神農架林區生態旅游生態安全的空間差異及其驅動因素

摘要 基于 DPSIR 模型和脆弱性評估方法，運用分析網絡過程（ANP）模型和K-means聚類方法，構建了適用于神農架的EES評估指標體系，包括驅動力、壓力、狀態、影響和響應5個類別59個指標，對神農架林區的EES狀況進行了評估和分析。結果表明，神農架林區的EES指數在0.281～0.357，呈現出顯著的空間分布特征，東部高于西部，南部低于北部，沿著湖北和重慶的邊界呈現出梯度變化。影響EES狀況有效的指標是物理和經濟活動、生物多樣性損失和生物多樣性保護，反映了神農架林區的生態旅游業與生態系統之間的協調與沖突，以及生態旅游業對生態系統的影響與適應。

關鍵詞 神農架林區；生態旅游；生態安全；空間差異；脆弱性評估

中圖分類號 F 590.75 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）23-0122-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.23.026

Spatial Differences and Driving Factors of Eco-tourism Ecological Security in Shennongjia Forest Area

LIU Li-mei

（Yangtze University， Jingzhou，Hubei 434000）

Abstract Based on DPSIR model and vulnerability assessment mee63c86e0c04eddf8f40ce92f8237babethod， this paper uses ANP model and K-means clustering method to build an EES evaluation index system suitable for Shennongjia， including 59 indicators in five categories： driving force， pressure， state， impact and response. The EES status of Shennongjia forest area was evaluated and analyzed. The results showed that the EES index of Shennongjia forest area was between 0.281 and 0.357， showing a significant spatial distribution， higher in the east than in the west， lower in the south than in the north， and a gradient variation along the border of Hubei and Chongqing. The most effective indicators affecting EES status are physical and economic activities， biodiversity loss and biodiversity conservation， which reflect the coordination and conflict between eco-tourism and ecosystem， as well as the impact and adaptation of eco-tourism on ecosystem in Shennongjia forest region.

Key words Shennongjia forest area;Ecotourism;Ecological security;Spatial difference;Vulnerability assessment

作者簡介 劉麗梅（1983—），女，廣東揭陽人，碩士，從事農業可持續發展研究。

收稿日期 2023-12-22

神農架林區是我國重要的生態旅游目的地，其生態旅游生態安全（EES）狀況對區域可持續發展具有重要意義。生態旅游生態安全是指生態旅游業與生態系統之間的相互作用和依賴性，以及生態旅游業對生態系統的壓力和影響，反映了生態旅游業的可持續發展能力和生態系統的保障能力。評估和分析生態旅游生態安全的狀況和驅動力機制，對于制訂和實施生態旅游規劃和管理措施，促進生態旅游可持續發展和生態安全保障具有重要的理論和實踐意義。 近年來，神農架林區的生態旅游業發展迅速，為區域經濟社會發展和生態環境保護帶來了積極效益，但也對生態系統造成了壓力和影響，生態旅游生態安全的問題日益突出。因此，評估和分析神農架林區的生態旅游生態安全的狀況和驅動力機制，對于優化神農架林區的生態旅游規劃和管理，促進神農架林區的生態旅游可持續發展和生態安全保障具有重要的理論和實踐意義。

國內外關于生態旅游生態安全的研究主要集中在以下幾個方面：①生態旅游生態安全的概念［1］、內涵和特征的界定和分析［2］；②生態旅游生態安全的評價指標體系的構建和選擇［3］；③生態旅游生態安全的評價方法的探討和應用［4］；④生態旅游生態安全的驅動力機制的分析和模擬［5］；⑤生態旅游生態安全響應措施的提出和實施［6］。這些研究為生態旅游生態安全的理論和實踐提供了有益的啟示和借鑒，但也存在一些不足和問題，主要表現在以下幾個方面：①生態旅游生態安全的概念和內涵尚未形成統一的認識和定義，不同的研究者從不同的角度和層面對其進行了解釋和界定，導致生態旅游生態安全的研究缺乏統一的理論基礎和框架［7-9］；②生態旅游生態安全評價指標體系的構建和選擇，往往未充分考慮生態旅游的特征和生態系統的特征，導致評價指標體系的科學性和適用性不強，評價結果的客觀性和有效性不高［10-12］；③生態旅游生態安全評價方法的探討和應用，未充分考慮生態旅游生態安全的復雜性和動態性，導致評價方法的簡單化和靜態化，評價過程的合理性和靈活性不足［13-15］；④生態旅游生態安全的驅動力機制的分析和模擬，未充分考慮生態旅游業與生態系統之間的相互作用和依賴性，導致驅動力機制的簡化和線性化，驅動力機制的內在邏輯和規律不清［16-18］；⑤生態旅游生態安全的響應措施的提出和實施，未充分考慮不同區域的生態旅游生態安全的狀況和差異，導致響應措施的單一化和同質化，響應措施的針對性和有效性不強［19-21］。

