长城沿线县域TES系统耦合协调性时空格局与空间效应

白翠玲，雷欣，杨丽花2,，董志良

（1. 河北地质大学 土地科学与空间规划学院，河北 石家庄 050031；2. 河北省科协智库地学旅游与乡村振兴研究基地，河北 石家庄 050031；3. 河北地质大学 管理学院，河北 石家庄 050031；4. 河北地质大学 科技处，河北 石家庄 050031）

随着时代的发展，旅游逐渐成为促进社会发展、改善生态环境的重要战略性产业。然而，以环境为支撑、资源为条件的特性也决定了旅游开发与生态环境保护之间存在着一定的矛盾性[1]；我国旅游产业尚处于发展阶段，过于注重产业经济效益可能会导致社会效益的损害[2]。因此，如何协调旅游产业、生态环境和社会效益之间的关系，提升区域发展质量与效率，成为社会关注的热点[3-4]。

大量研究表明旅游产业与生态环境、旅游产业与社会效益、社会效益与生态环境之间存在一定的互动关系；旅游产业以生态环境为载体，对生态环境的影响具有二重性，而生态环境则为旅游业发展提供空间与客观物质条件，两者互融共生[2,5-7]；旅游产业与社会效益之间具有长期稳定的均衡关系，两者耦合互动效应明显，旅游业既具有产业性质,又具有实现人民幸福生活目标的事业性质[4,8-9]；社会效益和生态环境的关系随着时间与空间的演变呈现差异性，总体为倒 “U” 型结构，过载的经济开发必然会遭到生态系统的限制[10-12]。在研究尺度上，有学者基于国家层面对全球35 个贫困国家旅游与经济的耦合协调水平及其成因进行了分析；部分研究从新疆[13]、湖南[9]、甘肃[7]等省域或市域层面分析旅游产业和经济水平、生态环境与旅游产业等之间的发展关系；也有从特定的城市群如京津冀[14]、中国十大城市群[15]、西北五省区[16]等探讨旅游产业、人居环境和区域经济之间协调关系与时空演变特征。研究方法包括定性研究和定量评价两大类。学者们基于数据包络法[5,17-18]、VAR 模型[19]、VEC 模型[20-21]探索不同系统之间的关系；基于灰色关联模型[22]预测系统之间未来的协调发展程度；基于耦合协调模型[23-25]、DPSIR 模型[26-27]等定量分析系统之间耦合协调的发展水平与时序演变；基于探索性空间数据分析、泰尔指数、核密度分析法等研究不同系统之间耦合协调水平的时空演变。

综上，目前国内外学者从多个角度探讨了旅游产业、生态环境与社会效益之间的关系，但大多以两两分析为主，将三者结合起来的研究甚少；大多数研究基于市域、省域、国家等层面，而从县域视角出发的研究较少。本文以河北省长城沿线59 个县域为研究对象，将生态环境、旅游产业与社会效益三者综合考虑，构建了旅游产业—生态环境—社会效益系统（以下统称TES 系统），对相关理论是一种有益的补充。从研究方法来看，目前缺乏从空间效应角度，运用空间计量经济模型探讨耦合协调水平的重要影响因素，在方法上具有一定的创新性。本文将为长城沿线旅游产业、生态环境与社会效益的协调可持续发展提供理论依据，以期推动各县建立长城保护与传承利用的协同机制，加强县域间合理的合作与竞争，从而促进产业、生态和效益的协调发展。

