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基于耦合协调模型的晋陕豫黄河金三角地区T-U-E时空演化分析

2021-01-25赵红张杜鹃

关键词:金三角耦合度旅游业

赵红,张杜鹃

山西师范大学地理科学学院,山西 临汾 041000

0 引言

区域协调发展战略是党的十九大报告强调的重点战略之一,同时要坚定不移地推进新型城镇化建设,开启生态文明建设新时代.城镇化是推进我国经济持续增长的重要推动力,对于我国经济发展方式实现战略性转型意义重大[1].旅游业作为无烟产业已经成为我国中西部欠发达地区推进城镇化进程的新路径,旅游业为城镇化推进提供动力,可提升城市综合水平,促进产业结构升级,同时城镇化又是旅游业发展的重要依托.然而二者在发展过程中会对生态环境产生影响,使生态环境可承受阈值不可预测,一旦突破生态环境阈值又会限制旅游业的发展,阻碍城镇化进程.因此,研究旅游业-城镇化-生态环境三者的协调关系和良性互动成为区域协调发展和可持续发展的关键.

国内关于旅游业、城镇化、生态环境的协调关系研究虽然起步晚但成果较为丰富.从研究内容来看,主要分为四个方面,一是旅游业与城镇化方面,其中王兆峰[2]认为旅游业与城镇化是相互推动相互促进的关系,并通过分析聚集和扩散机制,建立耦合协调度模型,提出张家界市耦合发展对策;陆林[3]等认为旅游业推动城市化进程,旅游城市化是多元城市化的一种模式,以社会学视角来分析旅游城市化特征和机制;高楠等[4],王东琴等[5]认为旅游业与城镇化是相互促进关系,运用耦合协调发展模型对各省进行实证分析;钟家雨等[6]认为不同区域旅游业对城镇化影响不同,旅游业需要与区域经济协调发展才会促进城镇化进程;余凤龙等[7]认为城镇化产业结构升级、市场化进程等间接对旅游经济产生正的影响.二是旅游业与生态环境方面,学者们对其研究大多引用协同论、系统论,来研究旅游业与生态环境的互动和耦合协调状况,其中高维全等[8]、崔峰[9]、孙晓等[10]分析了各省市区域旅游业与生态环境之间的协调发展状况;吕利军[11]以昆明作为典型旅游城市,利用AHP法确定评价指标体系,借助综合指数法对昆明市主城区2007年的生态环境做了定性和定量的评价.三是城镇化与生态环境方面,孜比布拉·司马等[12]、王少剑等[13]、李波等[14]、张晓天等[15]分析了城镇化与生态环境的耦合协调发展;另有张乐勤[16]以安徽省为研究区域,基于环境库兹涅茨曲线理论,立足增量视角,采用回归分析方法,对城镇化和其环境胁迫间演化规律进行了考察.四是三者互动方面,相比较前三个方面,将三者作为一个研究系统来分析其协调关系的研究相对较少[17~20].从研究尺度来看,多以国家大尺度和省级行政单位作为研究单元,很少以区域和流域作为研究对象,其中周蕾等[21]对中国31个省份就旅游业、城镇化、生态环境进行实证分析;张丽萍等[22]对吐鲁番地区的旅游、经济、环境进行实证分析;周成等[17]以长江经济带各省市为研究对象分析其经济、旅游、生态环境之间的协调关系.从研究区域来看,大多学者关注的重点多为东部经济发达地区,对中部经济欠发达地区的关注相对较少[14,18].晋陕豫黄河金三角地区位于我国经济欠发达的中部地区,2014年国务院原则同意《晋陕豫黄河金三角区域合作规划》,未来把晋陕豫黄河金三角建设成为中西部地区新的经济增长极和欠发达地区实现一体化发展的示范区.因此,对本区域的旅游业、城镇化、生态环境协调发展研究有重要意义,以期对金三角地区整体协调发展提供参考.

通过梳理以上文献,本文以晋陕豫黄河金三角地区为研究对象,构建旅游业-城镇化-生态环境的综合评价指标体系,并引入耦合协调度数学模型,对金三角地区2007年~2017年旅游业-城镇化-生态环境的耦合协调度进行实证分析,并选取重要时间节点横向分析长金三角地区耦合协调度的空间演化发展,以期为金三角地区整体协调发展提供科学依据.

1 研究区概况

晋陕豫黄河金三角地区位于黄河两岸晋、陕、豫交界地带,由山西省临汾市、运城市,河南省三门峡市以及陕西省渭南市共同组成,总面积约5.8万km2(图1).本地区旅游资源丰富,旅游收入不断增加,总收入由2007年的172.76亿元增加到2017年1 433.7亿元,但旅游业发展仍然相对滞后(旅游资源开发程度低、基础设施不完善、景区联动作用弱、宣传力度小等).城镇化进程不断推进,城镇化率由2007年的32.3%增加到2017年47.5%,十年间增加15.2个百分点.旅游业和城镇化相互作用推进经济的发展,同时也给生态环境带来影响.本地区地处黄土高原和黄河中游,生态环境脆弱,如何在旅游业和城镇化快速发展的同时,促进二者与生态环境的协调发展成为本地区可持续发展的重要环节.

