丝绸之路沿线旅游城市经济-环境-旅游耦合协调分析及预测

石贵琴，唐志强，张亮晶，陈都盖次力

（河西学院，甘肃 张掖 734000）

随着“一带一路”发展战略的推进和全域旅游概念的提出，丝绸之路沿线城市紧抓机遇纷纷依托自身资源优势，大力发展旅游业，将旅游产业作为提振经济的“优势产业”。然而，旅游业与区域经济的发展通常会对当地生态环境产生破坏性的影响[1]，尤其丝绸之路经济带国内段多处在我国经济发展最落后、生态环境最脆弱的区域，经济发展的迫切性与生态环境的脆弱性间的矛盾尤为突出[2]。因此，正确认识和理顺经济发展、旅游产业与生态环境三者之间的关系是丝绸之路沿线城市未来可持续发展的重要议题。

一、文献综述

国外关于旅游、经济与生态的相互关系研究较早。Wall[3]等较早地阐述了人类旅游活动对生态环境的影响，并对相互作用机制进行了分析。Bithas 和Nijkamp[4]建立了以专家知识系统为基础的环境-经济协调发展模型。

国内关于区域经济、生态、旅游的互动关系研究起步较晚，但是研究成果丰富。较早的研究多是以区域经济为中心，研究经济-生态或者经济-旅游的关系。左其亭和陈嘻[5]、邵波和陈兴鹏[6]、江红莉和何建敏[7]、程光斌等[8]、陈国福[9]、塔娜[10]、张荣天和焦华富[11]分别基于耦合系统动力学模型、耦合协调模型、数据包络分析等方法分别对江苏、内蒙古、西北地区、长江三角洲地区的社会经济与生态环境关系及协调状况进行了研究。姜嫣等[12]、向 延平[13]、杨松茂 和任 燕[14]、余洁[15]、孙晓等[16]、王雪和杨存栋[17]、王伟等[18]分别对东部十省（市）、武陵山区、陕西、山东、河南等省份的旅游产业与区域经济间的关系进行了研究，多数是运用耦合协调模型研究二者的协调关系，也有运用格兰杰因果检验研究二者因果关系，以及运用Moran 指数分析空间动态自相关水平和趋势的。关于旅游-生态的关系，王辉和姜斌[19]、符莲等[20]、舒小林等[21]、张洪等[22]对大连市、贵阳市，皖江经济带的旅游经济与生态环境的协调耦合关系进行了实证分析，运用的方法主要为耦合协调模型。近年来，对于经济-生态-旅游三系统的研究也比较多，张燕等[23]、刘定慧和杨永春[1]、钟霞和刘毅华[24]、张玉萍等[25]、周成等[26]、王维[27]、江海旭和钟敬秋[28]、薛华菊等[29]分别对广西桂林、安徽省、广东省、吐鲁番、北京市、长江经济带城市、青海省等地区的三系统协调状况进行了分析、评价和预测，运用的方法主要为耦合协调模型法、灰色预测法、数据包络分析法等。

纵观已有文献，关于区域经济、生态环境、旅游三者关系的研究，对其中两两关系的研究比较早，成果比较丰富，而对三系统关系的研究只是最近几年才兴起，而且研究范围多侧重于一个省或城市，研究地区多为东中部城市或省份；也有一些基于经济带或经济区的视野比较宏观的研究，但主要是对长江经济带或全国31 个省份的研究，而少有针对西北地区经济带的研究。本文以丝绸之路经济带国内段西安、天水、兰州、武威、张掖、酒泉、嘉峪关、哈密、乌鲁木齐9 个主要旅游城市为研究对象，在构建了区域经济-生态环境-旅游协调发展评价指标体系的基础上，运用加权TOPSIS 法对经济、生态环境、旅游三个子系统及其综合水平进行评价，进而建立耦合协调评价模型，计算出2007—2016年10年间9 个城市的三系统耦合协调度，并进行时间和空间两个维度的比较分析，最后借助灰色GM（1.1）预测了未来6年各城市的耦合协调水平，以期为沿线城市的旅游开发和经济发展提供理论参考。

