟和旅游系統相比其他城市具有優勢。

表2 區域經濟-環境-旅游三大系統綜合評價值

圖4 2007—2016年區域經濟-環境-旅游耦合協調度

表3 2016年區域經濟-環境-旅游耦合協調度及所屬類型

從2007—2016年，絲綢之路沿線城市三系統耦合協調度的變化表現出三種特點：波動上升、變化不大、小幅下降。其中張掖、蘭州、西安三個城市的耦合協調度有所提升，其中張掖在2010年和2011年的有較大幅度的提升，此后保持平穩；蘭州和西安兩地在波動中小幅提升。武威、嘉峪關兩市變化不大。烏魯木齊、酒泉、哈密、天水四市呈現出小幅下降，不但沒有向更優的協調類型演化，反而有所惡化。再來看波動的幅度，有些城市如蘭州、哈密、武威的波動起伏較大，說明這些城市的三系統協調狀況很不穩定；有些城市如西安、烏魯木齊、酒泉、天水、嘉峪關的比較平緩，說明這些城市的三系統耦合狀況比較平穩。

另外，對某一個城市的三系統評價值進行比較，可以得出影響該城市耦合協調發展的主要制約因素。為了觀察10年的總體情況，本文計算出了各城市區域經濟、環境、旅游各系統2007—2016年評價值的均值，發現西安屬環境相對滯后型，蘭州和烏魯木齊屬旅游滯后型，天水、張掖、武威、酒泉屬旅游-經濟滯后型，嘉峪關和哈密屬旅游-環境滯后型城市（見表4）。

表4 區域經濟-環境-旅游2007—2016年各子系統評價值均值比較

（三）區域經濟-環境-旅游耦合協調發展預測分析

運用灰色預測GM（1.1）模型，借助DPS 分析軟件，以絲綢之路沿線各旅游城市2007—2016年三大系統耦合協調度為依據，預測了2017—2022年6年的耦合協調度（見表5）。可以發現，西安、張掖、武威、天水四市耦合協調度將略有上升，其余都變化不大或波動下降。綜合前面的分析結果，可以看出未來幾年耦合協調度提高的城市大多是生態環境保護較好的非工業城市。另外，在9個城市中只有西安的耦合協調度在2020年將達到0.5 以上，實現勉強協調，其余城市都依然處于失調類型。所以，未來該區域各城市均要努力突破自身發展限制性因素，在保證生態環境不斷優化的基礎上，采取有利政策措施避免三大系統惡化失衡，最終實現經濟結構調整、生態環境保護、旅游產業三者之間整體提升和協調優化發展。

表5 區域經濟-環境-旅游耦合協調發展水平預測

五、結論與討論

第一，絲綢之路沿線各旅游城市區域經濟、旅游兩大系統之間相關性較高，排在前三位的均是西安、烏魯木齊、蘭州。生態環境總體變化呈現出波動上升和先降后升兩種變化趨勢，區域經濟發展與生態環境保護之間不存在顯著性沖突。可以在促進當地經濟和旅游產業發展的同時，倡導生態文明，發展生態循環經濟來改善當地脆弱的生態環境。

第二，從時間維度來看，2007—2016年絲綢之路沿線各旅游城市區域經濟-環境-旅游三大系統的耦合協調總體變化呈現出波動上升、變化不大、小幅下降三種情況。從空間范圍看，呈現出省會城市高非省會城市低的分布規律。另外，各地協調發展的限制性因素存在較大差異，其中西安是環境相對滯后，蘭州、烏魯木齊為旅游相對滯后，天水、武威、張掖、酒泉等地是旅游-經濟相對滯后，嘉峪關、哈密則是旅游-環境相對滯后，總體說來，除西安外的其他城市的旅游都相對滯后，這些城市在未來發展中需要通過政府政策、配套設施建設、服務優化等措施加快旅游資源挖掘和旅游產業發展。

第三，通過灰色預測GM（1.1）模型預測了絲綢之路沿線各旅游城市2017—2022年三系統的協調度，西安、張掖、武威、天水將有小幅上升，其余城市都變化不大或略有下降。同時，未來幾年絲綢之路沿線城市的協調水平仍然較低，除了西安在2020年將達到勉強協調，其他城市依然屬于失調類型。

本文基于熵值法、加權TOPSIS 法和耦合協調模型對絲綢之路沿線9 個旅游城市區域經濟-環境-旅游耦合協調關系及發展規律進行了定量研究，實現了突破單一城市以經濟帶為研究對象，且是對西北生態環境脆弱、經濟欠發達地區的研究。運用灰色GM（1.1）模型預測三大系統之間耦合協調度的發展趨勢，不僅有利于認識沿線各旅游城市耦合協調發展特點及地區差異，同時可為該區域未來經濟結構調整、生態環境保護及旅游產業發展提供決策依據。但是，由于數據的可獲得性，有些相關指標尚未納入指標體系，有些沿線城市未列入樣本，可能對研究結果有一定的影響。由于絲綢之路沿線地區和城市的生態基底和環境承載力各異，尤其有些地段處于限制開發區甚至禁止開發區，所以在經濟-環境-旅游系統耦合協調分析的基礎上，有針對性地提出規范化建議和方案是未來研究的重點。