GIS在旅游研究中的应用进展

杨金华1,,章锦河1,陆 佩1,周伊萌,李克强

(1.南京大学 地理与海洋科学学院,江苏 南京 210023;2.衡阳师范学院 城市与旅游学院,湖南 衡阳421002)

1 引言

GIS(Geographic Information System)是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统,是分析和处理海量地理数据的通用技术。随着GIS的蓬勃发展,近年来GIS又被称为“地理信息科学”(Geographic Information Science)。其概念和基础是地理和测绘,技术支撑是计算机技术[1]。GIS的跨学科研究发展迅猛,已深入到地理学、计算机科学与技术、测绘科学与技术、电气工程、教育学、法学等多个学科,并衍生出多个交叉学科主题,在测绘科学与技术、资源与环境、灾害与应急响应、经济与社会发展、卫生与生命健康、规划与区域设计等领域得到广泛应用,成为当今信息社会不可或缺的重要组成部分[2]。中国地理信息系统发轫于20世纪80年代初,比国外起步晚。中国科学院遥感应用研究所地理环境信息研究室的成立,揭开了我国地理信息系统研究与应用的序幕。30多年间，GIS历经了准备、起步、应用推进和产业化推进4个阶段,现正迈入创新跨越发展新阶段,向国际先进行列迈进[3]。

自20世纪80年代以来,GIS已在旅游研究领域出现。新时代我国旅游业正逐渐由旅游大国走向旅游强国,成为满足人民美好生活需求,促进新型城镇化、乡村振兴、城乡发展的重要途径[4],是一项幸福产业。信息化已经成为经济社会发展的显著特征,旅游业发展越来越离不开信息技术的支撑。以GIS为基础和代表的地理信息技术,为旅游出行和旅游研究提供了极大的便利，因此加强地理信息科学与旅游科学的跨学科交叉研究,是旅游研究的现实需要和时代要求。

GIS作为一种不断融合发展的先进技术手段,近年来在旅游研究中的应用相当广泛,是一种行之有效的技术手段。但也有一些新现象和新问题值得思考,如GIS在国内外旅游研究中的应用有无显著差异；GIS在旅游研究中适用于哪些领域并发挥了哪些功能；GIS如何更好地与旅游跨界融合,推动研究问题的深化；旅游研究中的“大数据”与“小数据”如何扬长避短、优势互补等。目前国内已有的相关研究仅对10年前GIS在国内旅游研究中的进展进行了综述[5],国外学者Singh对GIS在旅游决策方面的应用进行了综述[6]。总之,GIS在国内外旅游研究中的应用仍然缺乏全面与系统的总结。

基于此,本文通过对CNKI的中文核心期刊数据库、Web of Science核心合集外文数据库中的相关文献进行梳理、分析和反思,旨在掌握当前GIS在国内外旅游研究中的进展,为下一阶段的深入研究提供参考。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

为提高文献的典型性和代表性,本文以CNKI中文核心期刊论文数据库和Web of Science核心合集外文数据库中的期刊论文为数据来源。具体操作方法为:以“GIS、旅游”为主题词,在中国知网CNKI进行核心期刊论文检索,通过阅读标题和摘要,剔除目录、征文、通知等无关论文后,共获得1997—2018年176篇中文核心期刊文献。同样,以“GIS、tourism”为主题词对Web of Science核心合集外文数据库进行检索,得到811篇文献,筛选article、review两类文献后,共获得1994—2018年512篇外文期刊文献。中外文献数量总计688篇。从论文数量年际变化来看,2008年之前增长缓慢,2008年之后增长迅速,2017年后又有所减缓,总体呈现指数增长趋势(图1)。

图1 论文数量年际变化

2.2 研究方法

由于在两大数据库中检索到中外文献数量较多,为提高分析效率和准确性,本文借助NoteExpress 3.2进行文献辅助分析(主要应用于文献归纳整理和导出统计),并运用CiteSpaceV软件和CNKI知网平台进行文献计量可视化分析,以找出研究的热点。在软件绘制的关键词共现图谱中,每一个节点代表一个研究主题,节点越大,代表该主题下文献量越多,即为热点。

