基于状态空间模型的“一带一路”遗产廊道生态旅游承载力研究

李 晖

王巍静

张 裕

华翊伶

李亚东

近年来，随着“一带一路”主体框架的构建，国内外学者从经贸、政策、交通、物流、战略和能源等方面展开了大量研究[1-2]，却在一定程度上忽视了“一带一路”是在原有古驿道网络基础上所构成的遗产廊道体系，其既是因古代物资交易而产生的运输通道，也是中国各民族以及周边国家自古以来文化交往和融合的走廊，具有无与伦比的世界文化遗产价值和无可比拟的生态价值[3]。生态旅游强调自然环境和人文环境的保护[4]，因此围绕线性文化遗产的保护与生态旅游等活化利用研究越来越受到国际文化遗产保护领域的重视[3，5]，但缺乏从生态旅游承载力角度对线性文化遗产进行的定量研究。遗产廊道生态旅游承载力指在一定时期内，遗产廊道的文化与自然环境现存状态能够保持生态系统的自我调节能力，在保持资源与环境承受能力的条件下，它所能承受的旅游开发的强度极限值[6]。承载力评价对于遗产廊道的可持续保护和利用具有重要作用。

在生态旅游承载力研究方面，国外采用适宜性评价方法构建了生态旅游适宜性评价模型[7]，并用于评估美国国家公园的旅游环境承载力[8]；通过仿真模型对公园的旅游承载力进行预测[9]，实证检验了旅游业承载力的多标准评估模型(MCE)[10]；或基于DPSIR模型构建了生态旅游承载力模型[11]；认为游客承载力计算模型中应当加入时间和空间维度[12]。国内研究重点讨论了生态旅游承载力的内涵[13]，以及承载力理论在景观规划中的运用[14]，将生态旅游承载力视作一个包含生态、经济、社会等子系统的综合系统[15]，通过状态空间法将众多子系统整合为生态旅游承载力系统[16]；针对草原生态系统、湿地生态系统、风景区及森林公园等实证研究生态旅游承载力评价指标体系[17]。遗产保护不再是只针对单一遗产的研究，而是变得更加系统化、网络化[18-19]。综上所述，国内外对生态旅游承载力的研究从定性到定量不断加深，内容涵盖广泛；但在生态旅游承载力的研究中多关注经济和生态视角，几乎没有结合文化遗产保护，特别是线性文化遗产保护的研究。

承载力的评价方法主要包括净第一生产力计算模型[20]、能值分析法[21]、生态足迹法[22]、数据包络分析DEA-Tobit模型[23]、状态空间法[24]、系统动力学法[25]，以及生态系统健康分析法[26]等，可以看出单因子的承载力研究已经不能适应发展的需求，在多学科融合的背景下，人口、经济、环境和资源等多因子多层次的综合研究成为各类评价模型的目标。而状态空间[27]是欧式几何空间用于定量描述系统状态的一种有效方法，通常由表示系统各要素状态向量的三维状态空间轴组成。作为承载力评价体系的框架基础，主要用于区域承载力的定量化研究，通过构建生态、人文、社会多因素的评价体系，选取充分反映特点的指标，因地制宜地对遗产廊道的生态旅游承载力进行空间上的描述，对遗产廊道保护格局的构建和维持廊道区域的可持续发展具有指导意义。

1 研究方法

本研究选择状态空间模型构建生态旅游承载力评价指标体系，对文化遗产廊道普洱“茶马古道”生态旅游承载力的空间分异做定量的实证研究，综合使用主成分分析法和变异系数法确定各指标权重。分别计算生态环境、旅游资源和社会经济3个子系统的承载能力，再根据结果计算生态旅游承载力。

1.1 子系统承载力计算方法

生态环境、旅游资源和社会经济3个维度下现状点与原点构成的向量分别为B1、B2、B3；理想点与原点构成的向量分别为B1*、B2*、B3*。以生态环境弹性力为例，其现状值和理想值的计算公式分别为：

