旅游地生態安全測評方法述評

摘要:旅游地生態安全測評具有自身的特殊性。其測評方法有多種，代表性的有環境影響評價體系中的綜合指數法、層次分析法、人工神經網絡法及景觀生態學法、旅游生態承載力方法體系中的旅游環境容量法、旅游生態足跡法等。對比分析了各種測度方法的優勢和不足，提出各種測評方法的具體適用場景，指出需針對旅游地類型及測度目標選用相應的測評方法。

關鍵詞:旅游地;生態安全;測評方法

中圖分類號:F590文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)33-0151-04

目前，關于生態安全概念存在廣義和狹義兩種理解:廣義的生態安全包括自然生態安全、經濟生態安全和社會生態安全;狹義的生態安全是指自然和半自然生態系統的安全[1]。生態安全研究涉及從種群至全球等各種尺度，可以從國家、區域及行業等三個層面來進行，其具體內容包括生態安全測度評價、監控、預警、調控、維護與管理等內容，其中生態安全測度是最為基礎的關鍵性工作[2]。旅游地生態安全測度近年來已成為一項重要研究課題，其主要內容包括:(1)旅游地生態安全因子的篩選與計量;(2)旅游地生態安全指標體系的構建;(3)旅游地生態安全區內外影響程度;(4)旅游地關鍵生態系統的穩定性及可持續性等等。近年來，旅游地生態安全測度方法代表性的主要有:環境影響評價體系(綜合指數法、層次分析法、人工神經網絡法、景觀生態學方法、生態承載力概念體系測評法、生態足跡法等等。目前尚未見到對各類旅游地生態安全測度方法綜合比較的研究文獻。本文擬對比分析上述幾種代表性方法，以期考量各類方法在旅游地生態安全測度中的具體適用場景，進而為科學全面評價各類旅游地生態安全提供些許借鑒。

一、旅游地生態安全測評的特殊性

旅游地生態系統從自然生態要素上看，和其他地域空間一樣，其生態安全測度內容主要包括:(1)水體安全，包括陸地淡水和海水等各類水體;(2)森林和草場、濕地等生態空間的安全;(3)大氣安全，大氣健康氣體含量及結構;(4)地表安全，包括地表性狀穩定、各類災害發生的可能性等等。與其他類型區域生態環境一樣，旅游地生態安全受到地方社會文化、經濟發展水平、相關政策法規、開發技術、管理體制等的綜合影響。

此外，旅游地作為一種休閑觀光類生態地域，其生態機理具有特殊性，主要表現為:

1.生態風險時空的非均衡性。旅游者的活動時間和空間具有明顯的非均衡性:一方面，絕大部分旅游地旅游者人流及活動具有明顯的季節性和周期性，時間差異性必須考慮;另一方面，在旅游地不同功能分區中，游客的活動性質、消費類型、停留時間等均不相同，核心景觀、游樂區、服務區等生態風險明顯高于其他功能區，測度時要考慮旅游者生態消費的空間非均衡性。

2.生態威脅因素的特殊性。旅游地生態不安全的主要誘因是旅行空間尺度不等的外來人口——旅游者的消費行為，其在旅游地的“食、住、行、游、購、娛”等成為旅游地生態安全的威脅因子，這其中還需考慮生態風險具有彈性，因為旅游地生態風險直接受旅游開發方式、旅游活動性質、旅游管理等影響，相應地，旅游項目開發、旅游管理水平、旅游地社區可能的響應方式都需被視為生態安全的重要影響因素。

3.生態安全內涵的獨特性。基于旅游地主體功能是為了滿足游客觀光休閑游憩的需求，對其生態安全測度不能只重視旅游地顯性生態因子，還應重視直接影響旅游者體驗質量等非污染性的隱性生態影響因子，如景觀美感度、開展旅游活動的生態適宜度(如河流兩岸及河床地形、水位改變可能對漂流活動的體驗影響)等等。

正是因為旅游地生態安全具有上述特點，在對其生態安全測度方法上具有一定的特殊要求。

二、旅游地生態安全測評方法

對旅游地生態安全的測度，從各測評方法的立足點看，大致可分為三類:(1)從生態系統中各生態要素與標準狀態的差距來測評;(2)從旅游地生態景觀的空間格局及穩定度來測評;(3)從現有容量與旅游地生態系統的承載力或生產能力之間的差距來測評。

