基于AHP—模糊综合评判的旅游开发生态风险评价研究——以甘肃河西走廊为例

杨阿莉,仲 鑫,张洋洋,王劲松,杨开轩

(西北师范大学 旅游学院,甘肃 兰州 730070)

1 引言

河西走廊脆弱的生态环境和区位条件决定了它在甘肃乃至西北地区的生态安全和边疆稳定方面具有举足轻重和不可替代的地位。近年来,由于存在不合理开发和过度利用的问题,加之经济发展相对落后和社会文化系统处于弱势地位,使河西走廊地区的生态环境进一步恶化,对区域稳定和国家安全构成了严重威胁。自2015年初至2017年底,随着媒体对河西走廊南侧祁连山生态问题的持续曝光,因探矿开矿、修建电站、过度放牧导致该区域的生态破坏问题已成为全社会高度关注的重大事件。但长期以来对精准识别旅游开发给河西走廊造成的生态风险及其如何防范旅游风险,社会各界的认识程度还远远不够。“生态兴则文明兴,生态衰则文明衰”，面对“一带一路”战略构想给西北旅游业跨越式发展带来的难得历史机遇,深入研究如何在促进河西走廊旅游开发和经济发展的同时尽可能避免出现各类生态风险，保护好旅游资源并促进旅游业与生态环境的协调发展,成为迫在眉睫的重大课题。

生态问题历来是世界各国高度关注的重要问题,生态风险评价研究近十几年来逐渐成为国内外热点研究领域。早在20世纪70年代,国外就已开始对生态风险进行了研究,最初主要是针对某种化学污染物对环境和人类健康影响的毒理分析[1],后来逐步向生态系统、区域及景观尺度扩展[2-4],研究内容涉及地球表层系统的环境效应、全球环境变化的响应、灾害与污染防治、区域可持续发展等[5,6]。到了20世纪90年代,生态风险评价逐步应用于旅游研究领域,评价内容主要包括旅游风险认知和旅游风险影响评价等,其中旅游风险认知研究主要关注旅游风险因素与类型、风险行为等[7];影响评价侧重于自然风险要素(水体、固体、气候、噪声等)和社会文化风险要素(恐怖主义、殖民主义、示范效应、经济危机等)对旅游地和旅游者决策的影响评价[8]。我国关于旅游开发生态风险评价的研究起步于21世纪初,研究内容主要包括旅游开发生态风险的类型与表现[9-11]、生态风险源与风险受体的认知、风险评价指标体系构建[12-15],以及生态风险预警与管控等方面[16-18]。目前已有的风险评价研究多运用德尔菲法(Delphi)和风险评估指数法[19]等方法,多从专家咨询角度出发进行探讨,评价对象主要围绕单体旅游资源与特定风险受体。但这种方法对研究大尺度旅游地的旅游生态风险等级的评估还存在一定的局限性。

本研究所选的河西走廊地区属于大尺度区域,各种自然原因和人为活动带来的生态压力种类繁多,对此进行生态风险的识别具有一定的不确定性,开展生态风险评价也具有一定的复杂性。基于此,本文运用层次分析法(AHP)与模糊综合评判法(FCE)相结合的方法对河西走廊旅游开发的生态风险给予定量评估,为河西地区实现旅游业与生态环境协调发展提供理论参考,同时也为我国其他生态脆弱区旅游开发的相关研究提供借鉴。

2 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

河西走廊地处甘肃省西北部的祁连山与北山之间,东起乌鞘岭,西至玉门,全长900余km,地域上包括武威(凉州)、金昌、张掖(甘州)、酒泉(肃州)和嘉峪关5市(简称“河西5市”)。整个区域气候属大陆性干旱气候,干燥少雨,冷热变化剧烈,风大沙多,荒漠广布、生态十分脆弱。祁连山是河西走廊地区的“母亲山”和“生命线”,近年来祁连山出现的冰川退缩、“三废”污染、土地沙漠化、林木减少、草场退化、水土流失等严峻的生态问题,表明河西走廊地区的生态危机也呈现出全面围堵的局面,因此加强河西地区生态安全研究已刻不容缓。

河西走廊是甘肃境内旅游资源最为富集和独具特色的区域,兼具原始、雄浑、粗犷、神秘、精绝等特点的自然景观资源,如戈壁、绿洲、森林、草原、沙漠、雪山、冰川等,与人文景观资源如石窟、寺庙、烽燧、古墓葬、古建筑、驿站、关隘等资源交相辉映,为河西走廓旅游业的发展奠定了坚实基础。据统计,目前“河西5市”的A级景区共有128家,其中5A级景区2家、4A级景区36家、3A级以下景区90余家。2017年河西五市旅游总人次达到7707万人次,旅游总收入545.21亿元,占全区生产总值的29.47%。然而,无论是项目开发建设还是旅游活动都给河西走廊生态体系带来了严重的影响。

