區域旅游經濟-交通運輸-生態環境耦合協調研究
——以長株潭城市群為例

孫魯運，王兆峰

（湖南師范大學旅游學院，湖南長沙 410081）

旅游、交通和生態環境三者之間的二元互動或者三元互動關系，始終是國內外學者研究關注的重點。Wall[1]、Stephen[2]等最早分析了旅游活動與生態環境的相互作用機制。G?ssling[3]等從生態效率的角度出發，提出把生態效率作為一種工具來評估旅游業的環境和經濟綜合績效。Jarratt 等[4]借助文獻研究方法分析了氣候變化對沿海地區旅游業的影響，對旅游模式的變化進行了預測，并規劃了沿海旅游的未來。Lee 等[5]使用完全修正OLS、典型協整回歸和動態OLS 的方法對印度尼西亞的旅游和環境相關指標數據進行協整回歸分析，證明旅游經濟得到了發展，但也破壞了當地的生態環境。國內學者廖重斌[6]首次定量研究了經濟與環境二者協調發展，此后楊春梅[7]、蘇子龍[8]、湯姿[9]、王兆峰[10]、王振波[11]等使用耦合協調模型，定量分析了哈爾濱市、廣西近岸海域、黑龍江省、湘鄂渝黔地區以及青藏高原地區旅游經濟與生態環境的耦合協調狀況。旅游活動的開展要借助交通工具，旅游和交通的研究國外早于國內，Hansen[12]對通達性概念進行了定義，邁出了交通和旅游研究的第一步。隨后，Aleksandra Lapko[13]和Francesca[14]分別就城市公共交通和高速鐵路對城市旅游的影響進行實證研究。國內學者的研究涉及高鐵[15-17]、公路[18]、航空[19]、地鐵[20]等不同交通方式與旅游經濟發展的關系，其中，高鐵的相關研究數量較多。此外，陳婷[21]和郭向陽等[22]分別就交通網絡對旅游業轉型升級動力機制和旅游經濟與交通系統耦合空間態勢進行了探索。生態環境是交通運輸業開展活動的基礎和載體，國內學者或就交通建設對生態環境的影響進行評價和測度[23-25]，或針對交通和生態環境二者的耦合過程及演變趨勢進行分析[26]。此外，城市交通的迅速發展帶來了一系列生態環境問題，相關研究成為熱點，鄭兵云等[27]、王中航等[28]、陳沿伊等[29]等大多以城市為研究對象，通過建立相應評價指標體系，構建SBM-DEA 非期望產出模型、生態足跡模型、DEMATEL-BCC 等數學模型，對城市交通生態化水平進行測度。對于旅游、交通和生態環境三者的三元互動關系，張年等[30]、馬勇等[31]分別對江西省和神農架林區的旅游經濟、交通與生態環境三大系統的耦合協調關系進行了分析測度。

由此看來，研究還存在以下欠缺：第一，集中在單個城市、國家層面，鮮有針對城市群的研究；第二，研究多針對旅游、交通和生態環境之中兩者的二元互動關系，綜合考慮三者耦合協調發展的研究較少；第三，研究大多針對子系統間的耦合協調狀況進行靜態的時序分析，缺乏對子系統間發展和演化趨勢差異的動態分析。鑒于此，本研究對2008—2017 年長株潭城市群旅游經濟-交通運輸-生態環境耦合協調關系以及子系統之間演化方向和速率差異進行研究，建立相應指標體系，引入耦合協調度模型，運用剪刀差方法，分別分析三大系統之間的耦合協調狀況、子系統之間演化方向和演化速率差異，以期豐富相關研究理論和研究內容，為推進長株潭城市群高質量發展、打造中部崛起新高地和全國城市群一體化發展示范區提供實踐意義上的指導。

一、旅游經濟-交通運輸-生態環境系統耦合協調機制

旅游經濟-交通運輸-生態環境這一復合系統內部結構復雜多元[30]（見圖1）。

首先，生態環境是旅游業和交通運輸業開展活動所依靠的重要載體。一方面，旅游產業的發展依靠生態環境，良好的生態環境能夠提升游客體驗感和滿意度，促進旅游經濟持續健康發展；另一方面，生態環境如果遭到破壞，對交通的影響十分明顯，比如泥石流、沙塵暴、山體滑坡等自然災害的發生會使交通安全系數和運輸效率下降，從而造成交通運營成本上升。