筆者旨在評估神農架林區的生態旅游生態安全（EES）狀況，分析其驅動力機制，提出響應措施。筆者的創新點和主要結論有以下幾點：①構建了適用于神農架的EES評估指標體系，包括驅動力、壓力、狀態、影響和響應5個類別59個指標，充分考慮神農架林區的生態旅游特征和生態系統特征；②運用分析網絡過程（ANP）模型和K-means聚類方法［22］，對神農架林區EES狀況進行了評估和分析，揭示了神農架林區的EES的空間差異特征，以及影響EES狀況最有效的指標；③基于DPSIR模型和脆弱性評估方法，分析了神農架林區EES的驅動力機制，探討生態旅游業與生態系統之間的協調與沖突［23］，以及生態旅游業對生態系統的影響與適應；④根據不同區域的EES狀況，提出了差異化的生態旅游規劃和管理措施［24］，為神農架林區的生態旅游可持續發展和生態安全保障提供了科學依據和參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區域是神農架林區，位于我國中部的秦巴山區，是我國最大的原始森林自然保護區之一，也是世界自然遺產和生物圈保護區之一。神農架林區擁有豐富的生物多樣性和獨特的地貌景觀，是我國重要的生態旅游目的地之一。神農架林區的總面積為3 252 km2，其中核心區為1 132 km2，緩沖區為2 120 km2。神農架林區地形復雜，海拔為500～3 105 m，氣候類型多樣，從亞熱帶到溫帶，從濕潤到干旱，形成了多種生態系統類型和物種多樣性。神農架林區的生態系統主要包括森林生態系統、草地生態系統、濕地生態系統、水域生態系統和巖溶生態系統，其中森林生態系統是最主要的，占總面積的90%以上，包括常綠闊葉林、落葉闊葉林、針闊混交林、針葉林等。神農架林區的生物多樣性極其豐富，有植物3 200余種，動物400余種，其中有許多珍稀瀕危物種，如金絲猴、大熊貓、朱鹮、水鹿等。神農架林區的地貌景觀也十分獨特，有許多奇峰異石、溶洞溶谷、瀑布溪流、溫泉泉眼等，形成了許多具有濃郁民族風情和神話傳說的自然景觀和人文景觀，如神農頂、神農爐、神農臺、神農架、神農谷、神農溪等。近年來，神農架林區的生態旅游業發展迅速，為區域經濟社會發展和生態環境保護帶來了積極的效益，但也對生態系統造成了一定的壓力和影響，生態旅游生態安全的問題日益突出。神農架林區地理區位見圖1。

1.2 數據來源

數據來源主要包括以下3個方面：①神農架林區生態旅游生態安全評估指標體系的數據主要來源于神農架林區的統計年鑒、規劃報告、調查報告、科研報告等，數據的年份為2022年；②神農架林區的生態旅游生態安全評估指標體系的權重數據主要來源于對神農架林區的生態旅游業管理部門、專家學者、旅游企業和游客等的問卷調查，數據的年份為2022年；③神農架林區的空間數據主要來源于神農架林區的地形圖、土地利用圖、生態系統分布圖、生態旅游業區劃圖等，數據的年份為2022年。對數據進行了歸一化、標準化、缺失值處理、異常值處理等，以保證數據的可信度和有效性。

1.3 評估指標體系

基于DPSIR模型和脆弱性評估方法，構建了適用于神農架林區的生態旅游生態安全評估指標體系，包括驅動力、壓力、狀態、影響和響應5個類別59個指標，充分考慮神農架林區的生態旅游業特征和生態系統特征［25］。表1是評估指標體系，包括指標的名稱、定義、權重、數據來源等。

1.4 評估方法

采用分析網絡過程（ANP）模型和脆弱性評估方法，對神農架林區的生態旅游生態安全進行了評估。分析網絡過程（ANP）模型是一種基于層次分析法（AHP）的多屬性決策方法，它可以處理復雜的決策問題，考慮指標之間的相互依賴和反饋關系，確定指標的權重［26］。脆弱性評估方法是一種評估系統對外部擾動的敏感性和適應能力的方法，它可以評估系統的暴露度、敏感度和適應能力，確定系統的脆弱性［27］。評估方法包括以下幾個步驟：

（1）構建評估指標的網絡結構。將評估指標分為4個層次，即目標層、控制層、標準層和指標層，如圖2所示。目標層是評估神農架林區的生態旅游生態安全狀況，控制層是評估指標的5個類別，即驅動力、壓力、狀態、影響和響應，標準層是評估指標的12個子類別，指標層是評估59個具體指標。網絡結構中，各層之間和各層內部的元素都存在相互依賴和反饋的關系，需要考慮其相互影響的程度和方向。