1 研究设计

1.1 研究区域概况

本文选择河北省为研究对象。作为长城国家文化公园重点建设区，河北省长城资源比例占全国11.79%，资源认定总量位居全国第二位，是中国长城保存最完整、最具代表性的区段之一，肩负着引领和示范全国其他省（市）国家文化公园建设的重担。河北省现存战国、汉、北魏、北齐、唐、金、明代等不同时期的长城，各个时代长城分布于秦皇岛、唐山、承德、张家口、保定、廊坊、石家庄、邢台、邯郸及雄安新区的59 个县域，基本涉及河北省全境，总长度2 498.54 千米。长城途经县域海拔为500 ～2 000 米，年降水量为400 ～600 毫米，属于大陆性季风气候，四季分明，温差较大，孕育了独特的生态系统。长城沿线的大部分县域地处山区，经济和社会发展情况滞后，生态环境脆弱，而当地居民和管理者对长城的保护意识不足，并未对其进行有效的管理与保护，对短期利益的盲目追求使得长城遭到了严重破坏。因此，选择此区域旅游产业、生态环境和社会效益间内部互动关系的研究具有典型性，有利于促进当地经济与生态环境良好协调发展，同时对长城的保护与传承、长城国家文化公园的建设有重要意义[28]。

1.2 指标体系构建

基于耦合协调作用机理，借鉴相关文献资料[4,13-14,29]，结合河北省长城沿线县域的发展现状及数据可获取性，从旅游产业子系统、生态环境子系统和社会效益子系统三个维度出发，最终构建了包含17 个二级指标的耦合协调度评价指标体系（表1）。

表1 长城TES系统评价指标体系

旅游产业子系统选取7 项指标[30]，包括旅游总收入、人均旅游收入、景区发展状态集聚熵、长城文化资源集聚熵、星级饭店数量、A 级景区数量和公路网密度。其中，长城文化资源集聚熵以各县域现存的长城各类遗址遗迹数量，如烽火台、马面、敌台、关堡和墙体数目来代表；景区发展状态集聚熵是以旅游总收入、旅游资源及长城文化资源三个方面测算旅游产业区位熵指数，并取其平均值作为区位熵指数来衡量旅游产业集聚程度。这些指标主要反映以长城为代表的旅游产业的市场规模、经济效益和要素结构。

生态环境子系统选取4 项指标[31]，包括森林覆盖率、环境空气质量综合指数、全社会用电量和水环境质量。其中，森林覆盖率在生态子系统中的占比较大，反映了环境效益对旅游产业的状态和响应。河北省自2015 年以来，森林覆盖率由31%提高到35%，成为全国创建森林城市数量最多的省份。

社会效益子系统选取6 项指标[32]，包括城镇化率、人均收入、年末参加基本医疗保险人数、城镇登记失业率、医疗卫生机构床位数和普通中学专任教师。

1.3 研究方法

1.3.1 综合评价指数

本文采用综合评价模型[33]来测算旅游产业、生态环境和社会效益三个子系统的综合评价指数，具体公式如下：

式中：F1表示旅游产业子系统的综合评价指数；F2表示生态环境子系统的综合评价指数；F3表示社会效益子系统的综合评价指数：xi、yj、zk分别表示旅游产业子系统、生态环境子系统和社会效益子系统各要素标准化后的值：αi、bj、ck分别表示旅游产业子系统、生态环境子系统和社会效益子系统中各指标的权重；n、m、p分别表示旅游产业子系统、生态环境子系统和社会效益子系统的要素个数。

1.3.2 耦合度模型及协调度模型

本文借助物理学中耦合协调模型，得到了TES 系统中三个子系统之间的耦合度与协调度[29]：

式中：C表示TES 系统的耦合度，取值范围为[0, 1]。借鉴中值分段法，将耦合度进行类型划分[34]，标准如下：(0.00, 0.30]表示低水平耦合阶段，(0.30, 0.50]表示拮抗阶段，(0.50, 0.80]表示磨合阶段，(0.80, 1.00]表示高水平耦合阶段。D表示TES 系统的耦合协调度，T为TES 系统的综合发展指数，αi为待定系数，其和为1。考虑到本文主要研究对象为基于长城旅游资源及其他旅游资源的TES 系统，因此取α1=0.4、α2=0.3、α3=0.3。参考相关研究成果[35]，将TES 系统耦合协调度进行等级划分（表2）。