其次，旅游業發展能夠保障交通運輸發展和生態環境改善。大量的旅游需求會刺激交通基礎設施的建設和擴張，影響交通網絡時空格局演變。此外，旅游的發展要以不超過當地生態環境承載力為前提，可以通過其產生的經濟效益提供資金和科學技術的方式來促進區域內生態環境的改善。

最后，交通運輸業的發展對旅游經濟發展和生態環境保護大有影響。交通能夠連接旅游客源地和目的地，區域交通狀況對于旅游經濟活動的開展起著關鍵性的作用。交通運輸建設如果以犧牲生態環境為代價，盲目開發，會造成地表植被退化、物種滅絕、資源浪費等環境問題。

圖1 旅游經濟-交通運輸-生態環境三大系統耦合機制

二、研究區域與研究方法

（一） 研究區域概況

長株潭城市群地處湖南省東北部，區域面積2.8萬平方千米，占全省面積的13.3%①。長株潭城市群擁有公路、鐵路、水運、航空等多種交通運輸方式，京廣、滬昆鐵路和高鐵于其中穿梭，公路交通網絡以長沙為中心向四周輻射，還有城際鐵路連接三市。優越便利的交通條件使得該區域的可進入性很強，該區域又具有豐富的旅游資源，因此近年來旅游業迅猛發展，旅游總收入從2008 年的336.04 億元增長到2018 年的3018 億元，是原來的9 倍；旅游總人數從2008 年的4 481.36 萬人次提高到27 381 萬人次，是原來的6 倍②。優質的生態環境有助于旅游經濟和交通運輸發展。長沙、株洲和湘潭三市之間有目前世界上最大的城市群綠心區，森林覆蓋率高達55%，面積500 多平方公里③，在凈化空氣、涵養水源、美化景觀等方面發揮了關鍵性的作用。此外，長株潭城市群在推進環境共治方面取得了顯著成就，實現了水污染聯防聯治、大氣污染聯防聯控。長株潭城市群是國家和地區的核心發展區域，因此，研究長株潭城市群旅游經濟-交通運輸-生態環境的耦合協調發展對我們更科學地做好城市群區域規劃、實現高質量發展、促進旅游經濟繁榮、推動區域交通一體化建設和保護區域生態環境意義深遠。

（二） 研究方法

1.熵值法

熵值法可以最大限度地消除各項指標權重的人為干擾，使評價結果更為客觀。本文利用此方法來確定旅游經濟、交通運輸和生態環境三大系統中各項指標權重，以下是計算步驟：

A.以m 作為研究單元個數，n 作為指標個數建立數據矩陣X=（Xij）m×n；然后對該矩陣進行極差標準化。

2.耦合協調模型

耦合源自物理學，意為兩個或兩個以上的復雜系統通過各種相互作用對彼此施加影響，進而達成協調發展的現象。耦合度強調系統間的相互作用大小，只能反映旅游經濟、交通運輸、生態環境之間的耦合強度，耦合協調度則側重系統內部的協調狀況，可以進一步測度三者之間在發展過程中彼此協調的一致性[32]。

A.計算耦合度。耦合度計算方法如下：

其中，C 為耦合度，其值越大，表示耦合狀態越好；C=0 時，系統無序發展，耦合狀態最差；C=1時，三大系統的耦合狀態最佳。

B.計算耦合協調度。方法如下：

其中，C 為耦合度；D 為耦合協調度，且D∈（0，1），D 值大小代表系統的耦合效果，越大耦合效果越好，越小耦合效果越差；各個系統的綜合評價指數用T 表示，α、β、δ 為待定系數。本文假定旅游經濟、交通運輸和生態環境在區域發展中處于同等地位，因此α、β、δ 的取值均為1/3。根據廖重斌[6]的研究，耦合協調度的劃分標準見表1。

表1 耦合協調度的等級

3.剪刀差方法

剪刀差方法可以用來反映旅游與交通、旅游與生態、交通與生態之間的演化趨勢差異，在此基礎上深入分析影響三大系統之間耦合發展的因素。根據旅游、交通和生態三個系統方程構建三條曲線，本文借鑒劉寶濤等[33]的研究，用給定時刻t 的切線夾角α 表示發展趨勢差異，值的大小表示兩條曲線變化趨勢差異的大小。曲線的變化速率用Va（m）、Vb（n）、Vc（k）表示，值為通過該曲線的切線斜率F′（m）、G′（n）和H′（k），三大系統之間的發展趨勢計算方法如下：

