快速旅游通道影響下的區域旅游空間格局研究
——以太行山高速為例

白 龍，路 紫，高玉健，高 偉

(1.河北師范大學 資源與環境科學學院，河北 石家莊 050024；2.交通運輸部規劃研究院，北京 100028)

0 引言

交通運輸部、國家鐵路局、中國民用航空局、中國鐵路總公司、國家旅游局等聯合發布的《關于促進交通運輸與旅游融合發展的若干意見》提出，到2020年基本建成、健全旅游交通運輸體系和運行機制[1]，中國交通運輸部、中國工程院、中國公路學會等多家機構也建議科學確定旅游公路建設標準、做好旅游景點與交通干線之間的公路建設[2]。基此，交旅融合模式引發了學者的系列關注，如胡萌[3]基于精準扶貧、旅游引領、產業支撐、生態保護等考慮提出的“交通+旅游+扶貧+文化+生態”體系；何進[4]基于旅游公路的娛樂休閑、信息傳遞、特色推介等功能考慮提出的干線公路和景區連接線建設方法；黃湛軍[5]基于旅游公路沿線特色小鎮、特色民宿、綠道系統等考慮提出的公路景觀觀賞控制點方案等。同時，國外學者則從優化公路設計、提升旅游體驗等側重點進行了交旅融合模式研究，如Denstadli和Jacobsen[6]通過構建自駕游客滿意度評價指標體系研究了挪威兩條旅游道路景觀形成、服務點、沿線城鎮等方面的實際旅游影響；Mokhtar和Shimizu[7]通過旅游政策評估和細分旅游市場分析了不同道路環境下游客的滿意度和駕駛偏好；Ettema[8]等通過定性分析道路交通對自駕模式旅游吸引力的影響提出了旅游公路體驗和旅游公路景觀提升改造建議。

本研究在交旅融合模式下，基于太行山高速矢量數據和河北省太行山區景區數據，運用Arcgis空間分析技術和整合、改進后的F-AMST模型，研究太行山高速對河北省太行山區旅游發展的空間格局影響、旅游資源集聚開發問題。首先，通過景區節點和太行山高速出口節點的經緯度坐標規劃出兩點間最優路線用于實際公路交通距離測算，得出各景區的最鄰近高速出口數據；其次，運用F-AMST模型構建景區-高速出口節點間的有效連接并計算出高速出口的模糊聚類強度，進而求得景區-最鄰近高速出口的模糊聯系強度；再次，運用F-AMST模型的分裂機制進行空間組團劃分，并給出判斷多個集群有效性值的目標函數；最后，整合太行山高速影響下的河北省太行山區旅游產業空間格局劃分與評測結果，分析其可能存在的集聚效應、過濾效應、旅游目的地自組織等實際影響。

1 研究方法

1.1 MST模型改進

MST(Multiple Spanning Tree)一種廣泛應用于聚類分析、密度估計、多樣性評估、路徑優化等的方法模型，因適用于節點分區的特點已被運用于旅游線路組織和系統優化問題。先前的河北省山區旅游集聚區的劃分研究中，我們已基于MST模型增強其快速算法(FMST)和自適應算法(AMST)，并加入模糊等級權重因素和模糊聯系強度表達式提出了F-AMST模型，使其擁有模糊分級評判、模糊等級權重賦值、多集群有效性判斷等功能優點，應對多聚類中心選擇、聚類邊界模糊、多聚類方案最優選擇等時存在的不足[18]。本研究為較好表達聚類效果和F-AMST層次模型構建，再次補充了模糊等級權重系數和分裂準則，轉變距離最小為模糊聯系強度最大，并采用兩次分裂、二級聚類的模型設計。如此以來，一級聚類側重空間劃分，二級聚類側重聚類中心、次中心表達，同時實現COP(Context-independent Optimality and Partiality properties，一種表示類內鄰近度與類間分離度比值的平均值指標)目標函數對聚類目標的最優選擇，以優化其地理空間表達和聚類的地理空間特征。這樣不僅完成了一類要素對另一類要素空間組織分析時的F-AMST層次模型構建，還加強了模糊數學方法的地學適用性。

