区域旅游经济-交通运输-生态环境耦合协调研究——以长株潭城市群为例

孙鲁运，王兆峰

（湖南师范大学旅游学院，湖南长沙 410081）

旅游、交通和生态环境三者之间的二元互动或者三元互动关系，始终是国内外学者研究关注的重点。Wall[1]、Stephen[2]等最早分析了旅游活动与生态环境的相互作用机制。Gössling[3]等从生态效率的角度出发，提出把生态效率作为一种工具来评估旅游业的环境和经济综合绩效。Jarratt 等[4]借助文献研究方法分析了气候变化对沿海地区旅游业的影响，对旅游模式的变化进行了预测，并规划了沿海旅游的未来。Lee 等[5]使用完全修正OLS、典型协整回归和动态OLS 的方法对印度尼西亚的旅游和环境相关指标数据进行协整回归分析，证明旅游经济得到了发展，但也破坏了当地的生态环境。国内学者廖重斌[6]首次定量研究了经济与环境二者协调发展，此后杨春梅[7]、苏子龙[8]、汤姿[9]、王兆峰[10]、王振波[11]等使用耦合协调模型，定量分析了哈尔滨市、广西近岸海域、黑龙江省、湘鄂渝黔地区以及青藏高原地区旅游经济与生态环境的耦合协调状况。旅游活动的开展要借助交通工具，旅游和交通的研究国外早于国内，Hansen[12]对通达性概念进行了定义，迈出了交通和旅游研究的第一步。随后，Aleksandra Lapko[13]和Francesca[14]分别就城市公共交通和高速铁路对城市旅游的影响进行实证研究。国内学者的研究涉及高铁[15-17]、公路[18]、航空[19]、地铁[20]等不同交通方式与旅游经济发展的关系，其中，高铁的相关研究数量较多。此外，陈婷[21]和郭向阳等[22]分别就交通网络对旅游业转型升级动力机制和旅游经济与交通系统耦合空间态势进行了探索。生态环境是交通运输业开展活动的基础和载体，国内学者或就交通建设对生态环境的影响进行评价和测度[23-25]，或针对交通和生态环境二者的耦合过程及演变趋势进行分析[26]。此外，城市交通的迅速发展带来了一系列生态环境问题，相关研究成为热点，郑兵云等[27]、王中航等[28]、陈沿伊等[29]等大多以城市为研究对象，通过建立相应评价指标体系，构建SBM-DEA 非期望产出模型、生态足迹模型、DEMATEL-BCC 等数学模型，对城市交通生态化水平进行测度。对于旅游、交通和生态环境三者的三元互动关系，张年等[30]、马勇等[31]分别对江西省和神农架林区的旅游经济、交通与生态环境三大系统的耦合协调关系进行了分析测度。

由此看来，研究还存在以下欠缺：第一，集中在单个城市、国家层面，鲜有针对城市群的研究；第二，研究多针对旅游、交通和生态环境之中两者的二元互动关系，综合考虑三者耦合协调发展的研究较少；第三，研究大多针对子系统间的耦合协调状况进行静态的时序分析，缺乏对子系统间发展和演化趋势差异的动态分析。鉴于此，本研究对2008—2017 年长株潭城市群旅游经济-交通运输-生态环境耦合协调关系以及子系统之间演化方向和速率差异进行研究，建立相应指标体系，引入耦合协调度模型，运用剪刀差方法，分别分析三大系统之间的耦合协调状况、子系统之间演化方向和演化速率差异，以期丰富相关研究理论和研究内容，为推进长株潭城市群高质量发展、打造中部崛起新高地和全国城市群一体化发展示范区提供实践意义上的指导。

一、旅游经济-交通运输-生态环境系统耦合协调机制

旅游经济-交通运输-生态环境这一复合系统内部结构复杂多元[30]（见图1）。

首先，生态环境是旅游业和交通运输业开展活动所依靠的重要载体。一方面，旅游产业的发展依靠生态环境，良好的生态环境能够提升游客体验感和满意度，促进旅游经济持续健康发展；另一方面，生态环境如果遭到破坏，对交通的影响十分明显，比如泥石流、沙尘暴、山体滑坡等自然灾害的发生会使交通安全系数和运输效率下降，从而造成交通运营成本上升。

其次，旅游业发展能够保障交通运输发展和生态环境改善。大量的旅游需求会刺激交通基础设施的建设和扩张，影响交通网络时空格局演变。此外，旅游的发展要以不超过当地生态环境承载力为前提，可以通过其产生的经济效益提供资金和科学技术的方式来促进区域内生态环境的改善。

