GIS在旅游研究中的應用進展

楊金華1,,章錦河1,陸 佩1,周伊萌,李克強

(1.南京大學 地理與海洋科學學院,江蘇 南京 210023;2.衡陽師范學院 城市與旅游學院,湖南 衡陽421002)

1 引言

GIS(Geographic Information System)是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統,是分析和處理海量地理數據的通用技術。隨著GIS的蓬勃發展,近年來GIS又被稱為“地理信息科學”(Geographic Information Science)。其概念和基礎是地理和測繪,技術支撐是計算機技術[1]。GIS的跨學科研究發展迅猛,已深入到地理學、計算機科學與技術、測繪科學與技術、電氣工程、教育學、法學等多個學科,并衍生出多個交叉學科主題,在測繪科學與技術、資源與環境、災害與應急響應、經濟與社會發展、衛生與生命健康、規劃與區域設計等領域得到廣泛應用,成為當今信息社會不可或缺的重要組成部分[2]。中國地理信息系統發軔于20世紀80年代初,比國外起步晚。中國科學院遙感應用研究所地理環境信息研究室的成立,揭開了我國地理信息系統研究與應用的序幕。30多年間，GIS歷經了準備、起步、應用推進和產業化推進4個階段,現正邁入創新跨越發展新階段,向國際先進行列邁進[3]。

自20世紀80年代以來,GIS已在旅游研究領域出現。新時代我國旅游業正逐漸由旅游大國走向旅游強國,成為滿足人民美好生活需求,促進新型城鎮化、鄉村振興、城鄉發展的重要途徑[4],是一項幸福產業。信息化已經成為經濟社會發展的顯著特征,旅游業發展越來越離不開信息技術的支撐。以GIS為基礎和代表的地理信息技術,為旅游出行和旅游研究提供了極大的便利，因此加強地理信息科學與旅游科學的跨學科交叉研究,是旅游研究的現實需要和時代要求。

GIS作為一種不斷融合發展的先進技術手段,近年來在旅游研究中的應用相當廣泛,是一種行之有效的技術手段。但也有一些新現象和新問題值得思考,如GIS在國內外旅游研究中的應用有無顯著差異；GIS在旅游研究中適用于哪些領域并發揮了哪些功能；GIS如何更好地與旅游跨界融合,推動研究問題的深化；旅游研究中的“大數據”與“小數據”如何揚長避短、優勢互補等。目前國內已有的相關研究僅對10年前GIS在國內旅游研究中的進展進行了綜述[5],國外學者Singh對GIS在旅游決策方面的應用進行了綜述[6]。總之,GIS在國內外旅游研究中的應用仍然缺乏全面與系統的總結。

基于此,本文通過對CNKI的中文核心期刊數據庫、Web of Science核心合集外文數據庫中的相關文獻進行梳理、分析和反思,旨在掌握當前GIS在國內外旅游研究中的進展,為下一階段的深入研究提供參考。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

為提高文獻的典型性和代表性,本文以CNKI中文核心期刊論文數據庫和Web of Science核心合集外文數據庫中的期刊論文為數據來源。具體操作方法為:以“GIS、旅游”為主題詞,在中國知網CNKI進行核心期刊論文檢索,通過閱讀標題和摘要,剔除目錄、征文、通知等無關論文后,共獲得1997—2018年176篇中文核心期刊文獻。同樣,以“GIS、tourism”為主題詞對Web of Science核心合集外文數據庫進行檢索,得到811篇文獻,篩選article、review兩類文獻后,共獲得1994—2018年512篇外文期刊文獻。中外文獻數量總計688篇。從論文數量年際變化來看,2008年之前增長緩慢,2008年之后增長迅速,2017年后又有所減緩,總體呈現指數增長趨勢(圖1)。

圖1 論文數量年際變化

2.2 研究方法

由于在兩大數據庫中檢索到中外文獻數量較多,為提高分析效率和準確性,本文借助NoteExpress 3.2進行文獻輔助分析(主要應用于文獻歸納整理和導出統計),并運用CiteSpaceV軟件和CNKI知網平臺進行文獻計量可視化分析,以找出研究的熱點。在軟件繪制的關鍵詞共現圖譜中,每一個節點代表一個研究主題,節點越大,代表該主題下文獻量越多,即為熱點。