二、研究区概况、指标体系构建与数据来源

（一）研究区概况

丝绸之路是一条连接古代东西方之间经济、政治、文化交流的黄金通道。经过2000 多年历史在发展，丝路节点城市拥有深厚的历史文化，丰富的遗产古迹，再加上独特的地理环境，区域内旅游资源丰富。而旅游业相较于其他产业具有环境直接性污染小、经济带动效应强等特点。2013年“一带一路”战略的提出为沿线城市创造了发展的新机遇，该区域内城市纷纷依托自身旅游资源将旅游业作为经济发展的重要支撑。然而，丝绸之路沿线主要区域处于西北内陆干旱半干旱地区，经济欠发达，生态环境脆弱，所以在旅游开发和经济发展的过程中必须注重与生态环境的协调发展。

（二）指标体系的构建

在参考相关研究成果的基础上，本文遵循科学性、动态性、系统关联性、可比性等原则，围绕区域经济、环境和旅游三大核心构建了包含27 个指标的评价体系（见表1）。

（三）数据来源

本文数据主要来源于2007—2016年的《陕西统计年鉴》《甘肃发展年鉴》《新疆统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国旅游统计年鉴》《中国区域经济统计年鉴》等。

三、研究方法

（一）熵值法

熵值法是一种客观赋权法，其步骤如下[30]：

第一步，数据的无量纲化处理：

对于正向的指标：

对于负项的指标：

其中：Xij为原始指标值，maxXij和minXij分别为指标的最大值和最小值。进行无量纲化处理之后的数据为[0，1]的值，去除了数据不同性质和单位对评价体系的影响。

第二步，计算第j 项指标下第i 个方案占该指标的比重：

第三步，计算第j 项指标的熵值：

令k=1/lnm，则0≤e≤1。

第四步，求权重数：

表1 区域经济-环境-旅游评价指标体系及各指标权重

（二）加权TOPSIS 法

TOPSIS 是根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序和相对优劣评价的方法，其具体步骤如下[8][26]。

第三步，采用欧几米德距离公式，计算指标评价值向量到正理想解的距离d+和负理想解d-的距离：

第四步，计算各被评价对象与最优值的贴近度，并按贴近度大小进行排序：

（三）耦合协调模型

耦合是源自物理学的概念，耦合度是用来衡量系统或要素间彼此相互作用的强弱程度，而协调度表示系统或要素间协调配合的关系。

其研究步骤如下：

第一步：根据之前加权TOPSIS 法计算的经济、环境、旅游三大系统的评价值，得出各年份的综合评价值：

式子中Ei，Hi，Li分别为区域经济系统、环境系统、旅游系统的评价值，α、β、γ 为依据各子系统的重要程度而确定的系数。本文在综合考虑三大子系统对于当地可持续发展的重要性的基础上，参考相关研究成果[26]将其确定为：α=0.4、β=0.4、γ=0.2。

第二步，计算三大系统耦合度[26][31]：

第三步，计算耦合协调度[26][31]：

式中：Di为耦合协调度，Ci为耦合度，Ti为三大系统综合评价值。本文参考廖重斌[32]对协调度以及协调等级判定的研究结论。

（四）GM（1.1）灰色预测法

灰色系统理论是中国学者邓聚龙于1982年首先提出[33]，在工程控制、经济管理、社会系统等领域有广泛应用。基于灰色系统理论的灰色预测法，通过少量的、不完全的信息，建立灰色微分方程预测模型，对事物发展规律作出模糊性的长期描述，属模糊预测领域中理论和方法较为完善的预测学分支，且具有预测精度较高、使用简便等优点。灰色预测在经济管理领域有较多应用，比如收入预测、产量或销量预测、耦合协调水平预测、保险基金结余量预测、碳排放预测等方面。本文利用单数列的预测模型GM（1.1）对丝绸之路沿线各城市区域经济-环境-旅游三大系统间协调度做6年的预测。

四、研究结果分析

（一）区域经济、环境、旅游各子系统发展水平分析

在运用熵值法计算得出各指标权重（表1）的基础上，用加权TOPSIS 法计算得出三大系统的贴近度作为各子系统的评价值。

1.分系统评价。从区域经济系统评价值（图1）可以看出，只有乌鲁木齐的评价值在2007—2016年间在较小波动中略有上升，其他城市基本都是变化不大或波动中略有下行。张掖、武威、天水等城市有较大程度的下降，说明这些城市的区域经济发展离理想水平的差距越来越远。