式中，|B1|为生态弹性力现状值，n为评价要素个数，wi为第i个承载力要素状态轴的权重，xi为第i个承载力要素的现状值；|B1*|为生态弹性力理想值，n为评价要素个数，wi为第i个承载力要素状态轴的权重， 为第i个承载力要素的理想值。

1.2 生态旅游承载力计算方法

在生态环境、旅游资源和社会经济3个状态轴构成的生态旅游承载力模型中，根据上一步的计算结果，确定现状值状态点和理想值状态点，得到现状值向量ETCC和理想值向量ETCC*，以及向量的模|ETCC|和|ETCC*|。计算公式分别为：

式中，|ETCC|为生态旅游承载力现状值，Wi为第i个评价维度状态轴的权重，Xi为第i个评价维度的现状值；|ETCC*|为生态旅游承载力理想值，Wi为第i个评价维度状态轴的权重， 为第i个评价维度的理想值。

|ETCC|与|ETCC*|的比值为生态旅游承载力水平。设置10%的容差进行评价，当比值大于1，承载力水平高，系统对生态旅游活动的支持能力强；当比值等于1，承载力水平中等；当比值小于1，承载力水平低，说明旅游环境系统能够承受的生态旅游活动强度较弱。

之后综合运用GIS分析技术处理各类指标数据，即空间数据内插法、水文分析法和成本分析法。基于Fragstats软件和生态风险评价模型，评价区域自然灾害风险度；基于夜光灯空间分析技术，评价并空间化区域经济发展状况；最后基于GIS和Excel软件将各类数据空间化，反映生态旅游承载力空间分异情况。

2 研究区概况

“茶马古道”是自唐代起至民国期间，汉、藏之间因茶、马、盐等物资交易而产生的商道，它以马帮为主要运输方式延伸向中国内地、南亚和东南亚，是我国古代西南地区重要的交通系统，也是重要的文化传播网络[3]，与“五尺道”“盐马古道”等古驿道共同构成南方丝绸之路文化遗产廊道，属于“一带一路”的重要组成部分。普洱“茶马古道”线路丰富，多元化的文化遗产分布在古道穿越区域，数量大、历史价值高。境内的“茶马古道”以宁洱地区为中心呈辐射状，并由东、西、南、北4个方向的“茶马古道”通往北京、西藏等地区，以及印度、缅甸、泰国等国家。现今“一带一路”主体框架中的“孟中印缅国际经济合作走廊”就是在此基础上构建起来的。其多元并存的宗教文化、古朴神秘的原生性文化、民族迁移融合的通道文化，以及中外闻名的普洱茶文化，使普洱“茶马古道”拥有较大的生态旅游潜力，而生态旅游承载力的大小及其空间分布将对该区域的可持续发展起到重要的指导作用。

图1 状态空间模型

3 生态旅游承载力评价体系构建

3.1 评价框架的构建

根据状态空间法测度区域承载力的基本思路[24-25]，结合“茶马古道”文化遗产的生态、文化、经济、社会和环境背景，将状态空间模型中的三维轴界确定为生态弹性力轴、旅游资源支持力轴和社会经济支持力轴(图1)。

三维状态下，作为载体的生态弹性力轴表征“生态旅游系统”中的生态旅游环境，旅游资源支持力轴表征“生态旅游系统”中的生态旅游资源，社会经济支持力轴表征“生态旅游系统”中的生态旅游者和生态旅游业，三者共同构成了承载力系统的3个轴；A、B、C 3个点可分别表示一定时间内“茶马古道”的不同承载状态；人类社会经济活动、生态环境状态以及不同的旅游资源组合都会造成区域承载力差异，如图中的D、E代表不同资源组合下的区域承载力。进而构建普洱“茶马古道”生态文化遗产廊道的生态旅游承载力评价框架，构建流程如图2所示。