3 結果與分析

3.1 期刊來源與關鍵詞共現網絡分析

從刊文數量降序排列來看(表1),外文期刊排名前5位的是:Sustainability、AppliedGeography、TourismManagement、Ocean&CoastalManagement、LandUsePolicy;中文期刊排名前5位的是:《測繪科學》、《資源開發與市場》、《測繪通報》、《經濟地理》、《資源科學》。

表1 國內外期刊刊文數量統計

按照關鍵詞聚類方法,本文得到文獻計量可視化的分析結果，發現GIS在國內研究中的應用主要集中在地理(旅游)信息系統、旅游資源開發、空間結構與分布、生態旅游等4個方面(圖2)而GIS在國外旅游研究中的應用主要集中在地理信息系統、公眾參與地理信息系統、輔助決策、鄉村景觀、鄉村聚落、氣候變化、時空分析、生態系統服務等8個方面(圖3)。

圖2 GIS在國內旅游研究中的關鍵詞共現網絡分析

3.2 重點研究領域分析

通過對688篇國內外文獻進行分析,發現目前GIS在旅游研究中的應用可歸納為8個領域,分別是：旅游信息化、旅游空間結構、旅游規劃與開發、生態旅游評價、旅游預警、旅游交通、旅游制圖、旅游大數據的采集與分析。國內與國外比較來看,GIS技術在旅游信息化、旅游空間分析、旅游規劃與開發方面的應用研究都非常普遍,國外對生態旅游比國內更為關注,成果更突出。總體來看,國內外研究進展是基本同步的。

圖3 GIS在國外旅游研究中的關鍵詞共現網絡分析

旅游信息化研究:GIS在旅游信息化方面發揮了重要作用,研究成果較多,主要有:①旅游信息系統研究。旅游信息系統設計多年來一直是研究重點,研究尺度由大到小,包括省市、景區和社區等。陳菁對福建省旅游信息系統建設進行了研究[7];龍毅等以南京市為例,對我國城市智慧旅游與旅游信息化建設進行了探討[8];楊曉梅等以蘇州的5A級、4A級旅游景區為例,對智能化應用進行了示范[9];周忠寶提出建設面向社區服務的旅游地理信息系統。除旅游信息系統的開發研究之外,Chang對用戶的旅游信息搜索行為進行了分析,認為有用性和趣味性是提高交互水平的關鍵因素[10]。②旅游信息可視化研究。亢大麟以陜西省入境旅游人數為例,分析了旅游統計數據的可視化表達;李鵬等提出了旅游資源普查、評價與可視化系統的建設思路,將GIS系統順利移植到LBS平臺中,結合網絡地圖、高分辨率遙感影像和GPS技術,實現網絡環境下旅游資源數據自動建庫、統計、評價、可視化等服務[11];Noguera設計了一種移動推送系統,基于3D地圖的界面,可根據游客的位置和需要,實時推送旅游景區及相關資訊[12]。③旅游標記定位的功能。張自川等根據GIS的空間數據處理與GPS的精確空間定位能力,提出了一種基于GIS與GPS集成的游客調查方法[13];Brabyn等利用互聯網上圖片的位置、方位等標記信息,對新西蘭的景觀類型進行了評價[14]。④旅游教育的信息化研究。如建立旅游地理學實習模擬系統,提升旅游教學效果[15]。

旅游空間結構研究:GIS在旅游空間結構方面同樣應用廣泛,主要體現在以下幾個方面:①空間的集聚與擴散程度分析。李明等從可達性視角對江蘇省旅游吸引物的集聚程度進行了分析[16];劉陽研究發現雖然我國大陸地區國際旅游總體聚集趨勢在持續下降,但在大尺度的宏觀區域上仍體現出較強的集聚力[17];García-Palomares對歐洲雅典、巴塞羅那、柏林、倫敦、馬德里、巴黎、羅馬和鹿特丹8個旅游城市景點照片分享服務的位置信息進行了分析,計算得出空間密度的差異性[18];Lee運用GIS和網絡分析方法對韓國43個村莊鄉村旅游設施的集聚程序進行了分析,從而判斷鄉村旅游分布的合理性[19]。②旅游產業的空間關聯分析。楊光明等運用數據包絡分析法(DEA)和GIS的空間分析功能,揭示了旅游扶貧在空間上具備的聚集效益和區域間的差距[20];鐘敬秋等結合DEA、GIS及典型相關分析方法,對遼寧省14個地級市旅游業效率的時空演變及其驅動因素進行了分析,發現各城市旅游業效率水平差異明顯,但整體差異呈顯著減弱趨勢[21]。③旅游時空演變分析。熊杰等采用GIS空間分析、不均衡指數、核密度指數等方法對我國紅色旅游景點的時空分布特征進行了分析,發現紅色旅游景點空間分布屬于集聚型,集中分布在10個省份,形成了6大聚集區[22];干青亞等以我國長三角16個城市為例,結合社會網絡分析法與空間可視化技術,對城市群旅游流網絡演化進行了分析[23];薛華菊等運用Theil指數、ESDA-GIS、規?！|量耦合矩陣和相關分析,對我國入境旅游流質(ITFQ)時空演進模式及影響因素進行了分析,發現我國區域ITFQ總體發展水平不高,空間分布上形成了以環渤海、長三角為核心的核心—邊緣格局[24]。