(一)環境影響評價體系

環境影響評價體系(EIA，Environmental Impact Assessments)著眼于旅游地生態安全狀況測評，該方法依照系統思想對旅游地生態環境系統的組成部分進行分解、評價，再對關鍵旅游生態安全影響因子進行測量，其中指標體系的構建是其關鍵[3]。

1.綜合指數法。綜合指數法著眼于整個旅游地生態環境的各個自然關鍵因子，屬于多因子小綜合評價法，其過程為:(1)分析旅游地生態安全變化規律，建立表征各生態安全因子特性的指標體系;(2)確定評價標準;(3)建立評價函數曲線;(4)根據因子的相對重要性賦予權重;(5)將各因子的變化值綜合，得出生態安全測度值。

其代表性的模型為:

ΔE=(Ehi-Egi)×Wi

式中，ΔE為旅游開發前后生態安全變化值;Ehi為開發后因子的質量指標;Egi為開發前因子的質量指標;Wi為i因子的權重。

2.層次分析法。層次分析法(AHP，Analytical Hierarchy Process)的信息基礎是人們對每一層次生態因子相對重要性給出判斷，過程為:(1)建立層次結構，分目標、準則、指標、要素層;(2)構造判斷矩陣;(3)層次單排序;(4)層次總排序;(5)一致性檢驗。層次分析法中，人們常采用P-S-R模型同時考慮自然、社會、經濟等多方面因素，先從層次結構的角度分析旅游活動對區域生態系統的影響，然后再從功能的角度分析旅游活動對區域生態系統內部功能關系的影響，最后再從層次與功能相結合的角度綜合評價旅游活動對生態安全造成的影響。

其代表性的模型為:

P=C/Cs

P= Pij=Cij /Csij

式中，P為旅游地生態安全度;C為實測值(或預測值);Cs 為標準值;i為第i個生態要素;n為生態要素總數;j為第i生態要素中的第j生態因子;m為第i生態要素中的生態因子總數;Cij為第i生態要素中的第j生態因子的實測值(或預測值);Csij為第i生態要素中的第j生態因子的標準值;Pij為第i生態要素中的第j生態因子的安全指數;Wij為第i生態要素中的第j生態因子的權重。

此外，為克服單一數學模型存在的缺陷，在綜合各方法優點的基礎上，人們相繼開發了各種方法相結合的EIA復合評價模型，如模糊綜合評價—層次分析—主成分分析模型、層次分析—變權—模糊—灰色關聯復合模型、AHP-模糊數學評價法[4]等等。

(二)人工神經網絡法

人工神經網絡(Artificial Neural Networks，ANN)是大量簡單神經元聯結而成的非線性復雜網絡系統，以其并行分布處理、自組織、自適應、自學習和健全性與容錯性等獨特性功能引起廣泛關注。尤其在生態信息不完備情況下，在知識處理、模式識別、方案決策等方面，ANN具有很強的能力。其中，BP人工神經網絡是一種常用的數據挖掘分類方法，具有非線性的模式識別、分類、預測、優化、控制等功能。旅游環境質量的許多指標是不能用數值確定的，即沒有明確的邊界，只有評價程度的高低，因此采用BP神經網絡專家系統，為旅游生態安全測度提供了有效途徑[5]，被越來越多生態研究者采用。其過程為:構建網絡拓撲結構;提供訓練樣本;用實測值進行網絡測度;生態安全等級評價等[6]。其代表性模型為:

Qj(t)=fwijxi(t-τij)-Tj

式中，xi(t)為t時刻神經元j接收的來自神經元i的輸入信息;Qi(t)為t時刻神經元j的輸出信息;τij為輸入輸出間的突觸時延;Tj為j的閾值;wij為i到j的突觸連接系數或權重值。f(#8226;)代表神經元傳遞函數，可以選擇傳遞函數為所希望的函數形式——平方根、乘積、lg、ex等，除線性傳遞函數外，其他變換給出的均是累積信號的非線性變化。

(三)景觀生態學方法

景觀生態學方法結合了生態學和地理學相關方法的優點，其研究的主要內容是生態地域內異質土地單元之間的空間結構與功能、生態斑塊隨時間的變化規律等。其指標體系的構建涉及多個維度，如景觀多樣性指數、分維數、均勻度、優勢度、分離度、破碎度、蔓延度等，較為全面的景觀生態學評價體系涉及指標可達五十種以上。在旅游地，景觀生態學方法能夠描述生態安全變化的時間動態和空間累積兩方面特征。旅游地常從景觀結構穩定性、景觀功能效應性、景觀受脅迫性等方面構建景觀生態安全測度指標體系[7]。其代表模型為:

EQ=WiAi /N

式中，EQ為旅游地景觀生態安全;Ai分別為景觀結構穩定性、功能效應性、受脅迫性等方面閾值;Wi為各方面對生態安全的權重。

此外，還可根據旅游地生態特性采用專門指標體系進行針對性的要素安全測度，如以景觀生態格局分析法來測度景區內游步道對生物物種的影響。實際運用中，人們往往將綜合層次分析法、模糊數學法等與景觀生態學方法結合起來使用[8]。

(四)旅游生態承載力測評方法

生態環境承載力( Ecological Carrying Capacity，ECC)方法著眼于在維持旅游地生態安全的前提下，旅游地到底能承受多大的生態壓力。換言之，該方法總體過程為:確定旅游地生態安全承受量或生產量;測算旅游地各類旅游活動的實際承受量或消費量;評估旅游地生態安全狀態。

1.旅游環境容量(TECC)方法體系。旅游環境容量(Tourism Environmental Carrying Capacity，TECC)是指，在自然環境沒有出現不可接受的變化和游客體驗質量沒有降低的情況下，使用一個景點的游客人數最大值[9]。旅游環境容量的最初研究者認為，旅游環境容量主要指旅游地生態環境容量，游憩區域的容量問題主要是指區域生態條件的惡化問題[10]。

旅游地生態環境容量代表模型為:

EEBC=min(WEC，AEC，SEC)

EEBC為生態環境承載力;WEC為水環境承載力(以水面為主要旅游資源，取WEC=污水日處理能力/人均污水產生量);AEC為大氣環境承載力(對于不產生大氣環境污染的旅游活動，可取無窮大;產生大氣污染時，AEC=區域大氣環境容量/人均廢氣產生量);SEC為對產生固體廢棄物的承載力(SEC=固體廢棄物日處理能力/平均每人每天產生固體廢棄物量)。

其計算公式為:

式中，F為擴展性生態容量;n為污染物種類數;Si為自然生態環境凈化吸收第種污染物的數量;Ti為各種污染物的自凈化時間;Qi為每天人工處理掉的第種污染物數量;Pi為每位游客每天產生第種污染物的數量。

受旅游環境容量概念的啟發，美國學者先后提出了可接受的改變極限(LAC)和游客體驗與資源保護(VERP)方法，從游客體驗質量(旅游需求)和生態環境承受能力(旅游地生態供給)兩方面結合來對旅游地生態安全狀況進行測度。LAC用一組指標來對相應地區進行監測，如空氣潔凈度、空氣濕度、道路兩側土壤狀況、優勢動植物營養水平等等。VERP體系比LAC方法考慮到更多的旅游地實際情況，如來自于游客行為、活動種類、活動強度、活動時間及地點等更多方面的影響[11]。 此外，Prato提出了判斷一個環境系統的狀態是否與容量要求相協調的(AEM，Ex Post Adaptive Ecosystem Management)適應性生態系統管理技術和尋求獲得這種協調的MASTEC(Multiple Attribute Scoring Test OfEcosystem Capacity)容量多因素評分檢驗技術[12]，使TECC方法體系內涵不斷豐富，實用性逐漸增強。

2.旅游生態足跡法。旅游生態足跡法(Tourist Ecological Footprint，TEF)由生態足跡法(EF)發展而來，是生態足跡法在旅游業的具體運用。TEF是通過測定一定區域內維持人口(含本地居民和外來旅游人口)生存與發展的自然資源消費量以及吸納人口產生的廢棄物所需的生物生產性土地面積大小，與給定區域的生態承載力進行比較，評估人口對生態系統的影響，測度區域旅游可持續發展狀況的方法。近些年，生態足跡法已成為國內外一批旅游界學者來評估旅游地生態安全及旅游行為對環境影響的主要方法[13~16]。其基本模型為:

TEF=TEFtransport+TEFaccommo+TEFfood+TEFshopping+TEFentrainment+TEFvisiting

旅游生態足跡(TEF)分別由旅游交通生態足跡(TEFtransport)、旅游住宿生態足跡(TEFaccommo)、旅游餐飲生態足跡(TEFfood)、旅游購物生態足跡(TEFshopping)、旅游娛樂生態足跡(TEFentrainment)以及游覽觀光生態足跡(TEFvisiting)組成，是6個子模塊計算結果的總和。

其具體測算公式為:

EF=Nef=N(aai)=N(Ci /Pi)

