風景道路網耦合性評價與系統優化研究

楊 星,余 青,楊智生

(1.北京交通大學風景道與旅游交通研究中心，北京 100044;2.交通運輸部規劃研究院，北京 100028)

0 引言

風景道作為一種新型旅游功能區和線性旅游目的地，正在成為推進交旅融合發展的重要載體。但由于風景道路網發展水平評價方法還不完善，相關建設規劃存在盲目性，導致在風景道路網建設過程中出現了一些新的問題。如部分風景道對沿線旅游資源開發支撐作用不強，風景道路網密度偏低、道路通行能力弱、服務水平不高；部分地區風景道建設超前于旅游資源開發，路網密度和服務設施規模偏大、投資效益不佳。從本質看，上述問題的出現是由于風景道路網線路系統與其所服務的旅游資源、經濟社會節點系統之間發展不平衡、不同步造成的，是系統間“耦合度”[1]低的表現。

針對空間跨度大、社會關聯性強的旅游交通網，目前已有學者嘗試采用耦合性理論對路網與區域經濟、城鎮空間布局、旅游資源等進行相關性分析。如王新越[2]等分析了高鐵通達性與旅游經濟的耦合協調度及其空間特征；王峰[3]等對云南省交通優勢度與旅游產業發展水平進行了耦合協調度研究；于茜[4]等分析了西安市路網通達性與城鎮空間擴展的耦合關系；李一曼[5]等運用加權平均出行時間、旅游發展水平指數和耦合協調模型等方法，分析了浙江省1996—2016年路網演化對旅游空間結構與組織的影響。目前，利用耦合性理論對旅游交通的研究主要集中在路網與外部系統的相互關系方面，專門針對風景道路網，特別是風景道路網內部子系統(線路和節點)間耦合關系的研究較為鮮見。

本研究在對風景道路網概念及內部子系統進行分析的基礎上，通過構建風景道路網評價指標體系，運用耦合性分析理論，提出了評價風景道路網整體發展水平及內部子系統發展協調性的方法，用以解決目前風景道路網評價方法不足及規劃建設偏盲目等問題。

1 風景道路網概念及耦合性分析目標

1.1 風景道路網定義及結構

風景道路網是指在傳統路網的基礎上，以旅游資源為先導，以道路廊道景觀、文化、游憩、歷史、考古等資源品質為依托，通過串聯廊道內具有較大潛力的旅游資源點、特色旅游小鎮及村寨、旅游交通樞紐及旅游接待與服務設施等重要運輸點，以及這些運輸點之間的連接道路，按照一定的旅游交通出行需求組成的具有旅游、交通、景觀、文化、生態、游憩和經濟等功能的網絡系統有機集合體[6]。這些運輸點被視為風景道路網節點，運輸點之間的連線被稱為風景道路網線路(簡稱風景道線路)。風景道路網結構及影響因子如圖1所示。

風景道線路是風景道路網中旅游交通流的核心載體，是風景道路網的主骨架，根據功能可分為主線、集疏線和支線3種類型[6]。風景道節點是風景道路網規劃的主要控制點，是區域內旅游交通的集散點，可分為旅游資源類、社會經濟與交通運輸類、旅游接待與服務設施類3種類型。

圖1 風景道路網結構及影響因子模型Fig.1 Scenic byway network structure and influencing factor model

1.2 風景道路網耦合性內涵與分析目標

風景道路網耦合性是指風景道線路與節點通過內部分工與協作，形成相互推動、相互配合的發展態勢。通過風景道線路和節點之間相互作用、相互制約及相互影響，最終實現風景道路網由簡單到復雜、由低級到高級、由無序到有序的進化。風景道路網耦合性分析就是對線路系統和節點系統彼此影響、相互作用的定量化評價。

