基于狀態空間模型的“一帶一路”遺產廊道生態旅游承載力研究

李 暉

王巍靜

張 裕

華翊伶

李亞東

近年來，隨著“一帶一路”主體框架的構建，國內外學者從經貿、政策、交通、物流、戰略和能源等方面展開了大量研究[1-2]，卻在一定程度上忽視了“一帶一路”是在原有古驛道網絡基礎上所構成的遺產廊道體系，其既是因古代物資交易而產生的運輸通道，也是中國各民族以及周邊國家自古以來文化交往和融合的走廊，具有無與倫比的世界文化遺產價值和無可比擬的生態價值[3]。生態旅游強調自然環境和人文環境的保護[4]，因此圍繞線性文化遺產的保護與生態旅游等活化利用研究越來越受到國際文化遺產保護領域的重視[3，5]，但缺乏從生態旅游承載力角度對線性文化遺產進行的定量研究。遺產廊道生態旅游承載力指在一定時期內，遺產廊道的文化與自然環境現存狀態能夠保持生態系統的自我調節能力，在保持資源與環境承受能力的條件下，它所能承受的旅游開發的強度極限值[6]。承載力評價對于遺產廊道的可持續保護和利用具有重要作用。

在生態旅游承載力研究方面，國外采用適宜性評價方法構建了生態旅游適宜性評價模型[7]，并用于評估美國國家公園的旅游環境承載力[8]；通過仿真模型對公園的旅游承載力進行預測[9]，實證檢驗了旅游業承載力的多標準評估模型(MCE)[10]；或基于DPSIR模型構建了生態旅游承載力模型[11]；認為游客承載力計算模型中應當加入時間和空間維度[12]。國內研究重點討論了生態旅游承載力的內涵[13]，以及承載力理論在景觀規劃中的運用[14]，將生態旅游承載力視作一個包含生態、經濟、社會等子系統的綜合系統[15]，通過狀態空間法將眾多子系統整合為生態旅游承載力系統[16]；針對草原生態系統、濕地生態系統、風景區及森林公園等實證研究生態旅游承載力評價指標體系[17]。遺產保護不再是只針對單一遺產的研究，而是變得更加系統化、網絡化[18-19]。綜上所述，國內外對生態旅游承載力的研究從定性到定量不斷加深，內容涵蓋廣泛；但在生態旅游承載力的研究中多關注經濟和生態視角，幾乎沒有結合文化遺產保護，特別是線性文化遺產保護的研究。

承載力的評價方法主要包括凈第一生產力計算模型[20]、能值分析法[21]、生態足跡法[22]、數據包絡分析DEA-Tobit模型[23]、狀態空間法[24]、系統動力學法[25]，以及生態系統健康分析法[26]等，可以看出單因子的承載力研究已經不能適應發展的需求，在多學科融合的背景下，人口、經濟、環境和資源等多因子多層次的綜合研究成為各類評價模型的目標。而狀態空間[27]是歐式幾何空間用于定量描述系統狀態的一種有效方法，通常由表示系統各要素狀態向量的三維狀態空間軸組成。作為承載力評價體系的框架基礎，主要用于區域承載力的定量化研究，通過構建生態、人文、社會多因素的評價體系，選取充分反映特點的指標，因地制宜地對遺產廊道的生態旅游承載力進行空間上的描述，對遺產廊道保護格局的構建和維持廊道區域的可持續發展具有指導意義。

1 研究方法

本研究選擇狀態空間模型構建生態旅游承載力評價指標體系，對文化遺產廊道普洱“茶馬古道”生態旅游承載力的空間分異做定量的實證研究，綜合使用主成分分析法和變異系數法確定各指標權重。分別計算生態環境、旅游資源和社會經濟3個子系統的承載能力，再根據結果計算生態旅游承載力。

1.1 子系統承載力計算方法

生態環境、旅游資源和社會經濟3個維度下現狀點與原點構成的向量分別為B1、B2、B3；理想點與原點構成的向量分別為B1*、B2*、B3*。以生態環境彈性力為例，其現狀值和理想值的計算公式分別為：