最后，交通运输业的发展对旅游经济发展和生态环境保护大有影响。交通能够连接旅游客源地和目的地，区域交通状况对于旅游经济活动的开展起着关键性的作用。交通运输建设如果以牺牲生态环境为代价，盲目开发，会造成地表植被退化、物种灭绝、资源浪费等环境问题。

图1 旅游经济-交通运输-生态环境三大系统耦合机制

二、研究区域与研究方法

（一） 研究区域概况

长株潭城市群地处湖南省东北部，区域面积2.8万平方千米，占全省面积的13.3%①。长株潭城市群拥有公路、铁路、水运、航空等多种交通运输方式，京广、沪昆铁路和高铁于其中穿梭，公路交通网络以长沙为中心向四周辐射，还有城际铁路连接三市。优越便利的交通条件使得该区域的可进入性很强，该区域又具有丰富的旅游资源，因此近年来旅游业迅猛发展，旅游总收入从2008 年的336.04 亿元增长到2018 年的3018 亿元，是原来的9 倍；旅游总人数从2008 年的4 481.36 万人次提高到27 381 万人次，是原来的6 倍②。优质的生态环境有助于旅游经济和交通运输发展。长沙、株洲和湘潭三市之间有目前世界上最大的城市群绿心区，森林覆盖率高达55%，面积500 多平方公里③，在净化空气、涵养水源、美化景观等方面发挥了关键性的作用。此外，长株潭城市群在推进环境共治方面取得了显著成就，实现了水污染联防联治、大气污染联防联控。长株潭城市群是国家和地区的核心发展区域，因此，研究长株潭城市群旅游经济-交通运输-生态环境的耦合协调发展对我们更科学地做好城市群区域规划、实现高质量发展、促进旅游经济繁荣、推动区域交通一体化建设和保护区域生态环境意义深远。

（二） 研究方法

1.熵值法

熵值法可以最大限度地消除各项指标权重的人为干扰，使评价结果更为客观。本文利用此方法来确定旅游经济、交通运输和生态环境三大系统中各项指标权重，以下是计算步骤：

A.以m 作为研究单元个数，n 作为指标个数建立数据矩阵X=（Xij）m×n；然后对该矩阵进行极差标准化。

2.耦合协调模型

耦合源自物理学，意为两个或两个以上的复杂系统通过各种相互作用对彼此施加影响，进而达成协调发展的现象。耦合度强调系统间的相互作用大小，只能反映旅游经济、交通运输、生态环境之间的耦合强度，耦合协调度则侧重系统内部的协调状况，可以进一步测度三者之间在发展过程中彼此协调的一致性[32]。

A.计算耦合度。耦合度计算方法如下：

其中，C 为耦合度，其值越大，表示耦合状态越好；C=0 时，系统无序发展，耦合状态最差；C=1时，三大系统的耦合状态最佳。

B.计算耦合协调度。方法如下：

其中，C 为耦合度；D 为耦合协调度，且D∈（0，1），D 值大小代表系统的耦合效果，越大耦合效果越好，越小耦合效果越差；各个系统的综合评价指数用T 表示，α、β、δ 为待定系数。本文假定旅游经济、交通运输和生态环境在区域发展中处于同等地位，因此α、β、δ 的取值均为1/3。根据廖重斌[6]的研究，耦合协调度的划分标准见表1。

表1 耦合协调度的等级

3.剪刀差方法

剪刀差方法可以用来反映旅游与交通、旅游与生态、交通与生态之间的演化趋势差异，在此基础上深入分析影响三大系统之间耦合发展的因素。根据旅游、交通和生态三个系统方程构建三条曲线，本文借鉴刘宝涛等[33]的研究，用给定时刻t 的切线夹角α 表示发展趋势差异，值的大小表示两条曲线变化趋势差异的大小。曲线的变化速率用Va（m）、Vb（n）、Vc（k）表示，值为通过该曲线的切线斜率F′（m）、G′（n）和H′（k），三大系统之间的发展趋势计算方法如下：

三、指标体系构建与数据来源

耦合协调度的评价依赖于科学合理的评价指标体系。本文参考张年等[30]和马勇等[31]的研究，总共选择了20 个指标，其中，旅游经济系统选取了国内旅游人数、入境旅游人数、国内旅游收入等6 个指标，交通运输系统选取了公路里程、铁路客运量、城市公共交通车辆运营数等7 个指标，生态环境系统选取了工业废水排放量、工业二氧化硫排放量、城市绿化覆盖面积等7 个指标。详细指标以及权重见表2。