3.2 生态旅游承载力指标体系

为全面描述系统特征，本研究在分析各类可持续发展指标体系的基础上，利用层次分析法将普洱“茶马古道”生态旅游承载力评价指标体系分为4个层次：1)以普洱“茶马古道”生态旅游承载力为最高目标的“目标层”；2)以“生态环境弹性力”“旅游资源支持力”和“社会经济支持力”为子系统的“要素层”；3)“准则层”标志着3个子系统生态旅游承载力的内部准则，代表子系统特征，是衡量3个子系统的原则和方法；4)“指标层”是“准则层”表述领域的直接反映，也是进行量化的最底层元素。构建的指标评价体系如图3所示。其中，指标层中各类指标要素的确定分为以下3类。

1)生态环境弹性力类指标。

为更加全面表征区域生态环境弹性力状态，引入生态环境压力类指标，重点讨论研究区域内的自然风险因素，即以自然变异为主造成生态系统破坏的事件或现象[27]。确定普洱市内自然生态的自然风险源主要包括地震、旱灾、洪涝和土壤侵蚀4类。

2)旅游资源支持力类指标。

按照不同价值将普洱“茶马古道”物质文化遗产和非物质文化遗产分级、分类，表征其对游人的吸引力程度，价值越高、具备高品位则吸引力越大、生态旅游体验层次越高。采用可达性指标反映资源和自然类遗产对旅游活动的支持能力；采用旅游设施支持力指标表征区域旅游资源设施对生态旅游的支持能力。

3)社会经济支持力类指标。

从与地区经济发展相关的经济发展水平、与地区旅游业发展相关的第三产业支持力，以及与“茶马古道”文化品牌发展相关的茶产业支持力3个方面，表征研究区内资金支持状况；通过统计研究区内住宿、交通2个方面的信息，表征基础设施对旅游的支持能力；通过各县(区)接待游客总数来反映游客接待能力。

4 遗产廊道生态旅游承载力评价

4.1 子系统计算

分别对生态环境弹性力、旅游资源支持力和社会经济支持力3个准则层下的各项指标进行计算，并采用自然断点法在图纸上对各子系统进行空间分异表达。

4.1.1 生态环境弹性力计算

基于ArcGIS栅格计算工具，叠加相应标准化成果并赋予对应权重，获得生态环境弹性力空间分异结果(图4)。总体而言，生态弹性力最高的区域集中在西南部的西盟县、孟连县和澜沧县，景谷县、江城县次之。

4.1.2 旅游资源支持力计算

旅游资源支持力空间分异结果如图5所示。可以将普洱市高旅游资源支持力的区域以澜沧江为界，分为东西两大片区，东西两片区之间可达性弱，仅省道309跨越澜沧江连接两片区。

4.1.3 社会经济支持力计算

社会经济支持力空间分异结果如图6所示，可以看出社会经济对生态旅游活动支持力最大的区域位于思茅区，在城镇中心达到最高值；其次是景谷县，主要影响因素是其高经济支持能力。

4.2 生态旅游承载力计算

4.2.1 承载力水平评价

根据公式(1)计算出生态环境弹性力、旅游资源支持力和社会经济支持力3个准则层的理想值分别为0.312、0.323、0.081；根据公式(2)计算出生态旅游承载力的理想值为0.154。

图2 生态旅游承载力评价框架构建流程

图3 生态旅游承载力评价体系

图4 生态环境弹性力空间分布

图5 旅游资源支持力空间分布

图6 社会经济支持力空间分布

图7 生态旅游承载力空间分布

图8 “茶马古道”生态旅游承载力空间分布

其中，社会经济支持力总体较高，60.3%处于理想状态；旅游资源支持力中等，80.9%呈低承载力水平；生态环境弹性力总体较低，仅11.7%超过或处于理想状态。根据统计结果可知，普洱市生态旅游承载力总体较低，85.9%属于低承载水平，仅14.1%处于或超过理想状态。