式中，|B1|為生態彈性力現狀值，n為評價要素個數，wi為第i個承載力要素狀態軸的權重，xi為第i個承載力要素的現狀值；|B1*|為生態彈性力理想值，n為評價要素個數，wi為第i個承載力要素狀態軸的權重， 為第i個承載力要素的理想值。

1.2 生態旅游承載力計算方法

在生態環境、旅游資源和社會經濟3個狀態軸構成的生態旅游承載力模型中，根據上一步的計算結果，確定現狀值狀態點和理想值狀態點，得到現狀值向量ETCC和理想值向量ETCC*，以及向量的模|ETCC|和|ETCC*|。計算公式分別為：

式中，|ETCC|為生態旅游承載力現狀值，Wi為第i個評價維度狀態軸的權重，Xi為第i個評價維度的現狀值；|ETCC*|為生態旅游承載力理想值，Wi為第i個評價維度狀態軸的權重， 為第i個評價維度的理想值。

|ETCC|與|ETCC*|的比值為生態旅游承載力水平。設置10%的容差進行評價，當比值大于1，承載力水平高，系統對生態旅游活動的支持能力強；當比值等于1，承載力水平中等；當比值小于1，承載力水平低，說明旅游環境系統能夠承受的生態旅游活動強度較弱。

之后綜合運用GIS分析技術處理各類指標數據，即空間數據內插法、水文分析法和成本分析法。基于Fragstats軟件和生態風險評價模型，評價區域自然災害風險度；基于夜光燈空間分析技術，評價并空間化區域經濟發展狀況；最后基于GIS和Excel軟件將各類數據空間化，反映生態旅游承載力空間分異情況。

2 研究區概況

“茶馬古道”是自唐代起至民國期間，漢、藏之間因茶、馬、鹽等物資交易而產生的商道，它以馬幫為主要運輸方式延伸向中國內地、南亞和東南亞，是我國古代西南地區重要的交通系統，也是重要的文化傳播網絡[3]，與“五尺道”“鹽馬古道”等古驛道共同構成南方絲綢之路文化遺產廊道，屬于“一帶一路”的重要組成部分。普洱“茶馬古道”線路豐富，多元化的文化遺產分布在古道穿越區域，數量大、歷史價值高。境內的“茶馬古道”以寧洱地區為中心呈輻射狀，并由東、西、南、北4個方向的“茶馬古道”通往北京、西藏等地區，以及印度、緬甸、泰國等國家。現今“一帶一路”主體框架中的“孟中印緬國際經濟合作走廊”就是在此基礎上構建起來的。其多元并存的宗教文化、古樸神秘的原生性文化、民族遷移融合的通道文化，以及中外聞名的普洱茶文化，使普洱“茶馬古道”擁有較大的生態旅游潛力，而生態旅游承載力的大小及其空間分布將對該區域的可持續發展起到重要的指導作用。

圖1 狀態空間模型

3 生態旅游承載力評價體系構建

3.1 評價框架的構建

根據狀態空間法測度區域承載力的基本思路[24-25]，結合“茶馬古道”文化遺產的生態、文化、經濟、社會和環境背景，將狀態空間模型中的三維軸界確定為生態彈性力軸、旅游資源支持力軸和社會經濟支持力軸(圖1)。

三維狀態下，作為載體的生態彈性力軸表征“生態旅游系統”中的生態旅游環境，旅游資源支持力軸表征“生態旅游系統”中的生態旅游資源，社會經濟支持力軸表征“生態旅游系統”中的生態旅游者和生態旅游業，三者共同構成了承載力系統的3個軸；A、B、C 3個點可分別表示一定時間內“茶馬古道”的不同承載狀態；人類社會經濟活動、生態環境狀態以及不同的旅游資源組合都會造成區域承載力差異，如圖中的D、E代表不同資源組合下的區域承載力。進而構建普洱“茶馬古道”生態文化遺產廊道的生態旅游承載力評價框架，構建流程如圖2所示。