研究数据源自2008—2017《中国城市统计年鉴》 《湖南统计年鉴》 《长沙年鉴》 《株洲年鉴》和《湘潭年鉴》，部分缺失数据运用均值替代法和插值法补全。

表2 旅游经济-交通运输-生态环境耦合关系评价指标体系与权重

四、结果分析

（一） 旅游经济-交通运输-生态环境综合评价指数分析

表3 为2008—2017 年长株潭城市群旅游经济-交通运输-生态环境各项综合指数及耦合度、耦合协调度与等级分类情况表，图2 是旅游经济-交通运输-生态环境各项综合指数及综合评价指数折线图。由表3 和图2 可知，2008—2017 年，长株潭城市群旅游经济系统、交通运输系统和生态环境系统的综合发展总体趋势良好，逐年稳步提升。2008—2009 年以及2012—2016 年两个时期的旅游经济指数都要低于其他两个系统的指数，耦合协调类型属于旅游滞后型，尤其在2012—2016 年这个时期，差距较大，表明这两个时期旅游的发展较为缓慢，无法与交通和生态环境的发展状况相适应；2010—2011 年旅游经济和交通运输持续繁荣发展，耦合协调类型演变为生态滞后型，说明该时期旅游和交通的发展对生态环境造成了一定的负面影响，亟待改善；2017 年属于交通滞后型，从图2 可以看出，从2014 年开始到2017 年，交通状况指数处于明显的下降趋势，2017 年达到最低，而这一时期，旅游经济指数与生态环境指数整体持续上涨，交通成为制约旅游经济发展和生态环境改善的因素之一。

表3 长株潭城市群2008—2017 年旅游经济-交通运输-生态环境各项综合指数及耦合度、耦合协调度与等级分类

图2 长株潭城市群2008—2017 年旅游经济-交通运输-生态环境综合评价指数折线图

具体来看，旅游经济综合评价指数逐年递增，数值由2008 年的0.0459 增至2017 年的0.8951。其中2012 年入境旅游人数减少，旅游外汇收入下降，该年份旅游经济发展较上一年有所下降，此后平稳上升。2016 年湖南省政府在“十三五”旅游业发展规划中提出要打造“长株潭旅游圈”，对接长江中游城市群战略，推进区域旅游一体化建设，把旅游业发展为推动全省经济社会发展的重要引擎，此后旅游经济迎来更大发展，2017 年发展势头显著，超越交通运输系统，紧跟生态环境系统的发展步伐。

交通运输综合评价指数以2014 年为分水岭。2008—2014 年交通运输系统的发展一直优于旅游经济系统和生态环境系统。2014 年以后，旅游经济系统和生态环境系统保持良好发展态势，虽然2015—2016 年交通运输系统的综合评价指数高于其他两个系统，但总体已呈下降趋势，直至2017 年，其综合评价指数低于其他两个系统，说明其在服务旅游经济、哺育生态环境等方面发挥的作用较小，交通状况无法很好地适应旅游经济的快速发展，不能满足日益增加的旅游需求。

生态环境是旅游业和交通运输业发展的重要基础和依托。生态环境综合评价指数相比于其他两个系统指数，未出现波动状况，一直稳步上升。2008—2009 年，生态环境综合评价指数仅次于交通运输综合评价指数，高于旅游经济综合评价指数。2010—2011 年，生态环境系统综合评价指数低于其他两个系统的指数，这说明：一方面，生态环境对保障和支撑旅游和交通运输建设十分关键；另一方面，旅游经济发展和交通运输建设对生态环境产生了胁迫。2012—2017 年间，国务院及各部委相继发布环境保护相关政策法规，生态环境建设提上重要日程，2012 年湖南省召开全省环境保护工作会议，提出要加快两型社会和绿色湖南建设，对长株潭大气污染进行联防联控，推进长株潭新型化工产业园建设，治理湘江流域污染。这些举措无一例外地对生态环境保护起到了关键性的作用，使得这一时期生态环境建设的脚步持续向前迈进，为旅游经济和交通运输的发展提供了良好的物质基础和生态保障。

（二） 旅游经济-交通运输-生态环境耦合度与耦合协调度分析

图3 是长株潭城市群2008—2017 年旅游经济-交通运输-生态环境耦合度及耦合协调度折线图。由表3 和图3 可知，耦合度数值处于0.7830—0.9826之间，整体处于一个高水平状态，但是2008—2009年的高度耦合状态并不能真实反映三大系统的发展水平和协调状况，因为这一时期三大系统发展水平均处于低水平的状态。此后，三大系统的耦合度上升速度趋缓，8 年间仅上升了1.94%，说明三大系统之间联系紧密，随着各系统综合发展水平的提高，其互动发展的水平稳步提高。