图1 区域经济系统评价值

从环境评价值（图2）来看，主要有两种变化形式，分别是波动上升和先降后升，波动上升的城市主要有西安、乌鲁木齐、天水、张掖，究其原因，得益于当地生态环境本身承载能力较强，或是由于当地生态环境保护力度较大，生态环境不断改善。先降后升的城市主要有兰州、武威、酒泉、嘉峪关、哈密，生态环境发展符合倒“U”形的环境库兹涅茨曲线，即“先发展后治理”，这些城市其前身大多是以工业作为发展支撑，前期对环境破坏较大，而近年尤其是2013年以来随着经济结构不断调整与环保力度的加大，环境评价值呈波动上升。

图2 环境系统评价值

从旅游系统评价值（图3）可以看出，西安市的评价值远高于其他城市，而且在2010年就达到1，即理论上的理想解。兰州在2008年和2009年两个年份表现突出，2014年有较大幅度下降，此后逐年上升。乌鲁木齐在2014年较上年有较大下降，其他年份表现比较稳定。非省会城市中，天水和张掖的评价值总体上升，其中，天水呈现出波动上升，而张掖是稳步逐年上升，且上升速度较快，这与张掖市近年大力促进旅游产业发展密切相关。其他非省会城市2007—2016年的旅游评价值变化不大。

图3 旅游系统评价值

2.三系统比较分析。由图1 区域经济系统评价值和图3 旅游系统评价值可以看出，丝绸之路沿线各城市经济和旅游排名前三的都是西安、乌鲁木齐、兰州，且从2007—2016年，与非省会城市的差距一直较大。另外，除了嘉峪关和哈密，其他城市的两系统排序具有相似性，即经济发展水平处于末位的武威、张掖、天水等地的旅游发展评价值也不高，所以可以得出结论：城市经济和旅游之间具有较强的关联性，它们是相互促进、相互带动的关系。

由图1 区域经济系统评价值和图2 环境评价值可以看出，西安、乌鲁木齐、兰州三地的环境评价值也较高，但是相较于经济评价值，在生态环境方面的“领先”程度较小。再看非省会城市，武威、天水、张掖等地的经济系统评价值小于酒泉、嘉峪关、哈密，但是它们的环境评价值要高于后者，究其原因，前三个城市为农业城市或旅游为主的城市，后三个城市是以工业为重点产业的城市。总体说来：保护环境和发展经济之间不存在大的矛盾冲突，但是过去粗放型的工业发展对环境产生了一定的破坏作用。

3.三大系统综合评价。根据耦合协调模型综合评价值计算公式，计算出丝绸之路沿线旅游城市区域经济-环境-旅游三大系统综合评价值（见表2），可以将它们分为三类：第一类西安（0.65～0.77），第二类乌鲁木齐和兰州（0.3～0.45），第三类天水、武威、张掖、酒泉、嘉峪关、哈密（0.1～0.3）。基本呈现出省会城市高非省会城市低的规律，尤其西安因地处丝绸之路的最东端，区位优势明显，经济基础雄厚，旅游资源丰富，城市实力较强。位于丝绸之路中段的如天水、武威、张掖、酒泉等城市，由于经济基础薄弱、生态环境脆弱、人口稀少、线路狭长、交通不便等原因，区域综合发展水平远远落后于三个省会城市。

（二）区域经济-环境-旅游耦合协调度时空分析

通过耦合度和耦合协调度公式，计算得到丝绸之路沿线旅游城市三大系统的耦合协调度（见图4），可见耦合协调度最高的三个城市依然是西安、乌鲁木齐、兰州。总体来看，丝绸之路沿线旅游城市三大系统的协调度水平普遍较低，在2016年依然都处于失调状态，其中西安为濒临失调，乌鲁木齐和兰州为轻度失调，酒泉为中度失调，天水、张掖、嘉峪关、武威为严重失调，哈密为极度失调（见表3）。形成这一格局的主要原因是三个省会城市及酒泉、天水等地的经济和旅游系统相比其他城市具有优势。

表2 区域经济-环境-旅游三大系统综合评价值

图4 2007—2016年区域经济-环境-旅游耦合协调度

表3 2016年区域经济-环境-旅游耦合协调度及所属类型

从2007—2016年，丝绸之路沿线城市三系统耦合协调度的变化表现出三种特点：波动上升、变化不大、小幅下降。其中张掖、兰州、西安三个城市的耦合协调度有所提升，其中张掖在2010年和2011年的有较大幅度的提升，此后保持平稳；兰州和西安两地在波动中小幅提升。武威、嘉峪关两市变化不大。乌鲁木齐、酒泉、哈密、天水四市呈现出小幅下降，不但没有向更优的协调类型演化，反而有所恶化。再来看波动的幅度，有些城市如兰州、哈密、武威的波动起伏较大，说明这些城市的三系统协调状况很不稳定；有些城市如西安、乌鲁木齐、酒泉、天水、嘉峪关的比较平缓，说明这些城市的三系统耦合状况比较平稳。