表2 TES系统耦合协调度等级划分

1.3.3 探索性空间数据分析

探索性空间数据分析是用来探索社会现象之间空间关联性的方法，并以空间自相关为测度[30,36]。本文采用全局和局部莫兰指数研究空间关联效应，全局莫兰指数公式如下：

局部莫兰指数分析研究单元空间的不稳定性，公式如下：

1.3.4 空间效应模型选取

河北省长城沿线县域TES 系统耦合协调度在相近县域之间产生一定的空间交互作用。考虑空间效应，构建如下三种空间面板模型。

（1）空间滞后模型（SAR）。

式中：空间滞后自回归系数为ρ，空间权重矩阵经过行标准化处理后为W，解释变量的空间滞后项为Wyjt。

（2）空间误差模型（SEM）。

式中：相邻县域观测值的误差项对本县域影响程度用ρ表示，表示空间滞后误差变量。

（3）空间杜宾模型（SDM）。

空间杜宾模型是上述两种空间面板模型的综合，认为研究单元的耦合协调度还与邻近县域之间存在空间关联。

1.4 数据来源与说明

本文选取河北省长城沿线2015—2019 年59 个县域的面板数据。其中，公路网密度、森林覆盖率、环境空气质量综合指数、全社会用电量、水环境质量、城镇化率、人均收入、年末参加基本医疗保险人数、城镇登记失业率、医疗卫生机构床位数、普通中学专任教师、年末总人口、地区面积、第三产业生产总值、出口贸易总额、技术人员数、第二产业总产值等数据主要来源于2016—2020 年的《河北经济年鉴》、各县国民经济发展统计公报、市级人民政府官网；旅游总收入、人均旅游收入、长城各类遗址遗迹数量、长城文化资源、长城旅游资源、星级饭店数量和A 级景区数量等数据来源于市级文化和旅游部门官网、县级人民政府官网、县级文化和旅游部门网站等。对少数数据缺失情况则采用插值法进行补充，并对所有数据进行标准化处理以消除数据的量纲和量级。

2 实证分析

2.1 TES系统综合发展水平

根据熵值法得出河北省长城沿线县域TES 系统与三大子系统的综合评价指数（图1），整体上看，TES 系统的综合发展水平较高，且呈现上升趋势，取得了良好的成效。同时，三大子系统的发展水平也呈现上升趋势，且社会效益子系统＞旅游产业子系统＞生态环境子系统；社会效益子系统稳中有升；旅游产业子系统虽呈上升趋势，但并不太明显；生态环境子系统数值相对较低，且有下降趋势，说明对环境的重视程度仍有待提高，对长城沿线旅游资源的开发不能忽视保护环境。

图1 2015—2019年河北省长城沿线县域TES系统、子系统综合发展水平

2.2 TES系统耦合协调度特征分析

2.2.1 耦合协调度分析

经测算，85%的县域TES 系统间的耦合度在0.8 以上，表明大部分长城沿线县域三大子系统间实现了高度耦合，但仍有少数县域系统间的耦合程度较低，三大子系统间的耦合存在较大进步空间。

进一步运用耦合协调度模型测算三大系统间协调状况，得到长城沿线县域2015—2019 年的TES 系统耦合协调度指数，均值为0.519 4，整体上三大子系统处于勉强协调状态，但数值呈现增长趋势。耦合协调度的最大值为0.881，为迁安市，因其具有较高的经济发展水平，大力发展旅游产业，持续改善生态环境，社会效益也逐年提升，三个子系统处于良好协调状态；最小值为0.281，为安新县，处于中度失调状态，因其生态环境较好，但旅游产业发展尚不成熟，对社会效益贡献不足。

2.2.2 耦合协调度时空分异特征

为进一步研究长城沿线县域TES 系统耦合协调水平的空间分异特征，本文选取三个子系统2015 年、2017年和2019 年的耦合协调度进行分析。发现59 个县域的耦合协调度呈现出中度失调、轻度失调、濒临失调、勉强协调、初级协调、中级协调和良好协调7 种类型，前三类为失调状态，后四类为协调状态。从整体来看，中度失调和良好协调比重最少，轻度失调和初级协调占比较少，濒临失调和勉强协调比重最高，占到66%以上，呈现出两头少中间多的橄榄型结构特征。