3 结果与分析

3.1 期刊来源与关键词共现网络分析

从刊文数量降序排列来看(表1),外文期刊排名前5位的是:Sustainability、AppliedGeography、TourismManagement、Ocean&CoastalManagement、LandUsePolicy;中文期刊排名前5位的是:《测绘科学》、《资源开发与市场》、《测绘通报》、《经济地理》、《资源科学》。

表1 国内外期刊刊文数量统计

按照关键词聚类方法,本文得到文献计量可视化的分析结果，发现GIS在国内研究中的应用主要集中在地理(旅游)信息系统、旅游资源开发、空间结构与分布、生态旅游等4个方面(图2)而GIS在国外旅游研究中的应用主要集中在地理信息系统、公众参与地理信息系统、辅助决策、乡村景观、乡村聚落、气候变化、时空分析、生态系统服务等8个方面(图3)。

图2 GIS在国内旅游研究中的关键词共现网络分析

3.2 重点研究领域分析

通过对688篇国内外文献进行分析,发现目前GIS在旅游研究中的应用可归纳为8个领域,分别是：旅游信息化、旅游空间结构、旅游规划与开发、生态旅游评价、旅游预警、旅游交通、旅游制图、旅游大数据的采集与分析。国内与国外比较来看,GIS技术在旅游信息化、旅游空间分析、旅游规划与开发方面的应用研究都非常普遍,国外对生态旅游比国内更为关注,成果更突出。总体来看,国内外研究进展是基本同步的。

图3 GIS在国外旅游研究中的关键词共现网络分析

旅游信息化研究:GIS在旅游信息化方面发挥了重要作用,研究成果较多,主要有:①旅游信息系统研究。旅游信息系统设计多年来一直是研究重点,研究尺度由大到小,包括省市、景区和社区等。陈菁对福建省旅游信息系统建设进行了研究[7];龙毅等以南京市为例,对我国城市智慧旅游与旅游信息化建设进行了探讨[8];杨晓梅等以苏州的5A级、4A级旅游景区为例,对智能化应用进行了示范[9];周忠宝提出建设面向社区服务的旅游地理信息系统。除旅游信息系统的开发研究之外,Chang对用户的旅游信息搜索行为进行了分析,认为有用性和趣味性是提高交互水平的关键因素[10]。②旅游信息可视化研究。亢大麟以陕西省入境旅游人数为例,分析了旅游统计数据的可视化表达;李鹏等提出了旅游资源普查、评价与可视化系统的建设思路,将GIS系统顺利移植到LBS平台中,结合网络地图、高分辨率遥感影像和GPS技术,实现网络环境下旅游资源数据自动建库、统计、评价、可视化等服务[11];Noguera设计了一种移动推送系统,基于3D地图的界面,可根据游客的位置和需要,实时推送旅游景区及相关资讯[12]。③旅游标记定位的功能。张自川等根据GIS的空间数据处理与GPS的精确空间定位能力,提出了一种基于GIS与GPS集成的游客调查方法[13];Brabyn等利用互联网上图片的位置、方位等标记信息,对新西兰的景观类型进行了评价[14]。④旅游教育的信息化研究。如建立旅游地理学实习模拟系统,提升旅游教学效果[15]。

旅游空间结构研究:GIS在旅游空间结构方面同样应用广泛,主要体现在以下几个方面:①空间的集聚与扩散程度分析。李明等从可达性视角对江苏省旅游吸引物的集聚程度进行了分析[16];刘阳研究发现虽然我国大陆地区国际旅游总体聚集趋势在持续下降,但在大尺度的宏观区域上仍体现出较强的集聚力[17];García-Palomares对欧洲雅典、巴塞罗那、柏林、伦敦、马德里、巴黎、罗马和鹿特丹8个旅游城市景点照片分享服务的位置信息进行了分析,计算得出空间密度的差异性[18];Lee运用GIS和网络分析方法对韩国43个村庄乡村旅游设施的集聚程序进行了分析,从而判断乡村旅游分布的合理性[19]。②旅游产业的空间关联分析。杨光明等运用数据包络分析法(DEA)和GIS的空间分析功能,揭示了旅游扶贫在空间上具备的聚集效益和区域间的差距[20];钟敬秋等结合DEA、GIS及典型相关分析方法,对辽宁省14个地级市旅游业效率的时空演变及其驱动因素进行了分析,发现各城市旅游业效率水平差异明显,但整体差异呈显著减弱趋势[21]。③旅游时空演变分析。熊杰等采用GIS空间分析、不均衡指数、核密度指数等方法对我国红色旅游景点的时空分布特征进行了分析,发现红色旅游景点空间分布属于集聚型,集中分布在10个省份,形成了6大聚集区[22];干青亚等以我国长三角16个城市为例,结合社会网络分析法与空间可视化技术,对城市群旅游流网络演化进行了分析[23];薛华菊等运用Theil指数、ESDA-GIS、规模—质量耦合矩阵和相关分析,对我国入境旅游流质(ITFQ)时空演进模式及影响因素进行了分析,发现我国区域ITFQ总体发展水平不高,空间分布上形成了以环渤海、长三角为核心的核心—边缘格局[24]。