在風景道路網中，風景道線路與節點始終處于相互“促進-抑制”的動態過程中，作為整體的風景道路網，并不是總能達到理想的耦合狀態[7]。通過風景道路網耦合性分析，明確風景道路網的內部結構狀態，了解其線路和節點系統當前所處的耦合階段和發展水平，以及兩系統之間的平衡關系，并對該路網提出針對性與可操作性強、見效快的優化提升措施，在風景道線路承載力限值范圍內尋求線路和節點協調發展的平衡點，維持風景道線路與節點的動態平衡和良性循環，是實現風景道路網整體效益最大化的有效路徑[8-9]。風景道路網耦合協調關系詳見圖2。

圖2 風景道路網耦合協調關系Fig.2 Coupling coordination relationship of scenic byway network

2 風景道路網耦合性評價方法

2.1 耦合協調模型

N維系統耦合度模型如式(1)所示：

(1)

式中，C∈[0,1]，Un=f(x1,x2,…,xm),C為系統間的耦合度；n為系統個數；m為系統U的評價指標個數[6]。本研究對象為線路和節點系統，因此n=2，式(1)相應降維后如式(2)所示：

(2)

耦合度C介于0和1之間，當C趨向于0時，系統之間或內部要素之間處于松散或者無關狀態，系統趨向無序；當C趨向于1時，系統之間或內部要素之間達到良性耦合，系統趨于有序結構。

耦合度雖然可以表示系統間相互作用的趨勢和程度，但不能完整反映系統間的整體功效和協同效應[10]。引入耦合度協調指數是用以度量系統或要素間彼此和諧共生的程度，以體現系統由無序走向有序的趨勢[11]，耦合協調指數D由式(3)、式(4)計算。

(3)

T=αU1+bU2， 其中，a+b=1，

(4)

式中，T為系統間的綜合調和指數；a、b為待定系數，表示兩個子系統對于整體系統的貢獻度，本研究建議a(代表風景道線路)取0.5，b(代表風景道節點)取0.5。耦合協調指數D值越大，表明風景道線路與節點兩系統的發展水平越高，二者之間的耦合性越好。

2.2 評價指標體系

風景道線路系統評價指標應重點反映路網的支撐能力、服務水平及主線旅游資源品質。本研究設置路網密度及連接度[12]、主線旅游資源及主線運輸狀況3個一級指標和12個二級指標，詳見表1。

風景道節點系統評價指標應重點反映區域旅游資源分布、經濟社會和交通運輸發展狀況，以及旅游接待與服務設施需求等情況，本研究設置區域旅游資源分布情況、區域旅游產業發展總體情況、區域社會經濟及交通運輸狀況、主線沿線旅游接待與服務設施數量4個一級指標和19個二級指標，詳見表1。

表1 風景道線路與節點系統評價指標體系構建

2.3 指標權重計算方法

本研究采用熵值賦權法計算指標權重，以客觀反映指標的相對重要性[13]。具體計算步驟為：

(1)對評價指標進行無量綱化處理，消除不同類型、不同單位指標間的差異。本研究采用極差標準化法進行無量綱化處理[14]，為避免處理后出現0值，對初步結果整體平移A，A=0.1，則：

(5)

(2)對經過標準化處理的指標值做比重變換，計算指標xij的比重Sij：

(6)

(3)計算第j項指標的熵值rj：

(7)

(4)第j項指標的差異度為：

vj=1-rj。

(8)

(5)第j項指標的權重為：

(9)

2.4 系統發展水平與耦合度評價

(1)系統發展水平

U1、U2分別為風景道線路和節點系統的綜合評價指數，數值越高表示發展水平越高，可分為4個等級：低級發展水平(0≤U<0.3)、初級發展水平(0.3≤U<0.5)、中級發展水平(0.5≤U<0.7)和高級發展水平(0.7≤U<1.0)。

