我国冰雪旅游发展的系统动力学仿真研究

姚文娟

(吉林体育学院，吉林 长春 130022)

冰雪旅游是一项极具参与性、体验性和刺激性的旅游产品，是以冰雪气候旅游资源为主要的旅游吸引物，体验冰雪文化内涵的所有旅游活动形式的总称。[1]近几年，国务院出台了一系列关于支持加快发展冰雪旅游的产业政策，2019年3月国务院办公厅印发的《关于以2022年北京冬奥会为契机大力发展冰雪运动的意见》中明确指出要推动冰雪旅游产业的发展，为大众提供多样化的产品和服务，[2]该意见说明了当前我国发展冰雪旅游的重要性，并从政策、主体、措施等层面为全国各地区冰雪旅游的发展指明了方向。

冰雪产业主要由冰雪旅游、冰雪体育产业、冰雪体育文化等要素构成，以往有关冰雪产业与系统动力学的研究中，有学者通过系统动力学及其相关理论对冰雪体育产业的未来发展趋势进行仿真研究，[3]但是与冰雪旅游相关的研究大多对冰雪旅游区的发展现状进行分析以给出相应的对策，[4-5]主要是运用简化的方法来处理复杂的问题，缺乏对系统整体结构进行组合优化的设计方案以及通过实证分析对未来发展潜力的预测、评估。[6]事实上，冰雪旅游是由众多要素构成的一个复杂系统，气候条件、场地设施、旅游宣传、品牌效应等要素都会对一个地区的冰雪旅游产生重要的影响。该系统是通过众多要素以不同的联结方式构成反馈回路，内部某些要素发生细微的变化都将对整体的发展质量造成不同程度的影响，这就要求需要对系统内部各要素及其相互关系进行分析，预测我国冰雪旅游业未来的发展潜力，以此来规避风险、降低损失，实现设计方案的最大化效益。鉴于此，本文将在前人对冰雪旅游发展的定性研究基础上，以系统动力学为指导，构建我国冰雪旅游发展的系统动力学模型并进行仿真模拟，用实证研究的方式探寻冰雪旅游下一阶段的发展趋势，以期为我国冰雪旅游业的高质量、可持续发展提供参考。

1 研究方法

1.1 系统动力学方法

系统动力学是由福瑞斯特教授于1956年创造的“系统科学理论与计算机仿真紧密结合、研究系统反馈结构与行为”[7]的一门学科，该方法认为系统的行为模式与特性主要取决于其内部的结构，这也是“自组织”理论中所提到的观点：一个复杂系统是否具备可持续发展的能力，主要取决于系统内部各要素及其相互之间的关系。然而，对于一个复杂系统而言，其内部包含众多要素使得难以对系统进行整体分析。此外，有些复杂系统的变化对一个地区或国家的发展十分重要，在不考虑内部诸多要素及其相互关系的情况下直接颁布并实行一些措施会加大风险程度，造成无可挽回的损失。因此，通过利用系统动力学模型进行系统仿真与策略优化，对系统内部要素及其之间相互反馈关联关系的研究，是系统动力学建模的核心。[8]

系统动力学建模的基本步骤为：第一，问题的识别和系统边界的确定。即通过分析仿真系统，找到所要解决的问题并将该系统与其他系统区别开来。第二，建立系统的因果关系图、流图、仿真方程式，进行仿真模拟。第三，政策优化。即通过改变测试指标的值进行模拟分析，从而找出符合仿真目的所需要的结果。

1.2 数据来源

系统模型所需要的原始数据大部分来自于《中国冰雪旅游发展报告》《中国冰雪产业发展研究报告》和《中国冰雪旅游行业市场前景研究报告》。其中，GDP、人均 GDP、人口总数、人均可支配收入等数据来自国家统计局的年度数据；冰雪旅游总收入、冰雪旅游总人次、投资额、消费总额、人均消费额、人均停留天数、线上预订占比、跟团游占比等数据来自由中国旅游研究院编制的《中国冰雪旅游发展报告》；冰雪旅游节事活动数量、赛事数量、滑雪场数量、滑冰场数量数据来自国际数据集团发布的《中国冰雪产业发展研究报告》；冰雪资源存量、场馆建设投入、从业人员工资和数量、星级酒店数量等无法从统计报告中直接获得的数据，则来自该领域学术研究、各级领导人讲话以及相关媒体报道。此外，还有一部分如政府支持、节事活动参数、开发力度、投资潜力等数据，是根据当前我国冰雪旅游发展的现状，综合该领域相关专家和学者的估计值作为数据。