旅游规划与开发研究:GIS在旅游规划与开发方面的应用主要体现在:①公众参与地理信息系统(Public Participation GIS,PPGIS或Participatory Geographic Information System,PGIS),被世界各地用来作为一种技术或工具,也作为一项有效的参与式规划支持系统,在国内外区域规划、国家公园规划、景观规划、社区规划等方面有着广泛的应用。为了更好地了解厄瓜多尔当地社区和土著居民如何使用森林并促进其管理,Delgado-Aguilar在Sumaco生物圈保护区(厄瓜多尔中部的Napo省)利用参与式地图完成了对生态系统的空间评估[25];Alexander以非洲北博茨瓦纳的Chobe社区为例,通过居民与权利部门的反复充分磋商,进行了参与式绘图,协调了各方利益,达成包容性共识,最终制定出土地利用规划方案[26];Garcia通过综合运用定性和定量、公众参与地理信息系统的方法,对西班牙加泰罗尼亚的河流景观走廊进行了研究,发现主要的积极因素是旅游娱乐、文化遗产和怡人风景,负面因素是杂乱和污染,认为理解利益相关者最注重的景观价值和偏好,有助于识别潜在冲突,并使河流景观管理和恢复得以实现[27];Jeong基于地理信息系统(GIS)和多标准决策分析(MCDA)的混合模型,采用模糊的DEMATEL方法,服务于乡村旅游地住宅规划[28]。②GIS在旅游资源分析与评价方面的应用。国内学者运用GIS技术对海南省、安徽省、福建省、陕西省、重庆市、南京市、深圳市等地的旅游资源调查进行了辅助分析,如李鹏等将GIS格网化与旅游资源评价模型相结合,形成了从标准化的旅游资源采集、评价到空间识别的集成技术方法[29];王昕基于GIS技术,以全国152项A级黑色旅游景区为研究对象,发现黑色旅游资源在空间上表现为强凝聚分布[30]。③旅游市场分析。梁伟等基于Web和GIS对陕西国内旅游客源市场进行了预测[31];Albuquerque基于GIS技术,对葡萄亚阿瓦罗地区在旅游开发和营销战略的制定进行了研究[32]。④旅游选址布局研究。高峻等以广东省南昆山为例,利用ArcGIS软件平台中的ArcMap、ArcScene等组件,借助多种空间分析模块,对度假村的选址进行了评价[33];Kang指出当前社会网络分析方法在旅游景区中的研究较少,运用锚点理论(anchor-point theory),并综合社会网络分析与GIS空间分析方法对韩国首都首尔进行了实证研究,指出该方法可为旅游景点布局与组织、旅游目的地规划与开发提供决策支持[34]。