另外，对某一个城市的三系统评价值进行比较，可以得出影响该城市耦合协调发展的主要制约因素。为了观察10年的总体情况，本文计算出了各城市区域经济、环境、旅游各系统2007—2016年评价值的均值，发现西安属环境相对滞后型，兰州和乌鲁木齐属旅游滞后型，天水、张掖、武威、酒泉属旅游-经济滞后型，嘉峪关和哈密属旅游-环境滞后型城市（见表4）。

表4 区域经济-环境-旅游2007—2016年各子系统评价值均值比较

（三）区域经济-环境-旅游耦合协调发展预测分析

运用灰色预测GM（1.1）模型，借助DPS 分析软件，以丝绸之路沿线各旅游城市2007—2016年三大系统耦合协调度为依据，预测了2017—2022年6年的耦合协调度（见表5）。可以发现，西安、张掖、武威、天水四市耦合协调度将略有上升，其余都变化不大或波动下降。综合前面的分析结果，可以看出未来几年耦合协调度提高的城市大多是生态环境保护较好的非工业城市。另外，在9个城市中只有西安的耦合协调度在2020年将达到0.5 以上，实现勉强协调，其余城市都依然处于失调类型。所以，未来该区域各城市均要努力突破自身发展限制性因素，在保证生态环境不断优化的基础上，采取有利政策措施避免三大系统恶化失衡，最终实现经济结构调整、生态环境保护、旅游产业三者之间整体提升和协调优化发展。

表5 区域经济-环境-旅游耦合协调发展水平预测

五、结论与讨论

第一，丝绸之路沿线各旅游城市区域经济、旅游两大系统之间相关性较高，排在前三位的均是西安、乌鲁木齐、兰州。生态环境总体变化呈现出波动上升和先降后升两种变化趋势，区域经济发展与生态环境保护之间不存在显著性冲突。可以在促进当地经济和旅游产业发展的同时，倡导生态文明，发展生态循环经济来改善当地脆弱的生态环境。

第二，从时间维度来看，2007—2016年丝绸之路沿线各旅游城市区域经济-环境-旅游三大系统的耦合协调总体变化呈现出波动上升、变化不大、小幅下降三种情况。从空间范围看，呈现出省会城市高非省会城市低的分布规律。另外，各地协调发展的限制性因素存在较大差异，其中西安是环境相对滞后，兰州、乌鲁木齐为旅游相对滞后，天水、武威、张掖、酒泉等地是旅游-经济相对滞后，嘉峪关、哈密则是旅游-环境相对滞后，总体说来，除西安外的其他城市的旅游都相对滞后，这些城市在未来发展中需要通过政府政策、配套设施建设、服务优化等措施加快旅游资源挖掘和旅游产业发展。

第三，通过灰色预测GM（1.1）模型预测了丝绸之路沿线各旅游城市2017—2022年三系统的协调度，西安、张掖、武威、天水将有小幅上升，其余城市都变化不大或略有下降。同时，未来几年丝绸之路沿线城市的协调水平仍然较低，除了西安在2020年将达到勉强协调，其他城市依然属于失调类型。

本文基于熵值法、加权TOPSIS 法和耦合协调模型对丝绸之路沿线9 个旅游城市区域经济-环境-旅游耦合协调关系及发展规律进行了定量研究，实现了突破单一城市以经济带为研究对象，且是对西北生态环境脆弱、经济欠发达地区的研究。运用灰色GM（1.1）模型预测三大系统之间耦合协调度的发展趋势，不仅有利于认识沿线各旅游城市耦合协调发展特点及地区差异，同时可为该区域未来经济结构调整、生态环境保护及旅游产业发展提供决策依据。但是，由于数据的可获得性，有些相关指标尚未纳入指标体系，有些沿线城市未列入样本，可能对研究结果有一定的影响。由于丝绸之路沿线地区和城市的生态基底和环境承载力各异，尤其有些地段处于限制开发区甚至禁止开发区，所以在经济-环境-旅游系统耦合协调分析的基础上，有针对性地提出规范化建议和方案是未来研究的重点。