需要重点说明的是，系统动力学仿真主要是发展趋势的模拟而非精确数据的计算,[6]因此，在模型通过历史拟合，保证其误差在可接受范围内，以上数据的处理和使用不会影响到模型仿真分析的效果。

模型仿真的时间范围为2010—2030年，共20年，步长设为1年。

2 冰雪旅游发展的系统动力学模型

2.1 确定系统边界

对要解决的问题进行识别是系统动力学仿真的目的，而冰雪旅游作为一个复杂系统，内部包含了众多要素对其造成影响，掺杂一些与冰雪旅游关系不大的因素可能会导致仿真结果并不能真实预测冰雪旅游未来的发展趋势。因此，适当忽略系统中的非重要因素，确定系统边界是系统动力学建模的关键。[9]结合前人研究成果和现实情况，本研究认为冰雪旅游发展的系统边界包括：1)冰雪旅游总人数子单元：包括旅游人次变化、线上预订人数、跟团游人数、可容纳游客数量、冰雪旅游消费总额、服务人员游客比、旅游资源消耗率等；2)冰雪旅游总收入子单元：包括冰雪旅游消费总额、基础设施建设投入、冰雪旅游开发力、从业人员工资总额等；3)冰雪资源存量子单元：增加旅游资源、减少旅游资源、旅游资源消耗率、环境承载力、政策力度、冰雪旅游吸引力、冰雪旅游开发力度等；4)潜在冰雪旅游消费者数量：包括冰雪资源存量、人口基数、场馆数量、全年冰雪旅游天数、交通通达度、冰雪旅游吸引力、线上预订人数、跟团游人数等。其中，这四个子系统相互作用、彼此反馈，共同构成具有多重反馈结构的冰雪旅游发展系统。

2.2 变量的选取与分析

系统动力学建模的核心内容是建立系统的因果关系图、流图、仿真方程式，进行仿真模拟。实现这一核心内容的前提条件是全面分析系统内部要素及其之间相互反馈关联的因果关系。系统动力学模型一般由变量、参数和函数关系三项要素构成。变量是系统动力学建模的基本单元，分为状态变量、速率变量和辅助变量3大类。[10]状态变量是构建系统动力学模型的核心要素，用来表征系统的状态。

冰雪旅游作为一个复杂系统，内部包含了众多要素，本文所要解决的问题应与变量的选取具有一致性。中国旅游研究院在2018年12月发布的《中国冰雪旅游发展报告2018》中构建了冰雪旅游城市竞争力“综合指数-单项指数-特征指数”的三级评价指数，主要涉及4个领域、15项指标。但是，不是所有要素都可以作为建模时要体现的变量，且各个变量的重要程度也不一样，因此在选取冰雪旅游系统的变量时，要重点关注如冰雪旅游总人次、冰雪旅游总收入等可以直接反映冰雪旅游发展状况的变量。正是这些核心变量之间相互关联、彼此反馈，从而构成了一个具有多重反馈回路的动态系统。因此，本文在选取变量构建冰雪旅游发展这一动态系统的模型时，以冰雪旅游总人次和冰雪旅游总收入作为核心变量，其他变量围绕这两个变量展开。

2.3 冰雪旅游发展系统的因果关系图

因果关系图反映的是系统内部各变量之间最主要的因果反馈关联关系。[10]根据上述对全面分析了冰雪旅游系统内部变量及其之间相互反馈关联的因果关系，构建了冰雪旅游发展系统的因果关系图(图1)。

图1 冰雪旅游发展系统的因果关系图

图1是由正、负反馈回路构成的冰雪旅游系统中冰雪旅游总人次和冰雪旅游总收入这两个核心变量之间的因果回路关系。其中，正反馈回路代表了变量对冰雪旅游总人次或总收入的递增关系，而负反馈回路则相反，它是一种“寻的”回路。