图1 晋陕豫黄河金三角行政区位示意图Fig.1 Administractive location map in the golden triangle area located in the coast of yellow river

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文涉及到晋陕豫黄河金三角地区4个地级市的旅游业、城镇化和生态环境数据,原始数据主要来源于《山西省统计年鉴》《陕西省统计年鉴》《河南省统计年鉴》《中国城市统计年鉴》以及各市的社会发展统计公报和相关网站.

2.2 评价指标体系构建

旅游业、城镇化和生态环境有着很密切的关系,综合考虑三者之间关系,在坚持科学性、区域性、可获得性、典型性等原则的基础上,结合其他学者在研究上相关领域的理论,构建晋陕豫黄河金三角旅游经济、城镇化、生态环境三大系统的耦合协调度指标体系(表1).

表1 旅游业、城镇化、生态环境三大系统的耦合协调度指标体系Tab.1 The lndex system of coupling coordination degree about three systems of tourism and urbanization and ecological environment

2.3 评价指标权重确定

熵值法可以客观地确定各指标的影响程度,被广泛地运用于评价指标的权重确定[23].文章采用熵值法确定晋陕豫黄河金三角地区旅游业、城镇化、生态环境三大系统中各评价指标的权重,计算步骤如下[24]:

①构建数据矩阵.有f个年份,n个区域,m项指标,构建样本矩阵为

X ={xpji}f×n×m

式中,xpji为第p个年份第j个区域第i项指标的值.

②数据无量纲化处理.采用极差法对指标数据进行无量纲化处理.

式中,x'pji表示无量纲化后的指标值;maxxi和minxi表示第i个指标中的最大值和最小值.

③计算熵值.

式中,K=1/ln(f× n);若 qpji=0,qpjilnqpji=0.

④计算权重.计算各项指标的权重wi,公式如

式中,wi的取值范围为[0,1].

2.4 耦合协调模型

本文借用耦合协调模型,在参照前人研究的基础上[14,17,20],构造晋陕豫黄河金三角旅游经济、城镇化、生态环境三大系统的耦合协调模型.

依据前文所算权重计算出晋陕豫黄河金三角旅游业-城镇化-生态环境三大系统的综合评价指数,公式如下:

式中,Ri,Hi,Gi为旅游业系统、城镇化系统、生态环境系统的评价值.

借助物理学中的耦合度模型,推导出晋陕豫黄河金三角旅游业-城镇化-生态环境三大系统的耦合度公式,公式如下

式中,C为耦合度,其取值范围为[0,1].

借助耦合协调度模型判断三大系统的协调发展程度,公式如下

式中,D为耦合协调度;T为旅游业-城镇化-生态环境三大系统综合评价指数,α,β,θ为待定系数.参考相关研究成果[19,21],将待定系数设定为 α =0.2、β =0.4、θ=0.4,依据廖重斌提出的耦合协调度等级评价标准[25]来确定晋陕豫黄河金三角旅游经济-城镇化-生态环境三大系统的耦合协调度划分标准(表2).

表2 耦合协调度等级评价标准Tab.2 Evaluation criteria of the degree of coupling coordination

3 结果与分析

3.1 T-U-E各子系统发展分析

根据指标体系(表1),由式1和式4分别计算得出2007年~2016年晋陕豫黄河金三角地区旅游业指数(αRi)、城镇化指数(βHi)、生态环境指数(θGi)及三大系统的综合指数(T),结果见表3和图2.

从表3和图2可以清晰看出在2007年~2016年间,晋陕豫黄河金三角地区旅游业、城镇化和生态环境发展大致呈上升趋势,但各子系统发展态势不尽相同.旅游业评价指数较为稳定,2011年~2016年增幅要明显大于2007年~2011年,可以看出旅游业作为四市产业升级转型的重点产业得到了前所未有的重视.城镇化指数相对稳定,2007年~2008年增幅较大,这与旅游业和生态环境指数相一致,之后保持稳定增长.生态环境评价指数在2011年之前波动较大,这是因为工业在稳定发展的同时给生态环境带来一定的压力,而旅游业的发展在一定程度上又改善了生态环境状况,自2011年之后生态环境呈现稳定增长趋势,可以看出政府对生态环境和旅游业的重视.

从整体来看,2007年~2011年间城镇化指数高于旅游业和生态环境指数,但相差幅度不大,2012年~2016年间旅游业指数明显高于城镇化和生态环境指数,这主要得益于四市政府近年来对旅游业的重视,合作升级,从而使旅游业快速发展.2007年~2016年生态环境整体滞后于旅游业和城镇化水平,这表明旅游业和城镇化发展对生态环境的影响并不显著.

