基于熵值法的乡村旅游环境承载力评价模型

李 红 春

(滁州城市职业学院 管理与信息学院，安徽 滁州 239000)

乡村旅游可持续化发展，可以有效推动城市第三产业经济效益的稳固提升，是实现全面建成小康社会的必然要求[1-2]。但是，由于旅游区内缺乏适当的管理，造成垃圾污染严重、环境卫生条件差、基础设施不完善等问题，导致乡村旅游环境问题日益突出，制约乡村旅游可持续化发展。环境承载力是指在某一时期的某种环境状态下，某一区域环境对人类社会、经济活动的支持能力限度，对环境承载力进行评价，可以转变生产力发展方式和经济结构布局，优化乡村旅游环境规划效果[3]。因此，构建乡村旅游环境承载力评价模型，对保护乡村旅游环境，提升乡村旅游体验感，合理开发乡村旅游资源具有重要的现实意义。

董涛等[4]通过建立支撑力、压力、调控力3个子系统的水资源承载力评价指标体系，计算子系统指标组合权重，获取水资源承载力联系数，提升区域资源、环境承载力。李平等[5]以压力、状态、响应为要素构建生态旅游环境承载力模型，采用层次分析法确定各项指标的权重，获取制约城市生态旅游环境承载力的关键因素。王昀等[6]利用主成分聚类分析法，评价城市生态承载力现状，提高城市资源利用效率，推动城市经济发展。顾琦玮等[7]建立驱动、压力、状态、响应指标体系，采用层次分析法评价城市区域水环境承载力。李海华等[8]采用T&SCR法对黄河流域三门峡市水环境承载力进行定性和定量分析，可以缓解区域超载情况，提升水环境治理水平。顾婷等[9]采用相关分析-粗糙集方法对区域环境承载力进行重要度定权，避免指标信息冗余，提高计算能力。

现有研究方法在一定程度上可以有效完成环境承载力评价，但是在指标筛选方面存在随意性，未制定严格的指标依据，在权重确定方面受主观因素影响较大，容易影响评价结果的准确性问题。基于此，本文在上述相关学者研究基础上，构建基于熵值法的乡村旅游环境承载力评价模型，以环境评价模型为指标筛选依据，确保评价结果的准确性，通过极差标准化处理评价指标，采用熵值法完成环境承载力耦合协调度，以隶属度函数为基础构建乡村旅游环境承载力评价模型，从而为乡村旅游合理开发和发展提供支持。

1 构建乡村旅游环境承载力评价模型

1.1 基于PSR的乡村旅游环境承载力评价指标体系

乡村人居环境的改善推动乡村旅游业的有序发展，激活乡村旅游潜力，为乡村带来一定的经济效益。但是，乡村旅游业高速发展的同时，对旅游地区环境承载力也带来较大的冲击，危及旅游地区可持续化发展方向的推进。依据乡村旅游地区实际情况，构建环境承载力评价指标体系，是评价乡村旅游地区环境承载力的基础与前提。乡村旅游地区环境主要分为自然环境、经济环境与社会环境。考虑指标筛选的客观性，选择PSR模型[10]构建乡村旅游环境承载力评价指标体系，降低主观因素的影响。PSR模型如图1所示。

图1 PSR模型示意

由图1可以看出，PSR模型呈现开放性螺旋形循环链关系，通过压力指标可以获取乡村旅游过程中游客对区域环境的资源索取程度，物质消费程度和丢弃垃圾造成的环境破坏程度等，通过状态指标可以获取某一特定时间阶段下的区域环境状态和变成趋势，通过响应指标可以及时减轻、阻止、恢复区域环境负面影响，有效缓解区域超载情况。以PSR模型为基础构建乡村旅游环境承载力评价指标体系，具体内容见表1。

表1 乡村旅游环境承载力评价指标体系

如表1内容所示，此研究在常规环境承载力评价指标体系中加入了气象灾害对环境承载力的影响指标，主要包含低温阴雨发生率、暴雨洪涝发生率、干旱发生率、雷雨大风频繁度、冰雹频繁度，以此丰富指标筛选内容，确保依据客观性，提高乡村旅游环境承载力的计算效果。

1.2 基于熵值法的乡村旅游环境承载力耦合协调

为量化评价乡村旅游环境承载力，采用熵值法[11]计算环境承载力评价系数，显现自然环境承载力、经济环境承载力、社会环境承载力3个子系统的指标离散程度，结合Pearson相关系数完成乡村旅游环境承载力耦合协调。具体计算过程如下所示：

由于选取的评价指标量纲存在较为明显的差异，为方便后续数据的分析与处理，首先对环境承载力评价指标进行极差标准化处理，处理公式为

uij=(xij-minxij)/(maxxij-minxij)*0.99+0.01 指标属性为正

(1)

uij=(maxxij-xij)/(maxxij-minxij)*0.99+0.01 指标属性为负

(2)

式(1)和式(2)中，uij表示的是极差标准化处理后的评价指标；xij表示的是原评价指标数值；maxxij与minxij分别表示的是原评价指标数值中的最大值与最小值；0.01表示的是补偿数值，主要功能为防止极差标准化处理中出现负数或者零[12]。

环境承载力评价指标体系内部耦合直接体现了乡村旅游环境3个子系统系统之间的发展情况，通过熵值法确定评价系数，确保评价结果准确性。

以极差标准化处理后的环境承载力评价指标为基础，获得评价指标体系原始判断矩阵为

Xij=(xij)n×m

(3)