其中，以“冰雪旅游总收入”为核心的主要正反馈回路有：

1)冰雪旅游总人次→+新增旅游人次→+资源开发力度→+冰雪资源→+冰雪旅游总收入→+基础设施建设投入→+配套设施建设投入→+可容纳游客数量→+冰雪旅游总人次

2)冰雪旅游总人次→+人均可支配收入→+冰雪旅游人均消费额→+冰雪旅游总消费额→+冰雪旅游总收入→+基础设施建设投入→+配套设施建设投入→+可容纳游客数量→+冰雪旅游总人次

3)冰雪旅游总人次→+人均可支配收入→+冰雪旅游人均消费额→+冰雪旅游总消费额→+冰雪旅游总收入→+政府支持力度→+投资额→+宣传力度→+冰雪旅游吸引力→+潜在冰雪旅游者数量→+冰雪旅游总人次

以“冰雪旅游总收入”为核心的主要正反馈回路有：

1)冰雪旅游总收入→+基础设施建设投入→+配套设施建设投入→+可容纳游客数量→+冰雪旅游总人次→+新增旅游人次→+资源开发力度→+冰雪资源→+冰雪旅游总收入

2)冰雪旅游总收入→+基础设施建设投入→+配套设施建设投入→+可容纳游客数量→+冰雪旅游总人次→+人均可支配收入→+冰雪旅游人均消费额→+冰雪旅游总消费额→+冰雪旅游总收入

3)冰雪旅游总收入→+政府支持力度→+投资额→+宣传力度→+冰雪旅游吸引力→+潜在冰雪旅游者数量→+冰雪旅游总人次→+新增旅游人次→+资源开发力度→+冰雪资源→+冰雪旅游总收入

2.4 冰雪旅游发展系统的流图

因果关系图主要是对冰雪旅游这一系统内部的要素及其它们之间的正、负反馈关系进行简单绘制，并不能反映系统内部各变量变化的幅度。也就是说，因果关系图描述了系统要素因果反馈的最基本关系，而流图则在此基础上进一步反映出不同性质变量的积累变化情况。[10]鉴于此，需要在因果关系图的基础上绘制流图，并对流图的每个变量输入相应的方程，使该模型能正常运转以实现对冰雪旅游系统的模拟与仿真。

图2 冰雪旅游发展系统的流图

依据绘制的系统动力学流图，共包含58个系统动力学方程，其中主要的几类方程举例如下：

1)冰雪资源存量=INTEG(新增旅游资源-减少旅游资源，10)

2)GDP=INTEG(GDP增长量，348518)

3)冰雪旅游消费总额=冰雪旅游总人次×冰雪旅游人均消费额

4)服务人员游客比=冰雪旅游从业人员数量/冰雪旅游总人次

5)冰雪旅游人均消费额=(人均消费系数×人均可支配收入+630.2)/2.75×人均停留天数

6)冰雪旅游开发力度=(冰雪旅游总收入/3860)×投资潜力

限于篇幅，其他方程不再一一列出。

2.5 模型检验

本文主要采用历史检验的方法来分析模型的检验效果,[11]主要原理是通过选取系统的几个关键变量的模拟值与现有数据进行对比，以此来检验该系统动力学模型的实际效果，判断该模型是否可以用于后续冰雪旅游发展系统的仿真。

本文主要选取2010—2019年共10年的历史数据进行建模，利用2015—2019年这五年的历史数据进行模型检验。将近五年的模拟结果与实际数据对比(表1)进行历史拟合，误差为正代表模拟值比实际值大，误差为负代表模拟值比实际值小，可以看出部分数据高度拟合且误差均在8%以下，处于可接受范围内。因此该模型拟合精确度较高，符合做系统动力学仿真的要求。

表1 历史检验关键变量仿真误差比较

3 冰雪旅游发展的系统动力学仿真

3.1 基于现状的仿真

以我国冰雪旅游现有数据为原始数据，在不改变各项参数的情况下，对我国冰雪旅游的发展前景进行系统仿真并以此作为基准。具体仿真结果如图3所示。

图3 当前情况下我国冰雪旅游发展前景仿真图

由图3可以看出，在当前政策、投资、宣传力度等变量均保持不变的情况下，我国未来参与到冰雪旅游中的游客数量以及由此带来的总收入都将继续处于增长趋势。但是，它们在不同时期的增长速度并不相同。