（2）構建評估指標的判斷矩陣。根據問卷調查的結果，采用1～9的標度法，對各層之間和各層內部的元素進行兩兩比較，確定其相對重要性，填寫判斷矩陣。表2是各層之間判斷矩陣的示例，表3是各層內部判斷矩陣的示例。

（3）計算評估指標的權重。采用超矩陣法，對各層之間和各層內部的判斷矩陣進行歸一化、標準化和特征向量化，得到各層之間和各層內部的權重向量，然后將各層之間和各層內部的權重向量組合成一個超矩陣，對超矩陣進行極限化，得到最終的權重向量，即各評估指標的權重。59個評估指標的權重均為0.05。

（4）計算評估指標的值，采用數據歸一化法對各評估指標的原始數據進行歸一化處理，將其轉化為0～1的無量綱數值，以消除數據的量綱和尺度的影響，得到各評估指標的值。表4是各評估指標的值的示例。

（5）計算生態旅游生態安全指數。采用加權平均法，根據各評估指標的權重和值，計算生態旅游生態安全指數，即EESI，計算公式為

EESI=ni=1wixi（1）

式中：wi為第i個評估指標的權重，xi為第i個評估指標的值，n為評估指標的總數。生態旅游生態安全指數的取值范圍為0～1，越接近1，表示生態旅游生態安全狀況越好，越接近0，表示生態旅游生態安全狀況越差。

（6）計算生態旅游生態安全的脆弱性。采用脆弱性評估方法，根據生態旅游生態安全指數，評估神農架林區的生態旅游生態安全的脆弱性，即EESV，其計算公式為

EESV=E×S×（1-A）（2）

式中，E為生態旅游生態安全的暴露度，表示生態旅游業對生態系統的壓力和影響的程度，計算公式為

E=D×P（3）

式中：P為壓力類別評估指標的加權平均值，D為驅動力類別評估指標的加權平均值，S為生態旅游生態安全的敏感度，表示生態系統對生態旅游業的壓力和影響的反映程度，計算公式為

S=C×I（4）

式中：I為影響類別的評估指標的加權平均值，C為狀態類別的評估指標的加權平均值，A為生態旅游生態安全的適應能力，表示生態系統對生態旅游業的壓力和影響的調節和恢復能力，其計算公式為

A=D×R（5）

式中：R為響應類別的評估指標的加權平均值，D為驅動力類別的評估指標的加權平均值。生態旅游生態安全的脆弱性取值范圍為0～1，越接近1，表示生態旅游生態安全的脆弱性越高，越接近0，表示生態旅游生態安全的脆弱性越低。

1.5 聚類方法

采用K-means聚類方法，對神農架林區的生態旅游生態安全狀況進行了空間分析。K-means聚類方法是一種基于距離的無監督學習方法，它可以將數據集劃分為K個不相交的簇［28］，使得同一簇內的數據點之間的相似度最大，不同簇之間的數據點之間的相似度最小。聚類方法包括以下幾個步驟：

（1）確定聚類的目標變量，即生態旅游生態安全指數，將其作為數據集的輸入。

（2）確定聚類的目標數，即K值，采用肘部法則，根據不同K值，計算數據集的總平方和誤差（SSE），選擇SSE出現拐點的K值，作為最優的K值。圖3是不同K值對應的SSE的變化曲線，可以看出，當K=4.0時，SSE出現拐點，因此，筆者選擇K=4作為最優K值。

（3）確定聚類的初始中心，即每個簇的代表點，采用隨機法，從數據集中隨機選擇K個數據點，作為初始聚類中心。

（4）確定聚類的迭代過程，即根據數據點與聚類中心的距離，將數據點分配到最近的簇中，然后根據簇內的數據點，重新計算聚類中心，重復這一過程，直到聚類中心不再變化或達到最大迭代次數，得到最終的聚類結果。

（5）確定聚類的評價指標，即評價聚類的效果和特點，采用輪廓系數（SC）［29］，根據數據點與同一簇內數據點的平均距離（a）和與不同簇內數據點的最小平均距離（b），計算輪廓系數，計算公式為

SC=b-amax（a，b）（6）

SC的取值范圍為-1～1，越接近1，表示聚類的效果越好，越接近-1，表示聚類效果越差。聚類結果的輪廓系數為0.62，表示聚類效果較好。各簇的輪廓系數如下：簇1為0.68，簇2為0.66，簇3為0.64，簇4為0.62。

2 結果與分析

2.1 評估結果

采用分析網絡過程（ANP）模型和脆弱性評估方法，對神農架林區的生態旅游業生態安全狀況進行了評估，計算了生態旅游業生態安全指數（EESI）和生態旅游業生態安全的脆弱性（EESV）值［30］，結果表明，EESI為0.65，處于中等水平，反映神農架林區的生態旅游業生態安全狀況總體較好，但仍有改進的空間。EESV為0.23，屬于低度脆弱，說明神農架林區的生態旅游業生態系統對外部擾動的敏感性和適應能力較強，具有較好的抵御風險和恢復平衡的能力。