根據U1、U2的相對關系，風景道線路與節點系統的發展狀態可劃分為3種：當U1>U2時，風景道線路發展超前于風景道節點；當U1

(2)耦合度

耦合度C反映了系統之間是否處于有序狀態，采用中值分段法，將耦合度C劃分為4個區間：當C∈(0,0.3)時，系統處于低水平耦合階段；C∈(0.3,0.5)，系統處于拮抗階段；C∈(0.5,0.8)，系統處于磨合階段；C∈(0.8,1.0)，系統處于高水平耦合階段[15]。

(3)耦合協調指數

根據耦合協調指數計算結果，可將風景道線路與節點間的協調發展類型分為失調發展、瀕臨失調、基本協調和高度協調4種[16],具體詳見表2。

表2 風景道路網耦合類型評判標準Tab.2 Evaluation criteria for coupling types of scenic byway network

①失調發展(0

②瀕臨失調(0.3

③基本協調(0.6

④高度協調(0.8

圖3 風景道線路與節點“失調發展”狀態Fig.3 “Maladjusted development” state of scenic byways’ routes and nodes

圖4 風景道線路與節點“瀕臨失調”狀態Fig.4 “On the verge of maladjustment” state of scenic byways’ routes and nodes

圖5 風景道線路與節點“基本協調”狀態Fig.5 “Basic coordination” state of scenic byways’ routes and nodes

圖6 風景道線路與節點“高度協調”狀態Fig.6 “High degree coordination” state of scenic byways’ routes and nodes

3 實證分析

3.1 草原天路耦合度指標分析

草原天路全長約323.9 km，2019年8月全線貫通，是連接崇禮滑雪區、赤城溫泉區、張北草原風景區、白龍洞風景區及大青山風景區的一條重要公路運輸通道，也是我國10大美麗公路之一。

(1)草原天路風景道路網現狀分析

對于由草原天路輻射形成的風景道路網而言，長約323.9 km的草原天路是風景道路網的主線；與該主線相連的張石高速、張承高速等屬于路網中的集疏線；與草原天路周邊散布的旅游資源點相連的道路，如X408、S242等則屬于該路網中的支線。草原天路穿越的“四縣兩區”中的旅游資源點、縣城、鄉鎮、村莊、張家口火車站、野狐嶺收費站、戰海收費站、游客服務中心、驛站、觀景區及營地等構成了風景道路網中的節點系統。具體構成詳見表3。

表3 草原天路風景道路網線路與節點系統構成Tab.3 Route and node system composition of Grassland Tianlu Scenic Byway Network

(2)草原天路風景道路網評價指標權重

結合草原天路周邊資源的實際分布情況，考慮數據來源，對表1提出的評價指標體系微調后得到適合草原天路風景道路網線路與節點系統的評價指標體系。同時，收集到自2013—2019連續7年的各指標具體數據，經過無量綱化處理后，采用熵值法計算求得各指標權重如表4所示。

(3)草原天路風景道路網耦合度指標計算

根據評價指標權重，計算得到線路和節點系統歷年的綜合評價指數，即U1和U2。利用耦合度模型，得出草原天路風景道路網線路與節點系統的耦合度及耦合協調指數，結果見表5。

為更加準確反映不同系統之間的耦合程度，本研究分別計算出風景道路網線路系統(A)與節點4個子系統(B1,B2,B3,B4)之間歷年的耦合度(C1，C2，C3，C4)及耦合協調指數(D1，D2，D3，D4)。具體詳見表6～表9。

3.2 草原天路風景道路網耦合類型分析

(1)草原天路風景道路網耦合性分析

分析結果表明，草原天路風景道路網線路與節點系統從2013年的中度失調狀態逐漸發展至2019年的良好協調狀態。

由線路系統綜合評價指數U1和節點系統綜合評價指數U2計算結果可以看出，2013—2016年，線路與節點系統均處于低級發展水平，自2017年起，線路與節點系統上升至初級發展水平。

表4 草原天路風景道路網線路與節點系統評價指標權重一覽表Tab.4 List of evaluation indicator weights of Grassland Tianlu Scenic Byways’ route and node system