从时间上看（表3），整体上呈现由失调状态向协调状态逐步演化的趋势。2015 年处于失调状态的县域有26个，总体占比为44.1%；中度失调的县域有3 个，轻度失调的县域有8 个，濒临失调的县域有15 个，其中中度失调的县域为尚义县、双滦区和安新县；处于协调状态的县域有33 个，总体占比为55.9%；勉强协调的县域有24 个，初级协调的县域有5 个，中级协调的县域有2 个：迁西县和武安市，良好协调的县域有2 个：遵化市和迁安市。与2015 年相比，2017 年失调状态的县域数量与协调状态的县域数量相同。不同的是，中度失调的县域数减少1 个，双滦区和尚义县转化为轻度失调状态，雄县降为中度失调；勉强协调的县域数量减少3 个，沙河市、宽城满族自治县和围场满族蒙古族自治县均演变为初级协调。与2017 年相比，2019 年失调状态的县域数量减少4 个，肥乡区、唐县、双桥区和灵寿县均转化为协调状态。从数量上可见，各县域积极开发旅游产业，促进经济提升与生态环境协调发展，从而减小了三大系统之间的差异，长城沿线县域TES 系统的耦合协调性不断增强，失调状态转向协调状态的县域不断增多。

表3 2015年、2017年、2019年TES系统耦合协调发展的时间趋势

从空间分布上看（表3），东北部和南部的县域耦合协调度均值分别为0.597 3 和0.541 6，处于协调状态的县域占比分别达到77%和65%，TES 系统发展良好，说明这些县域旅游产业、社会环境与社会效益三者协调发展；中部和西北部的县域耦合协调度均值分别为0.472 6和0.425 9，且处于协调阶段的县域仅占到了21%和29%，整体上处于濒临失调状态，大部分县域失调的原因是较好的生态环境与低水平的旅游产业、社会效益之间形成了较大的差距，三大子系统互相束缚与制约，因此TES 系统的耦合协调度有待改善。耦合协调度的地域分布格局呈现东北部＞南部＞中部＞西北部的态势。

综合来看，协调状态由低层次向高层次转化的县域主要位于河北省中部和东北部。在2015 年、2017 年和2019 年始终处于中度失调的为安新县，始终处于轻度失调的为容城县、下花园区和阳原县，始终处于初级协调的有怀来县和桥西区，这五个县域位于河北省的中部和西北部地区；始终处于良好协调的为东北部的遵化市和迁安市。协调状态由低层次向高层次的转变的有雄县和尚义县，由中度失调转变为轻度失调；位于河北中部的赞皇县、阜平县和顺平县等由轻度失调转为濒临失调；位于河北东北部的围场满族蒙古族自治县、隆化县、抚宁区和隆化县等由勉强协调转为初级协调。周边县域较高的协调水平对本地良性转变产生了一定的影响，这也反映出旅游产业发展和生态环境的有效治理产生了良性协同效应。

3 耦合协调度空间回归分析

3.1 全局空间自相关分析

研究区域耦合协调度的全局Moran’s I（表4），均通过了1%的显著性水平检验，且数值在0.3 ～0.5 的区间内变化，说明耦合协调度具有空间正相关关系。指数呈现反复波动趋势表明相邻地区TES 系统耦合协调度空间自相关性不稳定，总体下降的趋势表明相邻地区耦合协调水平逐渐向均衡趋势发展。

表4 耦合协调度的全局Moran’s I

3.2 局部空间自相关分析

全局Moran’s I 显示整体呈现空间自相关性，而局部Moran’s I 则反映各县域之间的空间关联性。首先选取2015 年、2017 年和2019 年三个时间断面的局部Moran’s I，数值分别为0.379、0.347、0.295，呈下降趋势且均大于0.25，说明各县域间耦合协调度存在空间关联性。其次输出河北省长城沿线县域耦合协调水平的LISA 集聚结果（表5）以显示各县域的相关类型及其聚集区相关的显著性，其中四个象限的县域均通过了5%的显著性水平检验。