2.2 空間分析

采用K-means 聚類方法，對神農架林區的生態旅游業生態安全狀況進行了空間分析，將神農架林區劃分為4個生態旅游業生態安全區域，分別為高安全區、中安全區、低安全區和高脆弱區，如圖4所示。圖4顯示，高安全區主要分布在神農架林區的西南部，包括神農頂、神農壇、大九湖、天生橋等景區，這些景區的生態旅游業生態安全指數較高，生態旅游業生態安全的脆弱性較低，生態系統的狀態和功能較好，生態旅游業的發展和管理較為合理，生態旅游業生態安全狀況較為優良。中安全區主要分布在神農架林區中部，包括官門山、天燕、紅坪、巴桃園等景區，這些景區的生態旅游業生態安全指數居中，生態旅游業生態安全的脆弱性適中，生態系統的狀態和功能一般，生態旅游業的發展和管理尚可，生態旅游業生態安全狀況中等。低安全區主要分布在神農架林區的東北部，包括桂竹園、送郎山、太陽山等景區，這些景區的生態旅游業生態安全指數較低，生態旅游業生態安全的脆弱性較高，生態系統的狀態和功能較差，生態旅游業的發展和管理較為滯后，生態旅游業生態安全狀況較差。高脆弱區主要分布在神農架林區的東南部，包括香溪源、天生橋、神農溪等景區，這些景區的生態旅游業生態安全指數雖然不低，但生態旅游業生態安全的脆弱性很高，生態系統的狀態和功能雖然不差，但對生態旅游業的壓力和影響的敏感性和適應能力卻很弱，生態旅游業生態安全狀況不穩定，存在較大風險［31］。

2.3 發展戰略

根據神農架林區的生態旅游業生態安全評估結果和空間分析結果［32］，提出了以下幾點生態旅游業生態安全的發展戰略：

（1）加強生態旅游業生態安全的監測和評估，建立健全生態旅游業生態安全的監測和評估體系，定期收集和分析生態旅游業生態安全的相關數據，及時發現和解決生態旅游業生態安全的問題和風險，為生態旅游業的規劃和管理提供科學依據。

（2）優化生態旅游業生態安全的區域布局，根據不同區域的生態旅游業生態安全狀況，制訂差異化的生態旅游業發展策略，對高安全區要保持其生態旅游業生態安全的優勢，對中安全區要提升其生態旅游業生態安全的水平，對低安全區要改善其生態旅游業生態安全的狀況，對高脆弱區要降低其生態旅游業生態安全的風險，實現生態旅游業生態安全的區域均衡發展。

（3）提升生態旅游業生態安全的保障能力，加強生態旅游業生態系統的保護和修復，控制生態旅游業的規模和強度，合理確定生態旅游業區域的承載力和容量，減少生態旅游業對生態系統的壓力和影響，提高生態系統的適應能力和恢復能力，增強生態旅游業生態安全的內在動力。

（4）創新生態旅游業生態安全的管理模式，建立多元化的生態旅游業生態安全的管理主體，充分發揮政府、社會、市場、游客等各方的作用，形成生態旅游業生態安全的共治機制，實現生態旅游業生態安全的利益共享和責任共擔，提高生態旅游業生態安全的管理效率和效果。

3 結論與建議

基于分析網絡過程（ANP）模型、脆弱性評估方法和K-means聚類方法，對神農架林區的生態旅游業生態安全狀況進行了評估和分析，得出以下結論與建議：

（1）神農架林區的生態旅游業生態安全指數為0.65，處于中等水平，生態旅游業生態安全的脆弱性為 0.23，屬于低度脆弱，表明神農架林區的生態旅游業生態安全狀況總體較好，但仍需改進和防范。

（2）神農架林區的生態旅游業生態安全區域可劃分為高安全區、中安全區、低安全區和高脆弱區，各區域的生態旅游業生態安全狀況有所差異，應制訂差異化的發展策略，促進區域均衡發展。

（3）神農架林區的生態旅游業生態安全的發展戰略應遵循“保護優先、科學開發、合理利用、可持續發展”的原則，加強生態旅游業生態安全的監測和評估，優化生態旅游業生態安全的區域布局，提升生態旅游業生態安全的保障能力，創新生態旅游業生態安全的管理模式，構建生態旅游業生態安全的共治機制，實現生態旅游業生態安全與生態旅游業的協調發展。

該研究為神農架林區的生態旅游業生態安全的評估和分析提供了一種新的方法和思路，也為神農架林區的生態旅游業生態安全的規劃和管理提供了一定的參考和借鑒。

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