三、指標體系構建與數據來源

耦合協調度的評價依賴于科學合理的評價指標體系。本文參考張年等[30]和馬勇等[31]的研究，總共選擇了20 個指標，其中，旅游經濟系統選取了國內旅游人數、入境旅游人數、國內旅游收入等6 個指標，交通運輸系統選取了公路里程、鐵路客運量、城市公共交通車輛運營數等7 個指標，生態環境系統選取了工業廢水排放量、工業二氧化硫排放量、城市綠化覆蓋面積等7 個指標。詳細指標以及權重見表2。

研究數據源自2008—2017《中國城市統計年鑒》 《湖南統計年鑒》 《長沙年鑒》 《株洲年鑒》和《湘潭年鑒》，部分缺失數據運用均值替代法和插值法補全。

表2 旅游經濟-交通運輸-生態環境耦合關系評價指標體系與權重

四、結果分析

（一） 旅游經濟-交通運輸-生態環境綜合評價指數分析

表3 為2008—2017 年長株潭城市群旅游經濟-交通運輸-生態環境各項綜合指數及耦合度、耦合協調度與等級分類情況表，圖2 是旅游經濟-交通運輸-生態環境各項綜合指數及綜合評價指數折線圖。由表3 和圖2 可知，2008—2017 年，長株潭城市群旅游經濟系統、交通運輸系統和生態環境系統的綜合發展總體趨勢良好，逐年穩步提升。2008—2009 年以及2012—2016 年兩個時期的旅游經濟指數都要低于其他兩個系統的指數，耦合協調類型屬于旅游滯后型，尤其在2012—2016 年這個時期，差距較大，表明這兩個時期旅游的發展較為緩慢，無法與交通和生態環境的發展狀況相適應；2010—2011 年旅游經濟和交通運輸持續繁榮發展，耦合協調類型演變為生態滯后型，說明該時期旅游和交通的發展對生態環境造成了一定的負面影響，亟待改善；2017 年屬于交通滯后型，從圖2 可以看出，從2014 年開始到2017 年，交通狀況指數處于明顯的下降趨勢，2017 年達到最低，而這一時期，旅游經濟指數與生態環境指數整體持續上漲，交通成為制約旅游經濟發展和生態環境改善的因素之一。

表3 長株潭城市群2008—2017 年旅游經濟-交通運輸-生態環境各項綜合指數及耦合度、耦合協調度與等級分類

圖2 長株潭城市群2008—2017 年旅游經濟-交通運輸-生態環境綜合評價指數折線圖

具體來看，旅游經濟綜合評價指數逐年遞增，數值由2008 年的0.0459 增至2017 年的0.8951。其中2012 年入境旅游人數減少，旅游外匯收入下降，該年份旅游經濟發展較上一年有所下降，此后平穩上升。2016 年湖南省政府在“十三五”旅游業發展規劃中提出要打造“長株潭旅游圈”，對接長江中游城市群戰略，推進區域旅游一體化建設，把旅游業發展為推動全省經濟社會發展的重要引擎，此后旅游經濟迎來更大發展，2017 年發展勢頭顯著，超越交通運輸系統，緊跟生態環境系統的發展步伐。

交通運輸綜合評價指數以2014 年為分水嶺。2008—2014 年交通運輸系統的發展一直優于旅游經濟系統和生態環境系統。2014 年以后，旅游經濟系統和生態環境系統保持良好發展態勢，雖然2015—2016 年交通運輸系統的綜合評價指數高于其他兩個系統，但總體已呈下降趨勢，直至2017 年，其綜合評價指數低于其他兩個系統，說明其在服務旅游經濟、哺育生態環境等方面發揮的作用較小，交通狀況無法很好地適應旅游經濟的快速發展，不能滿足日益增加的旅游需求。