旅游規劃與開發研究:GIS在旅游規劃與開發方面的應用主要體現在:①公眾參與地理信息系統(Public Participation GIS,PPGIS或Participatory Geographic Information System,PGIS),被世界各地用來作為一種技術或工具,也作為一項有效的參與式規劃支持系統,在國內外區域規劃、國家公園規劃、景觀規劃、社區規劃等方面有著廣泛的應用。為了更好地了解厄瓜多爾當地社區和土著居民如何使用森林并促進其管理,Delgado-Aguilar在Sumaco生物圈保護區(厄瓜多爾中部的Napo省)利用參與式地圖完成了對生態系統的空間評估[25];Alexander以非洲北博茨瓦納的Chobe社區為例,通過居民與權利部門的反復充分磋商,進行了參與式繪圖,協調了各方利益,達成包容性共識,最終制定出土地利用規劃方案[26];Garcia通過綜合運用定性和定量、公眾參與地理信息系統的方法,對西班牙加泰羅尼亞的河流景觀走廊進行了研究,發現主要的積極因素是旅游娛樂、文化遺產和怡人風景,負面因素是雜亂和污染,認為理解利益相關者最注重的景觀價值和偏好,有助于識別潛在沖突,并使河流景觀管理和恢復得以實現[27];Jeong基于地理信息系統(GIS)和多標準決策分析(MCDA)的混合模型,采用模糊的DEMATEL方法,服務于鄉村旅游地住宅規劃[28]。②GIS在旅游資源分析與評價方面的應用。國內學者運用GIS技術對海南省、安徽省、福建省、陜西省、重慶市、南京市、深圳市等地的旅游資源調查進行了輔助分析,如李鵬等將GIS格網化與旅游資源評價模型相結合,形成了從標準化的旅游資源采集、評價到空間識別的集成技術方法[29];王昕基于GIS技術,以全國152項A級黑色旅游景區為研究對象,發現黑色旅游資源在空間上表現為強凝聚分布[30]。③旅游市場分析。梁偉等基于Web和GIS對陜西國內旅游客源市場進行了預測[31];Albuquerque基于GIS技術,對葡萄亞阿瓦羅地區在旅游開發和營銷戰略的制定進行了研究[32]。④旅游選址布局研究。高峻等以廣東省南昆山為例,利用ArcGIS軟件平臺中的ArcMap、ArcScene等組件,借助多種空間分析模塊,對度假村的選址進行了評價[33];Kang指出當前社會網絡分析方法在旅游景區中的研究較少,運用錨點理論(anchor-point theory),并綜合社會網絡分析與GIS空間分析方法對韓國首都首爾進行了實證研究,指出該方法可為旅游景點布局與組織、旅游目的地規劃與開發提供決策支持[34]。