2.2 问卷设计与调查

调研包括以下两个方面:一是河西走廊旅游开发的生态风险表现及风险源、风险终点的识别和风险程度评估调查。二是通过专家意见咨询,开展河西走廓旅游开发生态评价指标重要性的判断。旅游领域的专家包括生态旅游、旅游地理等相关领域的教授、副教授等。2017年10月中旬我们给30位专家发放“旅游开发生态风险指标权重专家意见咨询表”，运用层次分析法(AHP)的1—9标度法[20],在给定每类专家权重比的前提下,确定旅游开发生态风险评价指标专家打分判断矩阵,请专家对各指标进行两两比较,判别指标对整个评价体系所表现的相对重要程度。

旅游开发风险调查分两次进行:第一次为预调研,时间为2017年11月10至17日。课题组成员分3组分别赴嘉峪关市、酒泉肃州区、金塔县开展实地考察,并采取随机抽样的方式对社区居民、游客和旅游从业者共120人进行访谈和问卷前测。根据预调研统计结果,修正筛选问卷的缺陷项,并进行信度检验和效度分析,然后形成较合理的最终问卷。第二次调查时间为2018年3月份的3个周末,课题组成员分别赴武威市凉州区及天祝县、金昌市永昌县实地调研,共发放问卷400份,收回有效问卷364份,有效回收率为91%。

2.3 生态风险评价指标体系建构

根据已有研究文献梳理及实地调研情况,精准识别河西走廊旅游开发的生态风险表现、风险终点和风险源。然后,根据生态风险与生态效应之间的递进传导关系,基于AHP规则构建旅游开发生态风险评价指标体系,见图1。

图1 旅游开发生态风险指标体系模型

指标体系共分为三层:第一层为目标层(U),即旅游目的地旅游开发生态风险评价的目标;第二层为准则层,由环境风险(U1)、生物风险(U2)、景观风险(U3)3个子系统构成;第三层为指标层,由从属于准则层每个因素的14项具体指标构成。

2.4 研究方法与步骤

层次分析法(AHP):层次分析法主要是将一个目标问题分解成具有包含关系的若干层次,通过专家打分将定性问题定量化,为无结构的决策问题提供清晰的思路和解决过程。本文构架的递阶层次结构模型见图1。构造各层次的成对比较矩阵,采用1—9标度法,将同一层次中的因素进行两两比较,并构成判断矩阵A:

1a12…a1ma211…a2m…………an1an2…1

式中,aij=ai/aj表示第i个元素和第j个元素重要性之比。

判断矩阵的确定方法主要分为以下三个步骤:首先，对同类专家的判断矩阵进行算术平均；然后，依次求出每一专家类别的平均矩阵；最后，对不同专家类别的平均矩阵进行加权平均,得到最终的判断矩阵。

计算单层次权向量及一致性检验:单层次排序是用本层的元素与上一层元素进行对比,再将对比后数值依次排列,以此判断矩阵的最大特征向量。本文采用和积法计算特征向量,将判断矩阵的每一列元素作归一化处理,得到：

(2)

表1 1—15阶矩阵的平均随机一致性指标

计算总层次权向量及一致性检验:根据上述单层排序原理,总体排序通过从上而下的排序得到,最底层的指标层中各方案对于目标层的排序权重就是层次总排序权重向量。当最下层对第一层的总排序权重向量的一致性比率为CRh<0.10时,可以判定整个层次结构的比较判断符合一致性检验。

模糊综合评判法(FCE):模糊综合评价法是利用模糊线性变换原理和最大隶属度原则,考虑与被评价事物相关的各个因素,对各个因素做出合理的综合评价。

确定被评判对象的因素集U:U=(U1,U2,U3,…，Ui,…,Un)。其中,每个准则体系Ui中又包含若干个指标,表示为Uij=(Ui1,Ui2,Ui3,…，Uij,…,Uin)。Uij表示第i个准则下的第j个指标。本文中的U={U1,U2,U3}={环境风险,生物风险,景观风险};U1={U11,U12,U13,U14,U15}={固体污染,气体污染,水体污染,噪声污染,土壤污染},U2={U21,U22,U23}={植被覆盖率下降,生物多样性破坏,外来动植物入侵},U3={U31,U32,U33,U34,U35,U36}={景观土地利用,生境碎片化,土地沙地化,景观城镇化,草地面积退化,水土流失}。