表5 LISA集聚结果

从集聚效果来看，HH 象限的县域主要为兴隆县、青龙满族自治县、迁西县和卢龙县，涉县只在2015 年分布在此象限，宽城满族自治县只在2017 年分布在此象限，表明这些县域的耦合协调水平较高，且其周边县域的耦合协调水平也较高。HL 象限的县域主要为张北县，表明其自身的耦合协调水平较高，而周边县域的发展水平较低。LL 象限主要为容城县、雄县和安新县，表明这些县域不仅自身发展较弱，且周边县域发展也较落后，是需要重点发展扶持的区域。徐水区的变动最大，从2015 年的HL 象限到LL 象限，表明徐水区自身耦合协调水平逐渐减弱。LH 象限的县域显著性不强，主要为2015 年的肥乡区，县域自身耦合协调度发展水平低，而周边县域耦合协调水平高，通过周边高水平县域的带动作用，逐渐有所发展。

3.3 空间效应分析

耦合协调度并不能够深入分析这三大子系统是如何作用于TES 系统以及作用的程度，为分析河北省长城沿线县域TES 系统耦合水平差异的影响因素，在借鉴前人研究成果的基础上，结合河北省长城沿线县域的具体发展情况，本文将考察如下解释变量对耦合协调度的影响程度：人口密度（POP）[37]，以年末总人口与地区面积的比值进行衡量；经济发展水平（ECO）[38]，以第三产业生产总值来衡量；对外开放程度（OPEN）[39]，以出口贸易总额占GDP 的比重来衡量；技术创新（TEC）[40]，以技术人员数来衡量；产业结构（STR）[41-42]，第二产业总产值占GDP 的比重，对数据进行预处理以减少异方差性对结果的影响。

对空间计量模型进行选择（表6），豪斯曼检验在1%的显著水平下拒绝了原假设，说明在河北省长城沿线县域TES 系统耦合协调度空间效应研究中固定效应优于随机效应；采用拉格朗日乘数检验（LM），空间滞后模型与空间误差模型的LM 检验与Robust LM 检验均通过了10%的显著性检验，拒绝了原假设，说明河北省长城沿线县域TES 系统耦合协调度具有空间相关性；通过Wald检验与LR 检验发现在10%的显著水平下拒绝了空间杜宾模型简化为空间滞后模型的假设，Wald 检验在1%的显著水平下拒绝了简化为空间误差模型的假设，因此，基于固定效应的空间杜宾模型为本文研究的最佳选择。

表6 空间面板计量模型的检验结果

本文将不同模型的固定效应进行了比对，检验了模型的稳健性。根据空间误差模型、空间滞后模型和空间杜宾模型的估计数据可以看出（表7），影响河北省长城沿线县域TES 系统耦合协调水平的因子存在空间关系，本县域TES 系统耦合协调度的影响因子也会影响邻近县域TES 系统耦合协调水平。

表7 空间面板模型的估计结果

加权人口密度和产业结构的回归系数分别为-0.634和-0.303，且在空间杜宾模型中显著为负，在河北省长城沿线县域发展过程中，人口密度越大，可能带来的资源供应不足和环境破坏等问题越明显，不利于耦合协调水平的提高；同时，第二产业的比重越高，给环境带来一定负面影响，也会对耦合协调度产生负向作用；经济发展水平对耦合协调度的回归系数高达0.06，通过了1%的显著性检验，表明经济发展水平是增加河北省长城沿线县域TES 系统耦合协调度的重要因素，同时也说明本县域经济发展水平的提升在一定程度上也会促进邻近县域耦合协调水平的提升；对外开放程度、技术创新的回归系数并不显著，表明这些因素对耦合协调水平提升的影响较弱，这是由于长城沿线的县域发展水平较低，对外开放水平较低，对技术创新的重视程度也较低，对耦合协调水平的影响较不明显。