冰雪旅游总人次变化曲线(图3中曲线1)表明，未来5年内我国冰雪旅游总人次整体上处于稳定增长的态势，但是到2025年之后旅游总人次将会快速增长。进一步分析可以发现，在未来5年内冰雪旅游总人次之所以能够稳步增长，主要有两个原因：一方面，2015年冬奥会的成功申办为冰雪旅游业带来了发展机遇。《中国冰雪旅游发展报告2020》提到冰雪旅游已正式上升为国家战略，政策红利持续释放。[12]国家为了2022年冬奥会的顺利举办，在政策、冰雪场馆建设、人才培养等方面都加大了投入力度，每年能够带来冰雪旅游总人次的持续增长。另一方面，因为旅游吸引力、交通通达度、宣传力度等原因被吸引到冰雪旅游的潜在旅游者数量持续增加，所带来的人员转化对冰雪旅游总人次的增加做出了贡献。5年之后旅游总人次之所以实现快速增长，其一，随着2022年冬奥会的成功申办，在我国形成了浓厚的冰雪运动文化氛围，冰雪旅游已成为人们首选的休闲娱乐方式之一。其二，我国人口众多，人口基数大使得潜在旅游者数量的转化率较高。其三，近几年冰雪旅游在政策红利下将会形成以东北地区、京津冀地区、西北地区等冰雪旅游产业链，产业集聚将众多国内、外游客吸引至此，带来冰雪旅游总人次的快速增长。但是，国家体育总局发布的《“带动三亿人参与冰雪运动”实施纲要(2018-2022年)》中明确提出在2022年要实现带动“三亿人参与冰雪运动”的总目标，利用系统动力学软件中的Table Time功能，2022年的仿真结果为2.86亿人，达不到“三亿人”这一目标，也远达不到中国旅游研究院颁布的2022年将达到3.4亿人的总目标。因此，目前需要认真分析影响冰雪旅游总人次的各项因素，从而找到更为科学、合理的发展策略。

冰雪旅游总收入变化曲线(图3中曲线2)表明，在2022年之前冰雪旅游总收入按照既定发展目标处于缓慢增长的趋势；2022年以后冰雪旅游总收入呈现飞速增长的态势。由此可见，2022年冬奥会是我国冰雪旅游业快速发展的助推器，也是冰雪旅游总收入实现飞速增长的重要节点。但是，利用软件中的Table Time功能查询到2022年我国冰雪旅游总收入的仿真结果为6200亿元，远低于中国旅游研究院在《冰雪旅游消费大数据国家报告》中正式对外发布的2011-2022冰雪季冰雪旅游总收入将达到6800亿元的发展目标。究其原因，可以发现目前我国冰雪旅游人均消费额偏低，据《报告》显示2019年的人均消费额在1734元，人均停留2.8天，且90%左右的游客以一次性体验为主。在不考虑人均可支配收入这一外部环境的影响下，从买卖双方的角度出发去探寻人均消费额偏低的原因，一方面是游客对冰雪旅游的认知较少，还未形成成熟的冰雪旅游消费观念；另一方面，冰雪旅游开发商在冰雪基础设施建设、景区宣传力度、消费项目种类、服务水平等方面存在欠缺，导致游客的消费意愿下降，人均停留天数较短，最终未能达到总收入的目标。因此，要从游客着手，产品着眼，综合考虑提升人均消费额的发展策略。

3.2 情景模拟

为了考察不同政策下冰雪旅游的发展变化趋势，设置了四种不同的情景，有侧重地对潜在旅游者数量、冰雪旅游宣传力度、投资额、基础设施建设等参数进行调整，通过对比模拟结果从而找到更为合理的发展策略。

3.2.1 发展策略Ⅰ：提高潜在旅游者数量

潜在旅游者是指当前还未购买和消费某种旅游产品，但在将来的某一时间有可能转变为现实消费的人。通过将“潜在旅游者数量”分别调高20%和50%，进行了对比模拟分析，具体模拟结果如图4所示。