4.2.2 承载力等级评价

为更清晰地表达现实承载力的空间分异，按照增大级间方差、减少级内方差的原则，采用自然间断点分级法[24]将承载力现状值分为强承载、较强承载、中等承载、较弱承载和弱承载5个等级，根据前文的计算结果，可绘制出生态旅游承载力现状空间分异图(图7)，对承载力现状进行评价。

由图7可知，思茅区大部以及西盟县、孟连县、澜沧县部分区域具备强承载力；而墨江县周边，以及景东县北部、西部和东部周边区域承载力最弱。

4.2.3 “茶马古道”遗产廊道评价

以上文普洱市域内“茶马古道”生态旅游承载力空间分异结果为基础，整合“茶马古道”遗产廊道以及廊道保护区的划定研究[3]，对“茶马古道”遗产线性分布区、廊道保护区内的生态旅游承载力空间分布情况进行分析(图8)，可知思茅区内的“茶马古道”遗址因旅游资源支持力和社会经济支持力较高，生态旅游承载力最高，并形成连片的空间格局；宁洱县内的“茶马古道”遗址等生态旅游承载力较高，但周边区域承载力中等，呈现分散格局。

从区域层面分析遗产廊道保护区与生态旅游承载力分布的空间关系(图9)，可知思茅段、景谷段、孟连—澜沧段遗产廊道具有强生态旅游承载力，呈现连片趋势，与古茶园、古佛寺建筑群等文化遗产集中区域形成整片高生态承载力区域。较高承载力区域集中在廊道景谷段、宁洱段、思茅—澜沧段，以及孟连段小部分区域，整体格局较分散，部分区域与古茶林、自然保护区、古渡口、热带雨林区以及古茶山区域连接紧密、成片分布，形成较大连片格局。澜沧县北部、江城县西部、宁洱县大部以及墨江县南部和西南部为承载力中等区域；普洱市东部无量山山脉、哀牢山山脉区域受生态环境条件影响分布的特征明显，为较弱承载力分布区。弱承载力区域主要在景东县北部及西部区域，分布有哀牢山国家级自然保护区和无量山国家级自然保护区，生态敏感而脆弱，对景东遗产廊道保护区北段有较大影响。

图9 不同等级生态旅游承载力空间分布

4.3 “茶马古道”遗产廊道活化利用对策

普洱“茶马古道”自然文化遗产廊道的生态旅游开发应以承载力评估为基础，确定不同层次和强度的保护和开发方式。既要进行区域性、整体性的规划和设计，建立单个遗产点与文化线路之间的联系；还应进行分区、分段、分点的自然文化遗产旅游产品挖掘，开发差异化产品，体现文化线路中景观与文化的多样性。

对于高生态旅游承载力区域，主要需加强、改善遗产解说系统，提高阐释品质。此外，需完善高品质旅游设施的建设，应将其对生态环境和景观的影响降至最低。较高生态旅游承载力区域具有较大的生态旅游开发潜力，但在开发过程中应注重与高承载力区域自然文化景观的互补，注重与相邻区域的共生性、线路布局的舒展性，以及资源环境的节约性。中等生态旅游承载力区域需要针对文化遗产分布集中区域进行承载力的提升，同时加强生态环境的监测与保护。较弱及弱生态旅游承载力区域应严格控制生态敏感区的旅游活动开展，限制游客人数；重点开展高层次、专项性的生态旅游活动，活动内容应是以“求知”为目的的科学“考察”和“研究”；应尽量减少旅游设施的建设和旅游活动的开展，以连通文化路线上的各遗产点，强调线性遗产廊道对于文化传承和交流的重要意义。对于区域性遗产廊道的可持续发展，首先应严格控制遗产区域内的旅游服务设施建设，防止遗产失去完整性和原真性。其次，应建立遗产地资源信息系统和动态监测评估系统，对遗产地生态环境、生物多样性和污染程度进行动态监测，并对游客数量进行实时监控。