构造评语集V与对应的数值区间集:V=(V1,V2,V3,…,Vj,…,Vn)。Vj表示对应的Ui的等级评判层次。本文的评语集为:V={V1,V2,V3,V4,V5}={高风险,较高风险,一般风险,较低风险,低风险},等级参数向量为:V={5,4,3,2,1}, 对应的风险数值区间集F={5—4,4—3,3—～2,2—1,1—0}。

确定各因素的权重W,建立模糊关系矩阵R(隶属度矩阵):根据上述层次分析法(AHP)确定评价因素的权向量:W=(w1,w2,…,wi,…,wn)。构造好每个因素等级模糊子集后,对被评对象的每个因素U进行量化,即从单因素角度分析被评对象对每个等级模糊子集的隶属度(R|Ui),然后构造模糊关系矩阵:

R=R|u1R|u2…R|u3éëêêêêêùûúúúúú=r11r12r13r14r21r22r23r24…………rn1rn2…rnméëêêêêêùûúúúúú

(3)

3 结果与分析

3.1 生态风险模糊综合评分计算

生态风险评价指标判断矩阵的确定:通过每个专家对各指标重要程度的判断,确定判断矩阵。首先，对同类专家的判断矩阵进行算术平均，依次求出每一专家类别的平均矩阵；然后，对不同专家类别的平均矩阵进行加权平均,得到最后的判断矩阵,见表2—5。

表2 准则层的判断矩阵

表3 隶属于环境准则U1的指标判断矩阵

表4 隶属于生物U2准则的指标判断矩阵

表5 隶属于景观U3准则的指标判断矩阵

生态风险评价指标体系单层次排序及一致性检验:将旅游开发生态风险评价各项指标单层次排序结果进行计算,限于篇幅,本文只给出准则层U1、U2、U3的判断矩阵。经过计算，得出U1—U3的权重为(0.5980、0.2720、0.1299),见表6。计算得出最大特征根λmax=3.0455;一致性比例CR=0.0437<0.10,通过一致性检验。采用同样的方法,可以给出各指标层的判断矩阵,进而计算出其权重向量:U11-U15的权重为(0.3793、0.1780、0.2565、0.0764、0.1098),U21—U23的权重为(0.5285、0.3336、0.1379),U31—U36的权重为(0.3108、0.2113、0.1560,0.1080、0.1063、0.1077)。然后求出各指标间的一致性检验,结果见表7。从表7可见,各单层次指标判断矩阵一致性检验CR值都小于0.10,说明单层次指标重要性排序结果合理,可以接受。

表6 准则层的判断矩阵

表7 各指标间的一致性检验结果

表8 各指标权重及层次总排序

生态风险模糊综合评判:本文将收集到的364份有效问卷,对其评价结果进行人数统计及频数计算,分别构造“U1、U2、U3”的隶属子集,并给出各自的模糊评价矩阵R1、R2、R3,然后进行模糊矩阵的复合运算:

S1=W1×R1

=[0.3793,0.1780,0.2565,0.0764,0.1098]

=[0.2250,0.3958,0.1928,0.1349,0.0507]

同理,构造“U2、U3”的隶属子集和模糊评价矩阵。计算得出:

S2=W2×R2

=[0.5285,0.3336,0.1379]

=[0.2126,0.3332,0.2687,0.1436,0.0427]

S3=W3×R3

=[0.3108,0.2113,0.1560,0.1080,0.1063,0.1077]

[0.2390,0.3954,0.2118,0.01181,0.0360]

构建一级模糊评价矩阵为:

Z=W×S

=[0.5980,0.2720,0.1299]

=[0.2234,0.3787,0.2158,0.1351,0.0466]。

计算最终评价得分:

F=Z×V

=3.066

3.2 生态风险综合评分结果分析

对照风险指标评语集,河西走廊的旅游开发生态风险评价得分为3.066，属于较高风险,但这一分值仅比一般风险的临界值3高出6.6%,更接近于一般风险区间。这一结果与实地访谈和问卷调查了解到的情况是相符的:作为生态环境十分脆弱的河西地区,公众认为旅游开发活动会对该区域的生态带来风险这一点是持普遍认可的态度,但与长期以来河西地区普遍存在的无序探矿开矿[21]、小水电项目监管不力、草场超载放牧、粗放低效的工农业生产等对生态环境引发的高风险相比,旅游开发和游客活动对环境产生的破坏和影响相对较轻，处于一般风险程度。