3.2 生態旅游承載力指標體系

為全面描述系統特征，本研究在分析各類可持續發展指標體系的基礎上，利用層次分析法將普洱“茶馬古道”生態旅游承載力評價指標體系分為4個層次：1)以普洱“茶馬古道”生態旅游承載力為最高目標的“目標層”；2)以“生態環境彈性力”“旅游資源支持力”和“社會經濟支持力”為子系統的“要素層”；3)“準則層”標志著3個子系統生態旅游承載力的內部準則，代表子系統特征，是衡量3個子系統的原則和方法；4)“指標層”是“準則層”表述領域的直接反映，也是進行量化的最底層元素。構建的指標評價體系如圖3所示。其中，指標層中各類指標要素的確定分為以下3類。

1)生態環境彈性力類指標。

為更加全面表征區域生態環境彈性力狀態，引入生態環境壓力類指標，重點討論研究區域內的自然風險因素，即以自然變異為主造成生態系統破壞的事件或現象[27]。確定普洱市內自然生態的自然風險源主要包括地震、旱災、洪澇和土壤侵蝕4類。

2)旅游資源支持力類指標。

按照不同價值將普洱“茶馬古道”物質文化遺產和非物質文化遺產分級、分類，表征其對游人的吸引力程度，價值越高、具備高品位則吸引力越大、生態旅游體驗層次越高。采用可達性指標反映資源和自然類遺產對旅游活動的支持能力；采用旅游設施支持力指標表征區域旅游資源設施對生態旅游的支持能力。

3)社會經濟支持力類指標。

從與地區經濟發展相關的經濟發展水平、與地區旅游業發展相關的第三產業支持力，以及與“茶馬古道”文化品牌發展相關的茶產業支持力3個方面，表征研究區內資金支持狀況；通過統計研究區內住宿、交通2個方面的信息，表征基礎設施對旅游的支持能力；通過各縣(區)接待游客總數來反映游客接待能力。

4 遺產廊道生態旅游承載力評價

4.1 子系統計算

分別對生態環境彈性力、旅游資源支持力和社會經濟支持力3個準則層下的各項指標進行計算，并采用自然斷點法在圖紙上對各子系統進行空間分異表達。

4.1.1 生態環境彈性力計算

基于ArcGIS柵格計算工具，疊加相應標準化成果并賦予對應權重，獲得生態環境彈性力空間分異結果(圖4)。總體而言，生態彈性力最高的區域集中在西南部的西盟縣、孟連縣和瀾滄縣，景谷縣、江城縣次之。

4.1.2 旅游資源支持力計算

旅游資源支持力空間分異結果如圖5所示。可以將普洱市高旅游資源支持力的區域以瀾滄江為界，分為東西兩大片區，東西兩片區之間可達性弱，僅省道309跨越瀾滄江連接兩片區。

4.1.3 社會經濟支持力計算

社會經濟支持力空間分異結果如圖6所示，可以看出社會經濟對生態旅游活動支持力最大的區域位于思茅區，在城鎮中心達到最高值；其次是景谷縣，主要影響因素是其高經濟支持能力。

4.2 生態旅游承載力計算

4.2.1 承載力水平評價

根據公式(1)計算出生態環境彈性力、旅游資源支持力和社會經濟支持力3個準則層的理想值分別為0.312、0.323、0.081；根據公式(2)計算出生態旅游承載力的理想值為0.154。

圖2 生態旅游承載力評價框架構建流程

圖3 生態旅游承載力評價體系

圖4 生態環境彈性力空間分布

圖5 旅游資源支持力空間分布

圖6 社會經濟支持力空間分布

圖7 生態旅游承載力空間分布

圖8 “茶馬古道”生態旅游承載力空間分布

其中，社會經濟支持力總體較高，60.3%處于理想狀態；旅游資源支持力中等，80.9%呈低承載力水平；生態環境彈性力總體較低，僅11.7%超過或處于理想狀態。根據統計結果可知，普洱市生態旅游承載力總體較低，85.9%屬于低承載水平，僅14.1%處于或超過理想狀態。