式中，EF為總的生態足跡;i為消費商品和投入的類型;Pi為i種消費商品的平均生產能力;Ci為i種商品的人均消費量;aai為人均i種交易商品折算的生物生產性土地面積，N為人口數，ef為人均生態足跡。

三、各種旅游地生態安全測度方法的對比

EIA測評體系中，綜合指數法簡明扼要，該評析對象側重于生態安全的自然環境要素，能直接反映旅游地某一自然要素或自然環境總體所處的安全狀態，可以對比測度旅游開發前后旅游地的自然生態位差。由于旅游地生態環境的特殊性，其自然環境要素和旅游開發項目兩者內部各因子之間的生態聯系常常不能準確表現，而且不同類型旅游地又包含了不同的顯性和隱性生態安全影響因素，指標體系建立、權重關系確定等又受測評人員專業背景、經驗和目標等影響，因此構建的綜合評價指標體系有時難免會有失偏頗。AHP法可對單個生態要素(如水體、大氣等)或旅游地區域綜合生態系統進行安全測度，是一種對復雜現象的決策思維過程進行系統化、模型化、數量化的方法，能從層次和功能相結合的角度綜合評價開發活動對旅游地生態安全造成的影響，較好地反映了自然、經濟、資源之間的相互依存關系。但正因如此，涉及多個因子的取舍及其權重關系，其準確性也會受到數據和專家經驗的影響。神經網絡法數據處理能力強大、擬合誤差小、預測靈活、參數調整控制方便、模型建立快捷等優點，適合解決各類旅游地安全測度中信息不完全、分析指標較多、指標非線性關聯難以確立等問題。但其結果的準確性和可操作性首先受到人為設定的標準(教師信號)影響，而標準設定的恰當與否又直接受測評人員自身的經驗影響，因此測評人員的專業水平也尤為重要。

景觀生態學對區域內某種指標生物自然棲息地的變化情況進行研究，能夠以整體的思想審視生態環境的現狀和變化，避免了大量反復的生態調查，是在中國各旅游地現有生態環境基礎數據較為缺失的情況下，進行遠期旅游發展影響評估的好方法[17]。但由于景觀生態學方法的主要評價對象是自然類旅游地，因此較適用于生物物種尤其是植被占優勢的自然類旅游地，如森林、草場等類型的旅游地。

相對而言，旅游生態承載力測度方法體系容易理解和操作。旅游環境容量通過測評水、大氣及污染物等是否超過生態環境容納能力來反映旅游地生態安全程度，它第一次將生態安全與游客數量直接聯系起來。但國內外學者普遍認為，旅游環境容量只能是一個閾值，很難直接表征旅游地生態安全水平，因為旅游環境容量模型缺乏對旅游地生物多樣性、景觀穩定性、旅游建設項目環境影響等方面的深入探討[18]。此外，旅游環境容量直接受制于旅游地生態環境性質，普適性不強，還受到旅游規劃水平、旅游管理水平等“軟”要素影響[19]。但該方法簡單，可操作性強，可用其來簡易測評目前各類非都市型“純”旅游地承受的生態壓力。LAC和VERP作為旅游環境容量方法的發展，融合了自然環境、游客、社區、管理者等各種利益相關者的訴求，該方法常被運用于以自然類旅游資源為主體的旅游地。旅游生態足跡法則從資源消耗和供給的角度，提出“可持續性”的解釋和測度方法，容易理解也更加簡便，不需要很多專業技能[20]，并能給出一個關于整個旅游行為所引起的生態消耗的清晰描述，甚至能從旅游產品分類的角度對生態安全作一個明晰的測度[21~22]。但由于任何旅游區域都不是一個封閉的系統，與外界有物質流和能量流交換，對那些開放度較高的旅游地而言，用生態足跡模型分析旅游容量要考慮外地物質和能量輸入，而外地輸入量具有較大的彈性空間，因此作為一個區域旅游承載力的極限值難以準確界定。從各類旅游地看，該方法較適用于范圍較大、游客消費鏈完整的旅游地生態安全測評。

旅游地生態安全與一般的區域生態安全相比，既有共性又有自身特殊性，把握其特殊要求是確定測度方法的基本前提。旅游地生態安全測度涉及自然環境、社會、經濟等多方面影響因子，實際操作中，不能片面斷言何種測評方法最適合或最不適合，需根據測評對象的實際情況及測評目標對各種測評方法進行優選。

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[責任編輯 陳鳳雪]