图3 长株潭城市群2008—2017 年旅游经济-交通运输-生态环境耦合度及耦合协调度折线图

耦合协调度呈现不断增长的趋势，发展向好。2008—2011 年增长最快，从0.3390 上升至0.6565，增长率达到93.6%，耦合协调等级由轻度失调提高到初级耦合协调，耦合协调类型由旅游滞后型演变为生态滞后型。这一时期，湖南省提出要打造旅游大省、把旅游业作为富民强省的支柱产业，2009 年武广客运专线等高铁线路通车运营，对长株潭城市群的交通运输建设起到了极大的带动作用，旅游经济、交通运输和生态环境三者发展不断得到重视，促进了三大系统的协调发展，达到初级耦合协调的水平。同时，省政府还在2008—2020 年的城市群规划中提出要建设长株潭城市群绿心区以改善生态环境。2012 年较2011 年虽有所下降，但降幅仅有2.6%，这与旅游经济指数和交通运输指数的轻微波动有关；2013—2017 年，再次保持增长态势，2017 年达到最高值0.9033，增长率为41.2%。2012—2017 年，耦合协调等级由初级耦合协调上升到优质耦合协调，耦合协调类型由旅游滞后型演变为交通滞后型。2012—2020 年的城市群旅游发展规划提到要调整旅游产业结构，由传统旅游向两型旅游发展，要转变发展方式，开展旅游节能减排工作，旅游业努力向集约化发展。以上措施对该时期旅游市场规模和旅游经济效益造成了一定的影响，导致2012—2016 年四年间的耦合协调类型为旅游滞后型，旅游经济的发展滞后于交通运输和生态环境；到2017 年，耦合协调类别达到优质耦合协调，说明该年份三大系统之间的联系越来越紧密，协同带动作用更加明显。耦合协调类型转变为交通滞后型，说明长株潭城市群加快转变旅游发展方式和优化产业结构带来的效果已然显现，生态环境保护工作也成效卓著，但交通运输状况却滞后于旅游经济和生态环境的发展，限制了旅游经济的发展壮大。

（三） 旅游经济-交通运输-生态环境演化速率、剪刀差分析

采用MATLAB 软件对旅游经济-交通运输-生态环境三大系统的综合指数做时间序列的曲线拟合估计，三大系统均可用五次多项式拟合，数据来自表3 中2008—2017 年系统的综合指数，拟合曲线的自变量m、n 和k 为对应年份，取值范围为2008—2017，得到如下多项式：

长株潭城市群旅游经济、交通运输、生态环境三大系统拟合曲线的切线方程即为三大系统演化速率表达式Va（m）、Vb（n）和Vc（k），自变量m、n 和k 都可以用t 来表示，根据式（10）、（11） 和（12）得到，用式（17） （18） 和（19） 表示，根据式（13） 得到三大系统变化趋势剪刀差公式，用式（20）、（21） 和（22） 表示。

图4 为长株潭城市群旅游经济、交通运输与生态环境演变速率剪刀差折线图，由图可知，2008—2017 年，长株潭城市群旅游经济系统与交通运输系统、旅游经济系统与生态环境系统以及交通运输系统与生态环境系统之间的剪刀差在前期经历波动后均呈现增大的趋势。其中，2008—2012 年，三者剪刀差相差不大，此后五年间，旅游经济系统与生态环境系统以及交通运输系统与生态环境系统剪刀差演化趋势保持高度一致，均出现快速上涨趋势。旅游经济系统与交通运输系统剪刀差在2013—2015 年呈现下降趋势，但是降幅较小，此后两年间，两系统剪刀差开始上升，2016—2017 年的增幅较大。