生態旅游評價:GIS在國內外生態旅游評價中的應用主要體現在:①旅游經濟價值評估。Chen等以我國東南部的浙江省天臺縣為例,利用GIS收集數據,構建農產品、森林產品和旅游服務三個維度的空間分析技術框架,繪制了生態系統服務的經濟價值圖[35],土地利用變化會對關鍵的生態系統服務和經濟產生負面影響;Grêt-Regamey以阿爾卑斯山區為例,通過將與經濟估值方法相關聯的模型集成到地理信息系統(GIS)平臺中,分析人類發展場景和氣候場景對這些生態系統服務價值的影響,研究發現城市擴張和旅游基礎設施發展對優美的風景和棲息地產生了負面影響,這些影響超過了長期發展帶來的好處[36]。②生態旅游景觀綜合評價。Leman對馬來西亞蘭卡威(Langkawi)地區土地利用規劃的環境敏感性進行了綜合評價[37];李會琴運用RS和GIS方法對黃土高原環境脆弱區的生態旅游適宜度進行了評價[38];Chaplin通過比較1999—2011年的陸地衛星圖像,評估了旅游業對尼泊爾安納普納地區森林覆蓋的影響,發現該地區總體森林面積減少了8%,旅游業對森林產生了負面影響[39];Boori采用多年的陸地衛星成像(1991年、2001年和2013年)評估了旅游業發展對捷克山地區域土地覆蓋的影響,確定了土地覆蓋變化的速度和范圍[40]。③生態旅游適宜性評價。周秋文等基于GIS和神經網絡方法總結了生態旅游資源、環境承載力、旅游基礎條件、當地社會經濟狀況4個影響生態旅游適宜度的因素,構建了一套完整的區域生態旅游適宜度評價方法,并將川西高原生態旅游適宜度分成高適宜、中適宜、低適宜、不適宜4個等級[41];董威借助RS和GIS技術對旅游開發項目的生態環境進行了評價[42];邱粲參照人體舒適度指數等級標準,對山東省各地區實際地形下分辨率為1km×1km的旅游舒適度進行了精細化估算與評價[43];Nino等借助衛星數據,以埃塞俄比亞的Munessa Shashemene森林及其周邊地區為例,在GIS環境中設計了一種適宜性模型,對生態旅游開發的潛力進行了評價,并對生態旅游潛力進行了4種不同程度的劃分[44]。

其他領域的應用研究:GIS在旅游研究中其他領域的應用主要體現在:①旅游災害預警,如對地中海自然保護區火災的防控[45],對南非旅游區疾病的防控[46],對旅游景區滑坡、突發事件的防控[47-49]。②旅游交通,國內在旅游線路通達性分析[50]、旅游交通網絡分析[51]等方面的研究較多。③在旅游制圖方面的應用[52,53],GIS有著天然的優勢。④大數據的采集與分析。隨著網絡技術尤其是移動互聯網技術的發展,大數據與我們的生活關系越來越密切。Salas-Olmedo通過分別獲取Panoramio、Foursquare、Twitter三個網站上的觀光、消費、住宿類大數據,分析了城市游客的數字足跡,認為僅用一個數據源來分析城市中的游客是不夠的,應采用多種方式進行補充[54]。

3.3 GIS技術在旅游研究中的功能與反思

通過上述分析發現,GIS作為一種信息化工具,在旅游研究中應用廣泛,扮演著重要角色。從GIS發揮的具體功能來看,主要體現在旅游信息檢索、旅游空間分析、旅游輔助決策、旅游信息輸出、旅游應急處理等方面:①旅游信息檢索。GIS支撐下的旅游信息系統可為科研人員、旅游者和管理行政管理部門提供各種旅游數據。一是信息介紹與查詢[55]。可方便地展示集文字、圖像、動畫、語音等于一體的資料,同時快速查詢旅游地食、住、行、游、購、娛等方面的信息;二是地圖檢索與導航?？稍谑謾CAPP或專門的旅游網站上查詢了解所需要的旅游地圖信息,并根據需要設計出游路線。出于研究需要,科研人員可從數據庫中方便地獲取數據并轉化為可用的信息,從而分析游客數量、結構特征、消費習慣、興趣愛好等特點。②旅游空間分析。GIS有強大的空間分析功能,空間分析在旅游研究中的應用主要體現在:一是對旅游地圖的空間分析技術,如GIS中的緩沖區分析[56,57]、疊加分析、地學圖譜方法;二是空間模擬分析,如空間相互作用理論中的威爾遜模型[58]、空間價格競爭模型、空間擇位模型等在旅游區的應用;三是基于地理信息的空間分析或稱空間信息分析。③旅游輔助決策。以GIS為技術支撐搭建旅游信息平臺,通過輸入相關數據,借助旅游區環境容量模型、旅游需求預測模型、開發條件模型、旅游效益模型等評價方法,可實現旅游市場預測、旅游輔助決策功能,從而為旅游規劃與開發、旅游產業發展、旅游行業管理提供智力支持。④旅游信息輸出。以GIS為基礎的旅游信息系統具有很強的編輯功能,可方便地進行數據庫維護與更新,提高工作效率,避免人工操作的繁瑣工序。同時,可為用戶方便地輸出各種專題地圖,如旅游美食地圖、旅游景點地圖、旅游廁所地圖、旅游購物地圖、自駕車旅游地圖,滿足游客個性化的需求;還可借助于GIS技術,對景區實景進行三維建模,制作成虛擬的現實產品,實現景區景點的數字化呈現和網絡化傳播。⑤旅游應急處理。互聯網技術的發展使地理信息技術得到了前所未有的發展和廣泛應用,地理信息計算呈現出計算速度快、運行效率高、應用多樣化的發展特征[59]。通過運用系統工程和信息科學的理論與方法,可綜合和動態地獲取、存儲、管理、分析和應用旅游地理信息,在宏觀分析中優勢明顯。如可對旅游地實施全面實時的監控,及時掌握和發布相關信息,以應對旅游擁堵、旅游災害、公共突發事件等,做出及時有效處理。