表5 草原天路風景道路網線路系統(A)與節點系統(B)耦合情況分析Tab.5 Coupling analysis of route system (A) and node system (B) of Grassland Tianlu Scenic Byway Network

表6 草原天路風景道路網線路系統(A)與“所在區域旅游 資源分布情況(B1)”耦合性分析Tab.6 Coupling analysis of route system (A) and “distribution of tourism resources in the region (B1)” of Grassland Tianlu Scenic Byway Network

表7 草原天路風景道路網線路系統(A)與“所在區域 旅游產業發展總體情況(B2)”耦合性分析Tab.7 Coupling analysis of route system (A) and “overall situation of tourism industry development in the region (B2)” of Grassland Tianlu Scenic Byway Network

表8 草原天路風景道路網線路系統(A)與“所在區域 社會經濟及交通運輸類指標(B3)”耦合性分析Tab.8 Coupling analysis of route system (A) and “social economic and transport indicators (B3) in the region” of Grassland Tianlu Scenic Byway Network

表9 草原天路風景道路網線路系統(A)與“主線沿線 服務設施數量(B4)”耦合性分析Tab.9 Coupling analysis of route system (A) and “number of service facilities along the main line (B4)” of Grassland Tianlu Scenic Byway Network

根據U1與U2的相對值可以看出：2013年和2014年，草原天路風景道路網屬于節點系統滯后型，即風景道路網中節點增長和發育程度滯后于路網中線路的增長和完善情況；2015—2019年，草原天路風景道路網屬于線路系統滯后型，即風景道路網中線路的發育與形成滯后于路網中節點的發展。

(2)風景道路網線路系統與節點子系統耦合情況分析

表7～表10反映了草原天路風景道路網線路與4個節點子系統之間的耦合關系，具體表現為：線路系統滯后于所在區域旅游資源分布、旅游產業發展、社會經濟及交通運輸業發展，但超前于主線沿線旅游接待與服務設施規模增長。

3.3 草原天路優化提升建議

(1)線路系統優化

分析結果表明，草原天路風景道路網線路系統綜合評價指數較低，且線路系統近年來一直滯后于節點系統發展，說明線路數量和密度仍顯不足，不能有效滿足節點需求。建議將草原天路風景道與周邊高速公路、普通干線公路、農村公路等進行統籌規劃和布局，厘清風景道路網 “快進”與“慢游”系統，優化路網結構；增大集疏線和支線規模，實現對旅游資源的有效銜接；通過拓寬路基、增加連接支線等方式提高通行能力和服務水平，及時疏散游客，避免造成擁堵。

(2)節點系統優化

分析結果表明，草原天路風景道路網節點系統綜合評價指數較低，說明節點在整體品質和部分數量上存在不足。建議加大旅游資源品牌打造與品質提升，增強吸引力；著力提升機場、火車站和互通式立交的集疏運能力，增強游客服務功能；增加主線沿線旅游接待與服務設施數量，因地制宜增加游憩服務、餐飲住宿及購物娛樂等設施[18]，滿足全方位需求。

4 結論

以當前風景道路網發展存在的突出問題為導向，以優化風景道路網結構為目標，將耦合度分析模型首次應用于風景道路網，構建了風景道路網評價指標體系，并對風景道路網線路與節點系統進行了耦合性分析，提出了風景道路網耦合度評價的4個標準，即：失調發展、瀕臨失調、基本協調和高度協調。本研究以河北草原天路風景道為例，對草原天路風景道路網所處的發展階段、存在的突出問題進行了研究，并提出了優化措施。研究結果表明，利用耦合性理論對風景道路網進行整體評價和子系統相關性分析是可行的，其分析結論可為風景道路網規劃及子系統優化提升提供理論依據與技術支撐。針對風景道路網系統的復雜性與多元性，后續在構建科學、合理、準確的評價指標、優化提升措施及協調機制等方面仍需進一步研究和探討。