图4 长株潭城市群2008—2017 年旅游经济、交通运输与生态环境演变速率剪刀差折线图

图5 长株潭城市群2008—2017 年旅游经济、交通运输与生态环境系统演化速率折线图

图5 是长株潭城市群2008—2017 年旅游经济、交通运输与生态环境三大系统演化速率折线图，由图可知，2008—2017 年，长株潭城市群旅游经济系统演化速率先保持稳定，后陡然下降，交通运输系统演化速率持续保持稳定，生态环境系统演化速率先保持稳定，后持续下降，三大系统平均演化速率由高到低为交通运输（-0.01）＞旅游经济（-0.15）＞生态环境（-0.52）。具体来看，旅游经济演化速率在2008—2015 年稍有波动，但是总体保持稳定，此后开始下降，2016—2017 年的降幅最大，这说明近年来旅游业的发展在转方式、调结构的背景下，其发展处在转型变革的阵痛期，旅游经济的增速有所放缓；交通运输系统演化速率一直保持稳定，数值在-0.05 至0.01 之间波动，未出现大的起伏，表明交通运输系统相对其他两个系统而言发展速度较快；2008—2012 年，生态环境系统演化速率在-0.18 到-0.15 之间波动，自2012 年开始明显下降，2016—2017 年的降幅最大，表明随着长株潭城市群各项活动的开展，生态环境出现了一定程度的破坏，生态环境的演化速率明显放缓。

五、结论与建议

（一） 研究结论

本文以长株潭城市群为案例，建立长株潭城市群旅游经济-交通运输-生态环境指标体系，引入耦合协调度模型，运用剪刀差方法，分别分析三大系统之间的耦合协调状况以及子系统之间演化方向和演化速率差异，得出以下结论：

1.三大系统综合评价值的时序变化总体上呈现上升趋势。

2.三大系统的耦合协调度不断提升，耦合协调度等级由轻度失调最终演变为优质耦合协调，表明长株潭城市群旅游经济-交通运输-生态环境三大系统已实现协调发展。

3.就演化方向而言，三大系统两两之间的剪刀差在前期经历波动后均呈现增大的趋势，表明今后应注重促进三大系统两两之间的协调发展。

4.从演化速率看，交通运输系统（-0.01）＞旅游经济系统（-0.15）＞生态环境系统（-0.52），表明长株潭城市群三大系统的增速均有所放缓，其中交通运输系统相对其他两个系统而言发展速度较快。

（二） 相关建议

多年以来，长株潭三市在经济、交通、旅游层面的合作日益密切，区域一体化程度不断提高，长株潭城市群旅游经济-交通运输-生态环境三大系统虽已实现协调发展，但子系统之间的演化差异却呈现扩大趋势，本文特提出以下建议：

1.拓展旅游经济新型发展模式。挖掘地方特色，围绕“锦绣潇湘，快乐湖南”主题，积极开发城市群旅游、都市圈旅游、红色旅游，促进旅游业发展提质增效。可依托湘江航线，开发湘江旅游，着力提升湘江风光带的旅游吸引力，促进旅游业和交通业的深度融合。同时，发展旅游勿忘保护生态，贯彻绿色发展理念，不搞大开发、大破坏，引导游客树立环保意识。

2.加大生态环境保护力度。良好的生态环境是开展生产生活的基础，长株潭城市群山水资源丰富，具有天然优质的生态环境，城市群的高质量协调发展要秉持绿色发展理念，加大环境保护力度，下大力气治理城市群范围内流域、山区环境问题，保护好城市群的绿水青山。此外，在旅游业发展和交通运输建设过程中，要以保护生态为先为重，道路交通设施的建设、旅游区的开发要尽量避开重要生态区域，保持生物多样性，维护生态平衡。

3.打造长株潭“半小时交通圈”，发展绿色交通。长株潭三市交通状况存在着需要绕行、速度慢、出行时间长等问题，尤其外围的城市，如浏阳市、韶山市、醴陵市等，互相之间通行存在一定的障碍，要构建城市群外围联通、便捷的区域一体化网络，更好地服务旅游业的高质量发展。同时还要积极发展地铁、轻轨等现代化的公共交通方式，完善长株潭城市公共交通体系，做到便捷舒适、经济环保，以此缓解交通拥堵、噪声污染、尾气排放等城市问题，保护城市群生态环境。

（三） 研究不足

1.本文在确定评价指标权重方面仅采用了熵值法，今后的研究中可尝试与评价指标权重的主观方法（如AHP 层次分析法） 结合使用，达到主客观统一，从而提高评价结果的准确性。

2.本文构建的指标体系中，旅游经济系统下的旅游产业水平和交通运输系统下的交通基础设施等指标较为单一，有待进一步完善。

3.本文限于篇幅和数据可得性，未对研究区域三大系统耦合协调性的影响因素进行分析，有待今后深入研究。

注释：

①数据来源：2020 年《湖南统计年鉴》。

②数据来源：2009 年、2019 年《湖南统计年鉴》。

③数据来源：长株潭城市群发展报告（2016）。