图4 潜在旅游者数量增加后的冰雪旅游总人次比较

通过图4的对比可以看出，潜在旅游者与冰雪旅游总人次成正比例关系，即潜在旅游者数量越多，冰雪旅游总人次增加越快。通过观察流图(图2)可以看到，冰雪旅游吸引力、人口基数、冰雪资源存量等众多变量都对潜在旅游者数量造成不同程度的影响。首先，对于冰雪资源存量及全年冰雪旅游天数而言，最主要的还是依托于当地自然资源的状况，此外还有对冰雪资源的开发力度和损耗程度。其次，对于冰雪旅游吸引力而言，政府和企业对冰雪旅游产品的宣传力度越大，将有更多的游客被吸引至此成为潜在消费者。与此同时，像东北、新疆等这些冰雪旅游传统地区的品牌优势也会吸引更多的群众成为潜在消费者。最后，通往冰雪旅游区的交通便利程度也是影响潜在旅游者的又一重要因素。因此，提升潜在旅游者数量并将其转变为现实消费者对提升冰雪旅游总人次有重要意义。

由于宣传力度、投资和基础设施建设之间是相互影响、相互制约的关系，因此在接下来的发展策略中将会保持潜在旅游者数量不变，以上三者有侧重性的增加，通过对比模拟结果从而找到更为合理的发展策略。

3.2.2 发展策略Ⅱ：大力推进冰雪旅游宣传力度

上文提到了推进冰雪旅游宣传力度会吸引更多群众成为潜在旅游者并参与到冰雪旅游中，为了了解冰雪旅游宣传力度对未来冰雪旅游总人次的影响情况，本文将“冰雪旅游宣传力度”调高30%，“投资”和“基础设施建设”分别调高10%，进行了对比模拟分析，具体模拟结果如图5所示。

由图5可以看到，在加大宣传力度，适当提高投资和基础设施建设后，2025年之前冰雪旅游总人次和总收入相较于现状并无明显变化，2025年之后呈现快速增长的趋势。说明在短时期内增加旅游区的宣传力度是难以看到显著成效的。

基础设施在冰雪旅游业的发展上同样有着重要作用，它是提升游客对冰雪旅游景区满意度和看法的重要指标。在一定程度上，冰雪旅游景区的基础设施建设越完善，游客旅游的便利性得到提升，最终会提高游客的满意度，提升客户粘性。而想要加强冰雪旅游区的基础设施建设，投资也是必不可少的一部分。只有增加冰雪旅游业的投资，才能将投资转换为发展冰雪旅游所需要的冰雪场馆建设、场地设施维护、冰雪资源开发以及冰雪教练员和人才的培养上来。

图5 宣传力度增加后的仿真对比示意图

在加大宣传力度的情境下，利用软件中的Table Time功能查询到2022年我国冰雪旅游总人次和总收入的仿真结果分别为2.89亿人次和6250亿元，在这种策略下根本达不到国家体育总局制定的“三亿人”和“6800万”总目标。因此，单纯加大宣传力度，并不是促进冰雪旅游健康、可持续发展的最优策略。

3.2.3 发展策略Ⅲ：加强冰雪旅游基础设施建设

基础设施作为经济社会发展的基础和必备条件，可以为冰雪旅游业的发展增添后劲，而建设滞后则可能成为制约冰雪旅游业发展的瓶颈。因此，为了研究冰雪基础设施建设对未来冰雪旅游总人次和总收入的具体影响情况，本文将“冰雪旅游基础设施建设”调高30%，“投资”和“宣传力度”分别调高10%以及“冰雪旅游基础设施建设”调高30%，“投资”和“宣传力度”分别调高20%，进行了对比模拟分析，具体模拟结果如图6所示。

图6 基础设施建设增加后的仿真对比示意图

由图6可以看到，大力加强冰雪旅游基础设施建设能够对冰雪旅游总人次和总收入产生积极影响，且在加强冰雪旅游基础设施建设的同时，兼顾投资和宣传力度也能使旅游总人次和总收入相较于前者有所增加。

在“冰雪旅游基础设施建设”调高30%，“投资”和“宣传力度”分别调高20%的情境下，利用软件中的Table Time功能查询到2022年我国冰雪旅游总人次和总收入的仿真结果分别为2.9亿人次和6290亿元，虽说离国家体育总局制定的“三亿人”和“6800万”总目标有差距，但是相较于上文中提到的一味大力推进冰雪旅游宣传力度而言，是初显成效的。因此，对于今后的冰雪旅游发展而言，单对某一个变量加大投入力度并不能达到最终的总目标，应从长远的角度出发，将各项策略同时稳步推进以促进冰雪旅游业的健康可持续发展。