5 结论

本文基于状态空间模型构建了生态旅游承载力评价指标体系，对普洱“茶马古道”遗产廊道的生态旅游承载力分异进行评价。

1)综合生态环境、旅游资源和社会经济3个子系统对于生态旅游的影响效果，构建分层次的生态旅游系统承载力评价模型。对研究区域生态、自然文化遗产和社会经济信息进行提取和相关计算，可知生态环境弹性力与河网密度、年降水量和年平均温度、植被覆盖度，以及生物多样性等要素呈正向关系；与高程、自然灾害风险等要素呈反向关系；而在小于5°或大于50°坡度、0～67.5°或292.5～360°坡向范围内，生态环境弹性力最大。这是因为坡度小于5°的地区因其极为平缓的地形使发生滑坡泥石流的概率最低，而大于50°的区域为陡坡和陡崖区域，受到人类活动的改造力度弱，因此原生生境结构、土地覆被情况良好，地质灾害发生的概率也较低。北坡、东北坡和西北坡(0～67.5°或292.5～360°)为阴坡，太阳照射时间短，蒸发量小，含水量大，植被发育条件好，植被恢复能力较强；此外，在非自然保护区内，坡向对人类活动的影响更为明显，体现在居住场所和耕地大多分布在阳坡，因此，阳坡的自然植被受人类干扰最大，植被恢复力较弱。旅游资源支持力与物质文化和非物质文化的吸引力、可达性和旅游设施支持力呈正向关系；社会经济支持力与社会经济类信息呈正向关系。在生态旅游承载力评价中引入旅游资源价值评价作为评价因素之一，对生态旅游承载力评价体系的构建是一次新的尝试。

2)通过研究各类因子的空间化方法，从区域层面和县域层面以及线性遗产廊道层面将各影响因子空间化，研究结果表明：“茶马古道”高生态旅游承载力区域包括“茶马古道”遗址、古茶园等遗产资源集中度高、社会经济支持力高且自然生态环境发育较好、弹性力高的区段；而部分遗产廊道保护区生态敏感，生态旅游承载力较弱，受生态环境条件影响的分布特征明显。空间分异研究能够较好地反映区域内承载力大小的分布情况，具有空间上的指导意义。

3)状态空间法是一种有效的分析和设计方法，它将评价对象抽象为一个多维空间，用各个维度的矢量模来描述该多维空间系统中各个点的状态。这种定量描述方式在处理复杂系统时具有优势，即能够描述空间网络中各要素之间的关系，以及描述各类要素之间的整体效应。根据研究目标和研究区的特性，设定相对应的评价指标体系，与其他生态承载力评价方式相比，状态空间模型具有较强的针对性和目标导向，评价结果具有空间上的指导意义。这种定量描述方式在处理复杂系统时具有优势，既能够描述空间网络中各要素之间的关系，也能描述各类要素之间的整体效应。从评价方法上来看，以生态旅游承载力为评价目标，采用状态空间模型能够清晰描述区域生态旅游承载能力；从评价维度上来看，从生态环境、旅游资源和社会经济3个方面对研究区域空间进行评价，能够较为综合地评价研究区生态旅游系统的承载力状况，有助于“一带一路”等类似遗产廊道的活化利用和当地生态环境保护政策的制订，避免过度开发对脆弱的生态造成破坏，实现线性文化遗产旅游的可持续发展。但是，状态空间法研究的是一段时间内的承载力状态，其性质决定了指标的选取无法体现生态旅游承载力系统的动态性，对未来演变趋势的预测和模拟将会是深化研究的方向。

4)“一带一路”不仅仅是国家间的贸易和交通网络，更是拥有特殊文化资源和丰富生物资源的线性景观，是历史剖面在不断延伸的地理空间内积累、叠加的产物，充分反映了其所代表的文化地理区域要素整体，应加以系统地研究和抢救性地保护。

注：文中图片均由王巍静绘制。

(编辑/刘欣雅)