生态旅游评价:GIS在国内外生态旅游评价中的应用主要体现在:①旅游经济价值评估。Chen等以我国东南部的浙江省天台县为例,利用GIS收集数据,构建农产品、森林产品和旅游服务三个维度的空间分析技术框架,绘制了生态系统服务的经济价值图[35],土地利用变化会对关键的生态系统服务和经济产生负面影响;Grêt-Regamey以阿尔卑斯山区为例,通过将与经济估值方法相关联的模型集成到地理信息系统(GIS)平台中,分析人类发展场景和气候场景对这些生态系统服务价值的影响,研究发现城市扩张和旅游基础设施发展对优美的风景和栖息地产生了负面影响,这些影响超过了长期发展带来的好处[36]。②生态旅游景观综合评价。Leman对马来西亚兰卡威(Langkawi)地区土地利用规划的环境敏感性进行了综合评价[37];李会琴运用RS和GIS方法对黄土高原环境脆弱区的生态旅游适宜度进行了评价[38];Chaplin通过比较1999—2011年的陆地卫星图像,评估了旅游业对尼泊尔安纳普纳地区森林覆盖的影响,发现该地区总体森林面积减少了8%,旅游业对森林产生了负面影响[39];Boori采用多年的陆地卫星成像(1991年、2001年和2013年)评估了旅游业发展对捷克山地区域土地覆盖的影响,确定了土地覆盖变化的速度和范围[40]。③生态旅游适宜性评价。周秋文等基于GIS和神经网络方法总结了生态旅游资源、环境承载力、旅游基础条件、当地社会经济状况4个影响生态旅游适宜度的因素,构建了一套完整的区域生态旅游适宜度评价方法,并将川西高原生态旅游适宜度分成高适宜、中适宜、低适宜、不适宜4个等级[41];董威借助RS和GIS技术对旅游开发项目的生态环境进行了评价[42];邱粲参照人体舒适度指数等级标准,对山东省各地区实际地形下分辨率为1km×1km的旅游舒适度进行了精细化估算与评价[43];Nino等借助卫星数据,以埃塞俄比亚的Munessa Shashemene森林及其周边地区为例,在GIS环境中设计了一种适宜性模型,对生态旅游开发的潜力进行了评价,并对生态旅游潜力进行了4种不同程度的划分[44]。

其他领域的应用研究:GIS在旅游研究中其他领域的应用主要体现在:①旅游灾害预警,如对地中海自然保护区火灾的防控[45],对南非旅游区疾病的防控[46],对旅游景区滑坡、突发事件的防控[47-49]。②旅游交通,国内在旅游线路通达性分析[50]、旅游交通网络分析[51]等方面的研究较多。③在旅游制图方面的应用[52,53],GIS有着天然的优势。④大数据的采集与分析。随着网络技术尤其是移动互联网技术的发展,大数据与我们的生活关系越来越密切。Salas-Olmedo通过分别获取Panoramio、Foursquare、Twitter三个网站上的观光、消费、住宿类大数据,分析了城市游客的数字足迹,认为仅用一个数据源来分析城市中的游客是不够的,应采用多种方式进行补充[54]。

3.3 GIS技术在旅游研究中的功能与反思

通过上述分析发现,GIS作为一种信息化工具,在旅游研究中应用广泛,扮演着重要角色。从GIS发挥的具体功能来看,主要体现在旅游信息检索、旅游空间分析、旅游辅助决策、旅游信息输出、旅游应急处理等方面:①旅游信息检索。GIS支撑下的旅游信息系统可为科研人员、旅游者和管理行政管理部门提供各种旅游数据。一是信息介绍与查询[55]。可方便地展示集文字、图像、动画、语音等于一体的资料,同时快速查询旅游地食、住、行、游、购、娱等方面的信息;二是地图检索与导航。可在手机APP或专门的旅游网站上查询了解所需要的旅游地图信息,并根据需要设计出游路线。出于研究需要,科研人员可从数据库中方便地获取数据并转化为可用的信息,从而分析游客数量、结构特征、消费习惯、兴趣爱好等特点。②旅游空间分析。GIS有强大的空间分析功能,空间分析在旅游研究中的应用主要体现在:一是对旅游地图的空间分析技术,如GIS中的缓冲区分析[56,57]、叠加分析、地学图谱方法;二是空间模拟分析,如空间相互作用理论中的威尔逊模型[58]、空间价格竞争模型、空间择位模型等在旅游区的应用;三是基于地理信息的空间分析或称空间信息分析。③旅游辅助决策。以GIS为技术支撑搭建旅游信息平台,通过输入相关数据,借助旅游区环境容量模型、旅游需求预测模型、开发条件模型、旅游效益模型等评价方法,可实现旅游市场预测、旅游辅助决策功能,从而为旅游规划与开发、旅游产业发展、旅游行业管理提供智力支持。④旅游信息输出。以GIS为基础的旅游信息系统具有很强的编辑功能,可方便地进行数据库维护与更新,提高工作效率,避免人工操作的繁琐工序。同时,可为用户方便地输出各种专题地图,如旅游美食地图、旅游景点地图、旅游厕所地图、旅游购物地图、自驾车旅游地图,满足游客个性化的需求;还可借助于GIS技术,对景区实景进行三维建模,制作成虚拟的现实产品,实现景区景点的数字化呈现和网络化传播。⑤旅游应急处理。互联网技术的发展使地理信息技术得到了前所未有的发展和广泛应用,地理信息计算呈现出计算速度快、运行效率高、应用多样化的发展特征[59]。通过运用系统工程和信息科学的理论与方法,可综合和动态地获取、存储、管理、分析和应用旅游地理信息,在宏观分析中优势明显。如可对旅游地实施全面实时的监控,及时掌握和发布相关信息,以应对旅游拥堵、旅游灾害、公共突发事件等,做出及时有效处理。