4.2.2 承載力等級評價

為更清晰地表達現實承載力的空間分異，按照增大級間方差、減少級內方差的原則，采用自然間斷點分級法[24]將承載力現狀值分為強承載、較強承載、中等承載、較弱承載和弱承載5個等級，根據前文的計算結果，可繪制出生態旅游承載力現狀空間分異圖(圖7)，對承載力現狀進行評價。

由圖7可知，思茅區大部以及西盟縣、孟連縣、瀾滄縣部分區域具備強承載力；而墨江縣周邊，以及景東縣北部、西部和東部周邊區域承載力最弱。

4.2.3 “茶馬古道”遺產廊道評價

以上文普洱市域內“茶馬古道”生態旅游承載力空間分異結果為基礎，整合“茶馬古道”遺產廊道以及廊道保護區的劃定研究[3]，對“茶馬古道”遺產線性分布區、廊道保護區內的生態旅游承載力空間分布情況進行分析(圖8)，可知思茅區內的“茶馬古道”遺址因旅游資源支持力和社會經濟支持力較高，生態旅游承載力最高，并形成連片的空間格局；寧洱縣內的“茶馬古道”遺址等生態旅游承載力較高，但周邊區域承載力中等，呈現分散格局。

從區域層面分析遺產廊道保護區與生態旅游承載力分布的空間關系(圖9)，可知思茅段、景谷段、孟連—瀾滄段遺產廊道具有強生態旅游承載力，呈現連片趨勢，與古茶園、古佛寺建筑群等文化遺產集中區域形成整片高生態承載力區域。較高承載力區域集中在廊道景谷段、寧洱段、思茅—瀾滄段，以及孟連段小部分區域，整體格局較分散，部分區域與古茶林、自然保護區、古渡口、熱帶雨林區以及古茶山區域連接緊密、成片分布，形成較大連片格局。瀾滄縣北部、江城縣西部、寧洱縣大部以及墨江縣南部和西南部為承載力中等區域；普洱市東部無量山山脈、哀牢山山脈區域受生態環境條件影響分布的特征明顯，為較弱承載力分布區。弱承載力區域主要在景東縣北部及西部區域，分布有哀牢山國家級自然保護區和無量山國家級自然保護區，生態敏感而脆弱，對景東遺產廊道保護區北段有較大影響。

圖9 不同等級生態旅游承載力空間分布

4.3 “茶馬古道”遺產廊道活化利用對策

普洱“茶馬古道”自然文化遺產廊道的生態旅游開發應以承載力評估為基礎，確定不同層次和強度的保護和開發方式。既要進行區域性、整體性的規劃和設計，建立單個遺產點與文化線路之間的聯系；還應進行分區、分段、分點的自然文化遺產旅游產品挖掘，開發差異化產品，體現文化線路中景觀與文化的多樣性。

對于高生態旅游承載力區域，主要需加強、改善遺產解說系統，提高闡釋品質。此外，需完善高品質旅游設施的建設，應將其對生態環境和景觀的影響降至最低。較高生態旅游承載力區域具有較大的生態旅游開發潛力，但在開發過程中應注重與高承載力區域自然文化景觀的互補，注重與相鄰區域的共生性、線路布局的舒展性，以及資源環境的節約性。中等生態旅游承載力區域需要針對文化遺產分布集中區域進行承載力的提升，同時加強生態環境的監測與保護。較弱及弱生態旅游承載力區域應嚴格控制生態敏感區的旅游活動開展，限制游客人數；重點開展高層次、專項性的生態旅游活動，活動內容應是以“求知”為目的的科學“考察”和“研究”；應盡量減少旅游設施的建設和旅游活動的開展，以連通文化路線上的各遺產點，強調線性遺產廊道對于文化傳承和交流的重要意義。對于區域性遺產廊道的可持續發展，首先應嚴格控制遺產區域內的旅游服務設施建設，防止遺產失去完整性和原真性。其次，應建立遺產地資源信息系統和動態監測評估系統，對遺產地生態環境、生物多樣性和污染程度進行動態監測，并對游客數量進行實時監控。