从准则层来看,“环境风险U1、生物风险U2、景观风险U3”所占的权重分别为0.5980、0.2720、0.1299。由此可知,旅游开发对河西走廊的环境影响比对生物和景观的影响更为严重。根据隶属度最大原则,查看各项指标层的模糊矩阵复合运算结果“S1、S2、S3”所对应的“高风险、较高风险、一般风险、较低风险、低风险”的可能性数值,发现准则层“环境风险U1、生物风险U2、景观风险U3”分别对应的最大权重为“0.3958、0.3332、0.3954”,均为“较高风险”选项,说明在公众心目中河西走廊的旅游开发对生态系统及其组分可能产生的损坏和风险为较高。

从各项指标层来看,环境风险的“固体污染、气体污染、水体污染、噪声污染、土壤污染”所占权重分别为0.3793、0.1780、0.2565、0.0764、0.1098,表明旅游开发对河西走廓地区带来固体污染的风险最高,其次依次排列为水体污染、气体、土壤、噪声产生的影响;“生物风险”中的“植被覆盖率下降、生物多样性破坏、外来动植物入侵”所占的权重分别为0.5285、0.3336、0.1379,可见植被覆盖率下降的风险最高,“生物多样性破坏、外来动植物入侵”风险依次排列;景观风险中的“土地不合理利用、生境碎片化、土地沙漠化、景观城镇化、草场退化、水土流失”所占的权重分别为0.3108、0.2113、0.1560、0.1080、0.1063、0.1077。由此发现,旅游开发给河西造成的“土地不合理利用、生境碎片化、土地沙漠化”风险较高,对“景观城镇化、草场退化以及水土流失”影响次之,其权重占比相差无几。

4 结论与讨论

本文运用AHP与模糊综合评判法对河西走廊地区旅游开发生态风险给以定量评估,最后得出的风险数值3.066,表明河西地区的旅游开发对生态环境带来的影响是不容忽视的。在诸多生态风险中,植被覆盖率下降、土地不合理利用、土地沙漠化等风险比其他风险更高,是更加需要防范的生态问题。

本文的研究结论在整体上支持了“旅游开发势必对生态安全带来风险”这一观点。调研发现,河西走廊的旅游风险源既有自然因素也有人为因素，就人为因素而言,大体包括旅游建设项目、旅游企业、从业人员、旅游者等几方面。如旅游开发初期,因项目施工建设产生了废水、废气、固体垃圾和噪声污染,甚至引起水土流失、植被覆盖率下降等;一些未批先建无序开发的旅游项目也带来了土地利用不合理、景观城镇化等问题。另一方面,部分旅游企业,如旅游饭店、旅游交通、旅游娱乐业的从业人员,因自身环境意识不强、社会责任感薄弱等原因,片面追求自身利益,将旅游接待产生的污染物直接丢弃于景区或旅游目的地而造成“三废”污染。部分旅游者的资源保护意识淡薄,旅游过程中存在随意攀折植物、猎捕小动物、乱涂乱画等行为,对景区原始风貌造成了一定的破坏；部分游客随意丢弃携带的食品袋、水瓶等,带来了垃圾污染。同时,旅游旺季常常人满为患,旅游地超负荷运行,使景区土壤因游客过度踩踏而发生板结、透气透水性能变弱,引发水土流失加剧,使生态环境面临威胁。

生态旅游是实现旅游业可持续发展的有效途径,在河西走廊这样的生态脆弱地开展旅游业,必须以保护为主,开发为辅,正确地引导人类活动,把降低环境影响作为降低生态风险的关键,把协调好旅游经济与生态环境保护之间的关系放在首位。事实上,旅游业是符合建设资源节约型、环境友好型社会要求的产业,河西走廊地区发展生态旅游,如果规划得当、管理科学,开发有序,并有针对性地制定风险预警管控措施,对当地生态的恢复和生态经济的可持续发展是具有重要的推动作用[22]。在旅游项目建设和旅游业发展过程中,必须做到及时地对旅游开发的生态风险进行精准识别,并有针对性地、分层次地提出生态风险预警措施及调控管理策略,寻求能实现区域旅游与生态环境协调持续发展的长效机制,这是当前维护河西走廊绿洲生态稳定的必然要求,也是降低旅游开发活动对河西地区生态环境损害以及实现旅游目的地社会经济可持续发展的战略需要。