为了进一步厘清空间影响机制，将空间杜宾模型中的空间效应进一步分解为直接效应、间接效应和总效应（表8）。人口密度的间接效应和总效应均显著为负，说明本县域的人口密度不仅会负向影响当地的TES 系统耦合协调水平，同时也会对邻近县域产生较大的负面作用；经济发展水平在直接效应和总效应中均显著为正，经济发展水平越高，民众的环境保护意识越强，对生活质量的要求也会越高，旅游相关产业也会根据市场的需求进行改进与优化，从而促进TES 系统耦合协调水平的提高；技术创新在总效应中显著为正，说明在提高TES 系统耦合协调水平的过程中，技术的进步会通过劳动生产率的提升、企业结构的优化等方面自然地促进经济增长，减少对环境的影响，促进TES 系统耦合协调水平的提升；产业结构在间接效应和总效应中显著为负，第二产业占比较大不仅会对本县域环境质量造成影响，也会对邻近县域产生一定的影响。

4 结论与建议

在建立旅游产业、生态环境、社会效益系统评价指标体系的基础上，对河北省长城沿线县域2015—2019 年旅游产业、生态环境与社会效益三个子系统之间协调发展的时空演化特征与空间效应进行分析，得出以下结论。

（1）2015—2019 年河北省长城沿线县域TES 系统总体发展的综合得分呈现上升趋势，发展状态稳步向好。长城沿线县域社会效益子系统和旅游产业子系统发展水平总体上呈现出缓慢上升趋势，生态环境子系统发展水平较低，增长趋势不明显，仍有很大的改善空间。

（2）河北省长城沿线大部分县域TES 系统处于高耦合低协调状态。近年来转向协调状态的县域数量有所上升，随着时间的推移，总体上三大子系统间的耦合协调关系得到一定程度改善；不同县域之间耦合协调水平呈现出空间性差异，地域分布格局呈现东北部＞南部＞中部＞西北部的态势。

（3）人口密度、经济发展水平、对外开放程度、技术创新、产业结构在不同程度上，以不同的方式影响着TES 系统耦合协调水平，在某种程度上，这些影响因子不仅会影响县域本身TES 系统耦合协调水平，而且也对相邻城市TES 系统耦合协调发展水平产生影响。

通过对TES 系统耦合协调性时空格局与空间效应研究的结论分析，提出以下建议。

（1）强力推进河北省长城沿线低耦合协调水平县域旅游产业、生态环境和社会效益的协同发展，崇礼区、尚义县、赤城县、沽源县和康保县等县（区）应强化旅游产业对经济的带动作用，在不损害环境质量的基础上，实现社会效益的提高；双滦区、安新县、容城等县域应注重生态环境的保护，安新县、容城县、雄县等县域应做好长城本体及沿线的文化景观风貌的整体性保护和修复，对相关文化遗产进行抢险加固或修缮性保护，在保护基础上合理开发利用长城文化旅游资源，从而带动当地旅游产业发展，促进社会效益的提高，带动城乡协同发展。

（2）提高 “协调县域” 在旅游产业、生态环境和社会效益方面的辐射与带动的 “乘数效应” 。迁安市、桥西区、遵化市等县域旅游产业、生态环境和社会效益系统的协调发展水平较高，应利用其丰富的旅游资源和较高的经济水平，通过 “扩散效应” 推动资源和优势向其他县域溢出和辐射，推动形成县域经济发展与长城保护的联动机制，借鉴成熟的管理经验，针对目前面临的主要问题和较大的潜在威胁采取有针对性的举措。

（3）多措并举促进旅游产业、生态环境和社会效益持续协调发展。不仅要提升长城沿线县域整体协调水平，也要促进县域协调发展的可持续性。因此，以山海关、金山岭、大境门和崇礼为核心，借助长城国家文化公园发展的契机，争取资金等优惠政策，吸引人、财、物和信息等资源，促进长城沿线公共服务廊道的建设，发挥极点带动作用，促进长城文化旅游带的整体发展。