1.2 F-AMST的生成

上述過程中：景區模糊等級權重系數依據國家標準(GB/T 17775—2003)中關于A級景區質量和檔次的綜合評價結果進行模糊賦值(從A-5A級景區分別取1-5)；高速出口模糊等級權重系數按同質化處理并進行模糊賦值；景區-高速出口模糊聯系強度量化值用增加模糊等級權重的模糊聯系強度表達式得出(其值越高，聯系強度越大)；F-AMST無向連接圖遵循E值最大、距離最小原理；基于研究區原始數據矩陣生成的F-AMST連接圖最終將在區域空間中生成M個以高速出口為中心點的不相連子樹G1，G2，G3,…,Gm。

1.3 F-AMST分裂與聚類有效性方案評價

2 研究區域、研究數據及計算

2.1 研究區域

太行山高速公路是列入《京津冀協同發展交通一體化規劃》的重點工程，其建成對加快太行山區旅游資源開發、促進沿線經濟社會發展、挖掘太行山文化等意義深遠。太行山高速穿越河北省西部山區5市、19縣，連接3A級以上景區76個，設置沿線出口43個，在交旅融合模式下分析和評估太行山高速的實際旅游影響、研究太行山高速對河北省太行山區旅游空間格局的影響、提升太行山高速的旅游服務功能等意義深遠。

2.2 研究數據

根據實際研究需要，統計調查出太行山高速沿線出口43個(包含太行山高速所有原建、新建已通車、和在建路段)，信息包括其經緯度坐標和所在地市；統計調查出河北省太行山區3A級以上旅游景區76個，信息包括其經緯度坐標、所在地市、景區等級。旅游景區信息來源于河北省文化和旅游廳網站(http:// www.hebeitour.gov.cn)及國家文化和旅游部網站(http:// www.mct.gov.cn)；太行山高速線路首先通過Google Earth衛星影像加工和矢量化獲得，再與實地調研時所攜帶GPS設備所生成的線數據進行比對和校準；經緯度坐標信息首先拾取自百度地圖拾取坐標系統，再與實地調研時所攜帶GPS設備所生成的點數據進行對比和校準；實地調研還對高速出口實際情況(已開通、未開通、在建)進行標記，對高速出口-景區實際連接進行確認。

2.3 F-AMST模型與計算

2.3.1F-AMST生成與分裂

依據F-AMST模型準則和方法加工處理河北省山區3A級以上景區數據和太行山高速各出口數據，得出景區-高速出口節點間eij的76×43矩陣(表1)，并基此生成具有唯一特性的河北省太行山區景區-高速出口節點最小生成樹(圖1(a))，此時各景區按最鄰近原則與唯一高速出口連接，且聚類中心位于各高速出口。

分裂并剔除dense(Gm)=0的高速出口，初步保留子樹25個；再依據F-AMST模型準則和方法加工上述初步保留的25個高速出口數據信息，得出高速出口節點間eij的25×25矩陣，據此生成有景區連接的太行高速出口節點間具有唯一特性的最小生成樹(圖1(b))，同時計算出太行山高速出口節點子樹的模糊緊湊度；利用F-AMST聚類函數生成準則選取聚類數目范圍[2，5]，利用分裂準則對高速出口間節點最小生成樹進行分裂，利用dense(Gm)聚類關系確定有效分裂節點，生成聚類方案4個(表2)。

表1 河北省太行山區景區-高速出口節點矩陣Tab.1 Node matrix of scenic spots-expressway exits in Taihang Mountain area of Hebei Province

2.3.2聚類有效性評價及方案調整

利用F-AMST模型中的COP目標函數對不同分裂聚類方案進行有效性評價，計算結果如表3所示。按照Gurrutxaga提出的COP指標在[0,1] 范圍內取值的結論[23]，則選擇聚類數目為4的方案最為合理(表3)。對比之前河北省山區旅游集聚區劃分時出現的“隨聚類數目的增加，其對應方案COP指標值呈現出波動性變化[18]”，該結果可解釋為交通要素的改善可以抵消一部分“距離對模糊聯系強度的負面影響”，也充分證明了太行山高速對河北省太行山區旅游資源開發的交通優化作用。

圖1 太行山高速影響下的河北省太行山區景區-高速出口節點F-AMST構建與分析Fig.1 Construction and analysis of scenic spot-expressway exit nodes in Taihang Mountain area of Hebei Province under influence of Taihang Mountain Expressway by F-AMST