5 結論

本文基于狀態空間模型構建了生態旅游承載力評價指標體系，對普洱“茶馬古道”遺產廊道的生態旅游承載力分異進行評價。

1)綜合生態環境、旅游資源和社會經濟3個子系統對于生態旅游的影響效果，構建分層次的生態旅游系統承載力評價模型。對研究區域生態、自然文化遺產和社會經濟信息進行提取和相關計算，可知生態環境彈性力與河網密度、年降水量和年平均溫度、植被覆蓋度，以及生物多樣性等要素呈正向關系；與高程、自然災害風險等要素呈反向關系；而在小于5°或大于50°坡度、0～67.5°或292.5～360°坡向范圍內，生態環境彈性力最大。這是因為坡度小于5°的地區因其極為平緩的地形使發生滑坡泥石流的概率最低，而大于50°的區域為陡坡和陡崖區域，受到人類活動的改造力度弱，因此原生生境結構、土地覆被情況良好，地質災害發生的概率也較低。北坡、東北坡和西北坡(0～67.5°或292.5～360°)為陰坡，太陽照射時間短，蒸發量小，含水量大，植被發育條件好，植被恢復能力較強；此外，在非自然保護區內，坡向對人類活動的影響更為明顯，體現在居住場所和耕地大多分布在陽坡，因此，陽坡的自然植被受人類干擾最大，植被恢復力較弱。旅游資源支持力與物質文化和非物質文化的吸引力、可達性和旅游設施支持力呈正向關系；社會經濟支持力與社會經濟類信息呈正向關系。在生態旅游承載力評價中引入旅游資源價值評價作為評價因素之一，對生態旅游承載力評價體系的構建是一次新的嘗試。

2)通過研究各類因子的空間化方法，從區域層面和縣域層面以及線性遺產廊道層面將各影響因子空間化，研究結果表明：“茶馬古道”高生態旅游承載力區域包括“茶馬古道”遺址、古茶園等遺產資源集中度高、社會經濟支持力高且自然生態環境發育較好、彈性力高的區段；而部分遺產廊道保護區生態敏感，生態旅游承載力較弱，受生態環境條件影響的分布特征明顯。空間分異研究能夠較好地反映區域內承載力大小的分布情況，具有空間上的指導意義。

3)狀態空間法是一種有效的分析和設計方法，它將評價對象抽象為一個多維空間，用各個維度的矢量模來描述該多維空間系統中各個點的狀態。這種定量描述方式在處理復雜系統時具有優勢，即能夠描述空間網絡中各要素之間的關系，以及描述各類要素之間的整體效應。根據研究目標和研究區的特性，設定相對應的評價指標體系，與其他生態承載力評價方式相比，狀態空間模型具有較強的針對性和目標導向，評價結果具有空間上的指導意義。這種定量描述方式在處理復雜系統時具有優勢，既能夠描述空間網絡中各要素之間的關系，也能描述各類要素之間的整體效應。從評價方法上來看，以生態旅游承載力為評價目標，采用狀態空間模型能夠清晰描述區域生態旅游承載能力；從評價維度上來看，從生態環境、旅游資源和社會經濟3個方面對研究區域空間進行評價，能夠較為綜合地評價研究區生態旅游系統的承載力狀況，有助于“一帶一路”等類似遺產廊道的活化利用和當地生態環境保護政策的制訂，避免過度開發對脆弱的生態造成破壞，實現線性文化遺產旅游的可持續發展。但是，狀態空間法研究的是一段時間內的承載力狀態，其性質決定了指標的選取無法體現生態旅游承載力系統的動態性，對未來演變趨勢的預測和模擬將會是深化研究的方向。

4)“一帶一路”不僅僅是國家間的貿易和交通網絡，更是擁有特殊文化資源和豐富生物資源的線性景觀，是歷史剖面在不斷延伸的地理空間內積累、疊加的產物，充分反映了其所代表的文化地理區域要素整體，應加以系統地研究和搶救性地保護。

注：文中圖片均由王巍靜繪制。

(編輯/劉欣雅)