GIS在旅游研究中也存在不少問題,值得深刻反思。近年來,盡管GIS技術發展快、應用廣,但與旅游研究相互融合的廣度與深度仍顯不足,需要進一步深入和拓展。具體表現在部分研究采用的方法欠科學、重點研究領域薄弱、研究對象相對局限:①研究采用的方法欠科學。目前部分研究仍側重于基礎知識介紹和簡單的理論推演,沒有取得實質性的進展和作用。尤其是通過對比國內外的文獻資料,GIS在國內旅游研究中表現出簡單泛化、低層次應用,不考慮研究的適宜性。如在“大數據時代”,實際應用中要處理好“大數據”與“小數據”的關系。GIS在“大數據”分析方面優勢明顯,但“小數據”也有不可替代的自身優勢。如“大數據”重預測、重相關、重感知,適用于大尺度的空間行為研究,而“小數據”重解釋、重因果、重精確,特別適合對旅游個體和特定群體的深度研究。②重點領域研究有待加強。GIS作為一種手段,在旅游研究中的功能相對單一,主要集中在地理信息采集、旅游制圖、旅游空間分析、旅游生態評價等方面。旅游業是新興技術融合發展的產業,GIS應順應新時代發展要求,加強在旅游信息化系統設計、旅游決策支持、旅游災害預警、旅游智能化等領域的專項研究,更好地服務旅游者、旅游企業、旅游行政管理部門,為提升旅游服務和旅游體驗貢獻力量。③研究對象相對局限。旅游者、旅游資源和旅游業是旅游活動的三個基本要素,旅游者是主體,旅游資源是客體,旅游業是媒介。從國內外GIS在旅游中的研究成果來看,對國家公園、森林公園、自然保護區、城市旅游、鄉村旅游等旅游活動客體進行的案例研究較多,而對旅游活動的主體、旅游活動的媒介研究相對較少。從方法和學術貢獻來看,不同案例地之間的重復性研究較多,創新性研究少。

4 結論與不足

GIS作為一種新興技術,利用其空間數據采集、存儲、管理、分析、顯示等優勢,在國內外旅游研究中應用越來越廣泛,并發揮著重要作用。分析發現,GIS在旅游研究中主要應用于旅游信息化、旅游空間結構、旅游規劃與開發、生態旅游評價等領域,發揮著信息檢索、空間數據分析、輔助決策、信息輸出、旅游應急處理等方面的功能。GIS在國內外旅游研究中的應用無顯著性差異。同時,發現存在重復性案例研究多,開創性研究少;方法應用欠科學,重點領域研究待加強;對旅游客體研究多,對旅游主體和旅游媒介研究少等問題。總體上來看,GIS在旅游研究中的方法應用與GIS在旅游行業中的實踐還有差距,GIS服務旅游研究還有很大的探索空間。

本研究的主要貢獻在于對GIS在國內外旅游研究中的應用進行了回顧和反思,總結了現階段研究的特點和今后研究中需要注意的問題。本文選取的文獻為主題同時滿足“GIS”和“旅游”的國內外期刊論文,盡管質量較高(核心期刊),具有典型的代表意義,但由于數量有限難免有疏漏,可能忽略一些有價值的成果。今后有必要加強文獻動態跟蹤,以便全面掌握研究態勢。