3.2.4 发展策略Ⅳ：加强冰雪旅游投资额度

投资是对未来收益的积累，其对经济社会的发展具有重要的作用。因此，本文将“冰雪旅游投资”调高30%，“基础设施建设”和“宣传力度”分别调高10%以及“冰雪旅游投资”调高30%，“基础设施建设”和“宣传力度”分别调高20%，进行了对比模拟分析，具体模拟结果如图7所示。

图7 投资增加后的仿真对比示意图

由图7可以看出，大力加强投资力度对我国冰雪旅游总人次和总收入均起到了显著的提升作用，且在增加投资力度的同时，兼顾宣传力度和基础设施建设，其提升效果更为显著。此外，加强投资力度带来的总人次和总收入的变化相较于上文中大力加强基础设施建设和加大宣传力度的增速更快。

在“旅游投资额”调高30%，“基础设施建设”和“宣传力度”分别调高20%的情境下，利用软件中的Table Time功能查询到2022年我国冰雪旅游总人次和总收入的仿真结果分别为3.4亿人次和7347亿元，说明加强冰雪旅游投资额度的发展策略，能够在2022年如期完成国家体育总局制定的“三亿人”和“6800万”总目标。因此，在发展冰雪旅游的过程中应当不断开放旅游市场，积极引进社会资本参与到冰雪旅游的发展建设中，汇聚资本满足当前冰雪旅游的发展需要。

3.3 策略综合比较

为对上述各项策略综合比较，进行了综合模拟分析，结果如图8所示。

图8 各项策略下冰雪旅游总人次的模拟结果对比图

图8中，曲线1代表了不改变各项参数的仿真结果，其他的曲线分别代表不同策略的仿真结果，以上几种策略都在不同程度上对“冰雪旅游总人次”的增加有效果。进一步想要了解哪个策略能实现国家体育总局在2022年达到“三亿人”和“6800万”的总目标，利用软件中的Table Time功能分别查询到2020、2022、2024、2026、2028、2030的仿真结果，如下表2所示。

表2 各项策略下冰雪旅游总人次和总收入的模拟结果对比表

由表2可以明显看出，2022年能够达到“三亿人”和“6800万”总目标的发展策略有增加潜在旅游消费者和加强旅游投资额度。与此同时，观察各项策略下的模拟结果对比图(图8)可以看出在2022年之前，增加潜在旅游消费者对冰雪旅游总人次的提升较为明显，2022年之后加强旅游投资额度对冰雪旅游总人次的增加速度最快。因此，以2022年为时间节点，2020—2022年“增加潜在旅游消费者”(曲线2)是首选的发展策略；2022年以后“加强冰雪旅游投资额度”(曲线5)是首选的发展策略。

4 结论

通过对不同情境下仿真模拟结果的分析，2022年以前潜在旅游消费者变量对冰雪旅游总人次的提升程度较为明显；2022年之后旅游投资额度对冰雪旅游总人次的增加速度最快。根据上文对冰雪旅游内部主要变量逻辑关系的分析，可以发现影响潜在冰雪旅游消费者的变量有冰雪资源存量、人口基数、场馆数量、全年冰雪旅游天数、交通通达度、冰雪旅游吸引力、线上预订人数、跟团游人数等。旅游投资额度主要受政府支持、投资潜力、节事活动、宣传力度等影响，因此要从这些影响因素着手实现冰雪旅游总人次和总收入的快速增长。

据此，应当以2022年冬奥会为时间节点，在2020—2022年通过加大各地区冰雪旅游项目的宣传力度、完善冰雪旅游目的地交通以及场馆等基础设施建设、打造“体育旅游+互联网”线上模式等措施吸引更多冰雪旅游潜在消费者参与其中；2022年冬奥会以后，应结合地区特色打造精品冰雪旅游项目、整合地区冰雪旅游产业链、政企合作经营等方式吸引国内外投资者加强对冰雪旅游的投资额度。