3 研究結果與分析

3.1 空間組團格局

在太行山高速影響下，河北省太行山區基本形成了76個3A級以上景區與25個高速公路出口的臨近對應的旅游資源空間聚類格局，經上述計算和調整，生成包含二級子樹的F-AMST模型(表4)，太行山高速影響下河北省太行山區旅游可以形成包含一級組團4個、二級組團8個的空間格局(圖1(c))。(1)一級空間組團。在太行山高速影響下直接形成有效斷開的一級子樹4個，形成圖1(c)所示的河北省山區旅游一級空間組團。將資源聚類劃分情況與實際旅游資源分布狀況相結合，發現景區等級模糊權重影響大于距離變化對模糊聯系強度影響，即隨著道路交通條件的改善距離性衰減的影響會變小，高模糊權重等級旅游景區對快速旅游交通的需求更為迫切。(2)二級空間組團。在分析一級空間組團的基礎上篩選模糊聯系系數較大的子樹，計算得出二級空間組團8個(圖1(c))即： G5-G8組團、G10-G11組團、G12-G15組團、G16-G19組團、G21-G22組團、G23-G24組團、G25-G27組團和G28-G29組團。

表2 基于F-AMST分裂規則的太行山高速出口節點空間聚類方案Tab.2 Spatial clustering scheme of Taihang Mountain Expressway exit nodes based on F-AMST splitting rule

表3 各聚類方案的COP值Tab.3 COP values of clustering schemes

3.2 組團劃分與集聚區劃分結果對比

對比研究發現，旅游空間組團劃分(圖1(d))結果與之前河北省太行山區旅游集聚區劃分(圖1(e))結果[18]基本一致，但太行山高速影響下聚類中心出現轉移。(1)空間性一致。將太行山高速影響下的河北省太行山區旅游空間組團劃分結果對河北省太行山區旅游集聚區劃分結果對比發現：①空間組團與集聚區的數量相同。依據COP函數檢驗結果，在河北省山區旅游集聚區劃分中太行山區聚類數目[18]與河北省太行山區旅游空間組團最優劃分結果都為4，且對應空間位置差別較小；②4個空間組團與4個旅游集聚區所包含的景區數量、資源稟賦條件等基本一致。除個別景區外(嶂石巖、棋盤山、龍門山莊、野三坡等)其他景區的空間組團劃分結果與旅游集聚區劃分結果一致，即空間組團與旅游集聚區所包含的景區基本一致。(2)集聚中心的轉移。太行山高速影響下的空間組團的集聚中心是由各高速出口節點模糊聯系系數加權計算得到的，大致位于太行山高速沿線，且空間組團中關聯景區越多的高速出口節點表現出來的中心性越明顯；而河北省山區旅游集聚區的集聚中心則只考慮景區的模糊等級，其集聚中心為各A級景區連線構成的內多邊形幾何中心[18]。

表4 含二級子樹的河北省太行山區旅游最優空間組團F-AMST模型Tab.4 F-AMST model with secondary subtrees for optimal space tourist grouping in Taihang Mountain area of Hebei Province

可見，太行山高速影響下的河北省太行山區旅游空間組團劃分結果較之集聚區劃分結果，其作用在于：一是“縮小景區節點間的空間距離來提高內部集聚程度”，各空間組團的模糊集聚強度明顯高于集聚區劃分時的計算結果；二是空間組團的集聚中心打破了原始受行政區劃景區邊界影響的幾何中心式分布，向依據高速出口節點的高速公路沿線轉移；三是較之集聚區劃分結果，空間組團中所呈現的集聚方向性和組織性更加明顯，空間集聚與空間劃分結果更加成熟。

3.3 太行山高速的旅游“過濾效應”

按太行山高速對河北省太行山區旅游產業發展影響大小，將沿線高速出口節點分為無影響節點、影響較小節點和有效影響節點3類，“過濾效應”主要體現在前兩類上。(1)“真空過濾”。太行山高速沿線43個出口節點中，無景區連接出口節點18個(圖1(f))，這在“過濾效應”中形成旅游發展影響的真空區域，即這些出口節點對區域旅游產業發展和旅游發展空間格局的影響微乎其微[24]，且在后繼的發展中，過濾形成的“旅游真空區域”的旅游發展將遠不及其他區域。但這部分被“過濾”出來的高速出口節點，關聯了較為密集的小城鎮帶，其在改善區域交通運輸狀況方面功能較為顯著。(2)“二級過濾”。部分連接景區數量較小、景區-高速出口節點模糊聯系強度較弱的高速出口節點(G8，G9，G20)，因無法根據模糊緊湊度dense(Gm)形成有效的二級組團，其自身對當地的旅游產業發展影響也較小。但這些節點處于兩個二級空間組團之間，經過后期的旅游資源整合、國土空間規劃、鄉村振興戰略等調整，依然具備一定的發展潛力。