GIS在旅游研究中也存在不少问题,值得深刻反思。近年来,尽管GIS技术发展快、应用广,但与旅游研究相互融合的广度与深度仍显不足,需要进一步深入和拓展。具体表现在部分研究采用的方法欠科学、重点研究领域薄弱、研究对象相对局限:①研究采用的方法欠科学。目前部分研究仍侧重于基础知识介绍和简单的理论推演,没有取得实质性的进展和作用。尤其是通过对比国内外的文献资料,GIS在国内旅游研究中表现出简单泛化、低层次应用,不考虑研究的适宜性。如在“大数据时代”,实际应用中要处理好“大数据”与“小数据”的关系。GIS在“大数据”分析方面优势明显,但“小数据”也有不可替代的自身优势。如“大数据”重预测、重相关、重感知,适用于大尺度的空间行为研究,而“小数据”重解释、重因果、重精确,特别适合对旅游个体和特定群体的深度研究。②重点领域研究有待加强。GIS作为一种手段,在旅游研究中的功能相对单一,主要集中在地理信息采集、旅游制图、旅游空间分析、旅游生态评价等方面。旅游业是新兴技术融合发展的产业,GIS应顺应新时代发展要求,加强在旅游信息化系统设计、旅游决策支持、旅游灾害预警、旅游智能化等领域的专项研究,更好地服务旅游者、旅游企业、旅游行政管理部门,为提升旅游服务和旅游体验贡献力量。③研究对象相对局限。旅游者、旅游资源和旅游业是旅游活动的三个基本要素,旅游者是主体,旅游资源是客体,旅游业是媒介。从国内外GIS在旅游中的研究成果来看,对国家公园、森林公园、自然保护区、城市旅游、乡村旅游等旅游活动客体进行的案例研究较多,而对旅游活动的主体、旅游活动的媒介研究相对较少。从方法和学术贡献来看,不同案例地之间的重复性研究较多,创新性研究少。

4 结论与不足

GIS作为一种新兴技术,利用其空间数据采集、存储、管理、分析、显示等优势,在国内外旅游研究中应用越来越广泛,并发挥着重要作用。分析发现,GIS在旅游研究中主要应用于旅游信息化、旅游空间结构、旅游规划与开发、生态旅游评价等领域,发挥着信息检索、空间数据分析、辅助决策、信息输出、旅游应急处理等方面的功能。GIS在国内外旅游研究中的应用无显著性差异。同时,发现存在重复性案例研究多,开创性研究少;方法应用欠科学,重点领域研究待加强;对旅游客体研究多,对旅游主体和旅游媒介研究少等问题。总体上来看,GIS在旅游研究中的方法应用与GIS在旅游行业中的实践还有差距,GIS服务旅游研究还有很大的探索空间。

本研究的主要贡献在于对GIS在国内外旅游研究中的应用进行了回顾和反思,总结了现阶段研究的特点和今后研究中需要注意的问题。本文选取的文献为主题同时满足“GIS”和“旅游”的国内外期刊论文,尽管质量较高(核心期刊),具有典型的代表意义,但由于数量有限难免有疏漏,可能忽略一些有价值的成果。今后有必要加强文献动态跟踪,以便全面掌握研究态势。