式(3)中，n表示的是环境承载力评价指标数据的组数；m表示的是环境承载力评价指标数量。

对公式(3)进行归一化处理，得到归一化矩阵。依据熵值法的原理，在归一化矩阵基础上计算环境承载力评价指标所占比重，计算公式为

(4)

Pij=(pij)n×m

(5)

依据公式(4)与(5)计算结果，计算气象灾害后环境承载力评价指标系数，计算公式为

gij=-K∑pijlnpij

(6)

Wij=gij/∑gij

(7)

式(6)和式(7)中，Wij表示的是气象灾害后环境承载力评价指标系数测度值，gij表示的是气象灾害后环境承载力评价指标信息熵值的变化幅度，K表示的是自然对数的倒数。

依据现有文献研究成果可知，环境承载力评价系数取值范围为[0,1][13]，其评价标准采用分级形式，见表2。

表2 环境承载力评价系数分级标准表

耦合协调旨在衡量乡村旅游环境承载力评价指标体系内部要素之间的和谐程度[14]。乡村旅游环境承载力由具有动态性特征的3个子系统“自然-经济-社会”构成，为更好地协调自然、经济与社会环境三者之间的协调程度，通过熵值法测算环境承载力耦合协调度。环境承载力自然、经济与社会3个子系统之间相互作用原理如图2所示。

图2 环境承载力子系统相互作用原理

依据图2构建熵值法-耦合协调度计算方程，表达式为

(8)

T=αf(x)+βg(y)+ηh(z)

(9)

式(8)和式(9)中，D表示的是环境承载力子系统的耦合协调度，C表示的是环境承载力子系统的耦合度，T表示的是环境承载力子系统综合评价系数，f(x)、g(y)与h(z)分别表示的是自然环境、经济环境与社会环境的承载系数，α、β与η表示的是待定系数。

为深入探讨环境承载力3个子系统的耦合协调度情况，借鉴现有研究成果，划分耦合协调度数值[15]，并界定其归属等级与区间范围，见表3。

表3 环境承载力子系统耦合协调度划分

利用Pearson相关系数[16]为基础，计算自然环境、经济环境与社会环境之间的相关系数，为耦合协调度分析提供支撑作用，Pearson相关系数计算公式为

(10)

式(10)中，r表示的是相关系数，取值范围为[-1，1]，绝对值越大表示两者相关程度越高；Xi与Yi指的是第i个自变量与因变量；Xave与Yave指的是自变量与因变量的平均数值。

1.3 基于隶属度的环境承载力评价分析

以乡村环境承载力评价指标体系、环境承载力评价系数和环境承载力耦合协调度为依据，构造乡村旅游环境承载力评价隶属度函数，记为A(T,D)。依据最大隶属度原则对乡村旅游环境承载力评价隶属度函数进行求解与计算，构建乡村旅游环境承载力评价模型。制定环境承载力评价规则表达式为

Z=A(T，D)*r

(11)

通过公式(11)即可得到乡村旅游环境承载力评价结果。其中，Z>1表示为超载，表明乡村旅游环境承载力较大，能够满足现有旅客需求；Z=1表示为适载，表明乡村旅游环境承载力与旅客需求正好适配；Z<1表示为弱载，表明乡村旅游环境承载力较弱，无法满足现有旅客需求，同时也将对旅游区域的设施、旅客安全造成一定的威胁，需要对区域环境进行优化后，才可对外开放，从而保障旅游地区与旅客的安全。通过乡村旅游环境承载力评价模型实现了乡村旅游环境承载力的评价，为乡村旅游环境完善、修复提供精准的数据支撑，同时也为旅游区域安全性提供参考。

2 实例分析

2.1 实例介绍

以安徽省滁州市乡村旅游区域作为实例对象，由于篇幅的限制，此次分析只针对该地区部分自然环境、经济环境与社会环境等情况。其中，自然环境主要包含气候条件、资源条件、大气环境、水质环境、灾害情况等。滁州市处于亚热带湿润季风气候，年平均气温在15℃左右，四季分明，季风明显。在季风环流异常时，常发生低温阴雨、暴雨洪涝、干旱、雷雨大风、冰雹等气象灾害。该地区近几年大气环境情况如图3所示。

图3 大气环境变化趋势

2.2 实例分析结果

采用MATLAB对滁州市的相应数据进行仿真处理。为验证提出方法的评价性能，设置不同程度的气象灾害示例(表4)，为后续实例分析对比做准备。

表4 实验示例

以上述选取的区域，准备的示例为基础，采用文献[6～8]的环境承载力评价方法与所提方法进行对比分析，获得气象灾害后乡村旅游环境承载力评价结果见表5。

表5 环境承载力评价结果

如表5所示，与实际环境承载力评价结果相比较，文献[6-8]方法的环境承载力评价错误均超过2～3次，而本文方法环境承载力评价结果与实际环境承载力一致。将超载情况评价为适载情况，此时在一定程度上不会影响旅游地区的正常运作，说明本文提出的方法极大地提升了环境承载力评价准确度，具备更好的环境承载力评价性能。

3 结束语

乡村旅游环境承载力评价研究，对保证乡村旅游区域安全服务质量和增强气象风险管理能力有着重要作用。本文依据乡村旅游区域环境的实际情况，基于PSR模型构建环境承载力评价指标体系，整合自然、经济和社会3个子系统的环境承载力相互作用原理，利用熵值法测度环境承载力耦合协调度。在此基础上，通过求解隶属度函数构建乡村旅游环境承载力评价模型，确定环境承载力状态，从而为乡村旅游合理开发提供支持。