3.4 太行山高速的旅游目的地自組織效應

太行山高速的旅游目的地自組織效應，即依靠高速公路本身的交通運輸功能對旅游目的地的旅游資源形成有效的組織和整合，以提高目的地的性能和質量、為游客提供更“健康和難忘的體驗”[25]。概言之，太行山高速的旅游目的地自組織效應在于將游客的旅游目的地由之前的景區變成區域、有效形成旅游線路、縮短旅游交通時間和成本，并進一步影響區域旅游的結構性凝聚力[26]。在太行山高速的旅游目的地自組織效應影響下：(1)受交通要素主導的旅游地理空間格局基本形成。依托太行山高速出口形成了不同等級的旅游空間組團框架，為實現旅游發展的區域綜合營銷、全域旅游開發提供有利條件。同時，在高速出口與景區連接線公路連接時形成了線性組團(G17)、中心-放射狀組團(G19)、枝狀組團(G28)等多形態的旅游地理空間格局。(2)為跨行政區邊界組團形成和全域旅游開發提供契機和可能。道路交通改善對提高區域通行效率、促進產業融合、優化區域產業格局等多方面的影響已經得到了證實[27]，道路交通優化可實現對地域性相近、資源稟賦雷同的旅游資源的融合，為全域旅游發展提供可能[28]。太行山高速影響下形成的旅游空間組團就有多個組團是跨行政區邊界形成的，如G16-G19組團跨越了2市3縣，G23-G24組團跨越了2市2縣，這些組團將成為道路交通影響下跨行政區邊界旅游資源開發的典型案例；(3)完善旅游目的地“快-慢”結合的交通網絡體系。旅游目的地交通網絡體系包括目的地-旅游市場連接、目的地內交通基礎設施等[29]，太行山高速將76個3A級以上景區和5市19縣有效串連，結束了沿線沒有快速旅游交通的歷史，縮小了旅游目的地-旅游市場、山區-城市的旅游通勤時間，有機融合了旅游目的地的快速旅游通道、國道、省道和旅游專用道路，完善了旅游目的地“快-慢”結合、層次鮮明的交通網路體系。

4 結論

本研究在交旅融合模式下，基于太行山高速矢量數據和河北省太行山區景區數據，運用GIS分析和F-AMST模型，研究了太行山高速沿線43個出口節點和76個3A級以上景區的聚類情況，研究了太行山高速對河北省太行山區旅游產業發展和旅游空間格局的實際影響。本研究首先對MST模型進行了改進，補充了模糊等級權重系數和分裂準則的基礎上，轉變距離最小為模糊聯系強度最大，并采用兩次分裂、二級聚類的設計優化F-AMST層次模型，并通過構建要素間唯一、無向關聯的方法用于一類要素(太行山高速出口節點)對另一類要素(旅游景區節點)的空間組織影響分析，加強了F-AMST模型的地理空間表達和模糊數學方法的地學適用性。研究發現：(1)運用F-AMST模型對高速出口、3A級以上景區節點的數據進行模糊聯系、模糊集聚計算，并對聚類方案進行調整和有效性評價，最終形成太行山高速影響下的河北省太行山區旅游空間組團劃分結果，包括一級空間組團4個和二級空間組團8個；(2)將旅游空間組團劃分結果與課題組之前研究中的旅游集聚區劃分結果進行對比，發現二者數量相同，二者的空間位置和所包含景區基本一致，但空間組團的模糊集聚強度明顯優于集聚區的劃分結果，空間組團中景區集聚的方向性、組織性、中心性更加明顯；(3)太行山高速對與景區節點連接較少的高速出口節點過濾效應明顯，形成無景區連接的“真空過濾”節點18處，以及與景區模糊聯系強度較小的“二級過濾”節點3處；(4)太行山高速通過改變旅游目的地道路交通基礎設施，形成了新的旅游目的地地理空間格局，為跨行政區邊界組團形成和全域旅游開發提供契機和可能，同時完善了旅游目的地“快-慢”結合的交通網絡體系。