表3 2007年~2016年各子系统及统合评价指数Tab.3 The evaluation index of each subsystem and composite from 2007 to 2016

图2 各子系统评价指数及综合指数折线图Fig.2 The line chart of the evaluation index of each subsystem and composite

3.2 T-U-E耦合度与耦合协调度时间演化分析

将晋陕豫黄河金三角旅游业、城镇化、生态环境指数代入式2和式3分别得到区域旅游业-城镇化-生态环境三大系统耦合度和耦合协调度指数(表4),为了直观根据表3画出耦合度和耦合协调度变化折线图(图3).如图3所示金三角地区T-U-E耦合度一直保持在0.8~1之间,自2010年之后较为稳定处于0.93~0.98之间;耦合协调度指数在2007年~2009年波动较大,2009年之后呈增长趋势,增幅较慢,整体上处于失调状态,但由轻度失调向濒临失调转化,这表明金三角地区三大系统之间的协调度在不断增强.

根据图3可将金三角地区协调发展分为两个阶段:①2007年~2009年为第一阶段,这一阶段耦合协调程度低且耦合度和协调度波动较大,协调度不稳定,分别经历严重、轻度和中度失调,原因在于2009年之前金三角地区各市合作程度低,旅游业发展缓慢,城镇化水平低,加上生态环境受工业化的影响,使得这一阶段三者之间协调发展程度低;②2010年~2016年为第二阶段,这一阶段是协调发展的缓慢上升期,协调值保持在0.35~0.47,协调类型由轻度失调转向濒临失调,说明金三角地区旅游业-城镇化-生态环境处于颉颃状态,三者相互作用在不断增强,结合之前各子系统评价指数分析可知除2013年~2014年旅游业下降之外,2011年之后旅游业、城镇化、生态环境都呈现稳步上升状态,2011年之前生态环境波动较大,表明旅游业和城镇化对生态环境的影响较大,使得这一阶段三大系统协调发展程度有所提升.

表4 T-U-E耦合协调度一览表Tab.4 The chart of the degree of coupling coordination of T-U-E

图3 T-U-E耦合度和耦合协调度变化折线图Fig.3 The line chart of the coupling degree and coupling coordination degree of T-U-E

3.3 T-U-E耦合协调度空间演化分析

在分析旅游业-城镇化-生态环境耦合度和耦合协调度基础上,选取2007年,2010年,2013年,2016年4个时间截面值,利用ArcGIS10.2绘制出晋陕豫黄河金三角地区4市的耦合协调度空间演变图(图4).

从整体上来看,2007年~2016年间晋陕豫黄河金三角地区三大系统耦合协调度处于上升状态,表明金三角区域有明显的整体性.同时地区内部存在显著的差异性,且差异在不断减小,具体来看,渭南市耦合协调类型由2007年的极度失调转变为2011年的轻度失调,从2013年到2016年转变成为濒临失调,协调发展迅猛;临汾市和运城市耦合协调类型一致,由2007年严重失调到2011年轻度失调,2013年到2016年转变为濒临失调,协调基本稳定;三门峡市由2007年严重失调转变为2011年轻度失调,再到2013年发展为濒临失调,到2016年上升为勉强协调,协调发展速度提升较快,据此可以发现金三角地区内四市T-U-E协调度呈现出“两翼突起,中心平缓,整体持平”的空间格局.

2007年晋陕豫黄河金三角地区总体属于低水平的失调状态,这主要是由于各市之间以市场竞争为主,各景区之间未产生联动作用,旅游产业链缺乏关联,结合2007年的各系统评价指数可发现,旅游业要滞后于城镇化和生态环境.2010年~2013年金三角地区耦合协调度有所提升,这主要得益于旅游业和城镇化水平的提升.2013年~2016年金三角地区耦合协调度进一步稳步提升,这主要得益于国家对区域的政策支持,使得金三角地区合作互动频繁,旅游业发展较快,城镇化水平不断提升,生态环境不断改善.由以上可预见晋陕豫黄河金三角地区旅游业-城镇化-生态环境协调度还会有很大的提升空间.

图4 各地级市耦合协调类型空间演变Fig.4 The spatial evolution of coupling coordination type in every city

4 结论

2007年~2016年,晋陕豫黄河金三角地区旅游业、城镇化和生态环境评价指数大致呈上升趋势,但各子系统发展态势不尽相同.2007年~2011年间城镇化指数高于旅游业和生态环境指数,但相差幅度不大,2012年~2016年间旅游业指数明显高于城镇化和生态环境指数.综合评价指数呈稳步上升的趋势.

从时间上来看,晋陕豫黄河金三角地区耦合协调度可分为两个阶段,2007年~2009年耦合协调程度低且耦合度和协调度波动较大,协调度不稳定;2010年~2016年处于协调发展的缓慢上升期,协调类型由轻度失调再转向濒临失调.

从空间上来看,晋陕豫黄河金三角地区在耦合协调度上表现出明显的区域整体性和差异性,整个趋势表现为由严重失调向轻度失调到濒临失调的转变,空间上呈现出“两翼突起,中心平缓,整体持平”的空间格局.

晋陕豫黄河金三角地区地跨三省,是未来中西部欠发达地区的新的经济增长极,T-U-E系统的协调度层次提升显得更为迫切,金三角地区各市应打破行政壁垒,加强区域合作,树立良好的区域形象,旅游业系统形成产业联动,促进经济发展,城镇化系统方向一致,大力推进,响应国家政策,加大改善生态环境的力度,使三者朝着良性互动的方向发展.

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