生態環境是旅游業和交通運輸業發展的重要基礎和依托。生態環境綜合評價指數相比于其他兩個系統指數，未出現波動狀況，一直穩步上升。2008—2009 年，生態環境綜合評價指數僅次于交通運輸綜合評價指數，高于旅游經濟綜合評價指數。2010—2011 年，生態環境系統綜合評價指數低于其他兩個系統的指數，這說明：一方面，生態環境對保障和支撐旅游和交通運輸建設十分關鍵；另一方面，旅游經濟發展和交通運輸建設對生態環境產生了脅迫。2012—2017 年間，國務院及各部委相繼發布環境保護相關政策法規，生態環境建設提上重要日程，2012 年湖南省召開全省環境保護工作會議，提出要加快兩型社會和綠色湖南建設，對長株潭大氣污染進行聯防聯控，推進長株潭新型化工產業園建設，治理湘江流域污染。這些舉措無一例外地對生態環境保護起到了關鍵性的作用，使得這一時期生態環境建設的腳步持續向前邁進，為旅游經濟和交通運輸的發展提供了良好的物質基礎和生態保障。

（二） 旅游經濟-交通運輸-生態環境耦合度與耦合協調度分析

圖3 是長株潭城市群2008—2017 年旅游經濟-交通運輸-生態環境耦合度及耦合協調度折線圖。由表3 和圖3 可知，耦合度數值處于0.7830—0.9826之間，整體處于一個高水平狀態，但是2008—2009年的高度耦合狀態并不能真實反映三大系統的發展水平和協調狀況，因為這一時期三大系統發展水平均處于低水平的狀態。此后，三大系統的耦合度上升速度趨緩，8 年間僅上升了1.94%，說明三大系統之間聯系緊密，隨著各系統綜合發展水平的提高，其互動發展的水平穩步提高。

圖3 長株潭城市群2008—2017 年旅游經濟-交通運輸-生態環境耦合度及耦合協調度折線圖

耦合協調度呈現不斷增長的趨勢，發展向好。2008—2011 年增長最快，從0.3390 上升至0.6565，增長率達到93.6%，耦合協調等級由輕度失調提高到初級耦合協調，耦合協調類型由旅游滯后型演變為生態滯后型。這一時期，湖南省提出要打造旅游大省、把旅游業作為富民強省的支柱產業，2009 年武廣客運專線等高鐵線路通車運營，對長株潭城市群的交通運輸建設起到了極大的帶動作用，旅游經濟、交通運輸和生態環境三者發展不斷得到重視，促進了三大系統的協調發展，達到初級耦合協調的水平。同時，省政府還在2008—2020 年的城市群規劃中提出要建設長株潭城市群綠心區以改善生態環境。2012 年較2011 年雖有所下降，但降幅僅有2.6%，這與旅游經濟指數和交通運輸指數的輕微波動有關；2013—2017 年，再次保持增長態勢，2017 年達到最高值0.9033，增長率為41.2%。2012—2017 年，耦合協調等級由初級耦合協調上升到優質耦合協調，耦合協調類型由旅游滯后型演變為交通滯后型。2012—2020 年的城市群旅游發展規劃提到要調整旅游產業結構，由傳統旅游向兩型旅游發展，要轉變發展方式，開展旅游節能減排工作，旅游業努力向集約化發展。以上措施對該時期旅游市場規模和旅游經濟效益造成了一定的影響，導致2012—2016 年四年間的耦合協調類型為旅游滯后型，旅游經濟的發展滯后于交通運輸和生態環境；到2017 年，耦合協調類別達到優質耦合協調，說明該年份三大系統之間的聯系越來越緊密，協同帶動作用更加明顯。耦合協調類型轉變為交通滯后型，說明長株潭城市群加快轉變旅游發展方式和優化產業結構帶來的效果已然顯現，生態環境保護工作也成效卓著，但交通運輸狀況卻滯后于旅游經濟和生態環境的發展，限制了旅游經濟的發展壯大。

（三） 旅游經濟-交通運輸-生態環境演化速率、剪刀差分析

采用MATLAB 軟件對旅游經濟-交通運輸-生態環境三大系統的綜合指數做時間序列的曲線擬合估計，三大系統均可用五次多項式擬合，數據來自表3 中2008—2017 年系統的綜合指數，擬合曲線的自變量m、n 和k 為對應年份，取值范圍為2008—2017，得到如下多項式：

長株潭城市群旅游經濟、交通運輸、生態環境三大系統擬合曲線的切線方程即為三大系統演化速率表達式Va（m）、Vb（n）和Vc（k），自變量m、n 和k 都可以用t 來表示，根據式（10）、（11） 和（12）得到，用式（17） （18） 和（19） 表示，根據式（13） 得到三大系統變化趨勢剪刀差公式，用式（20）、（21） 和（22） 表示。

圖4 為長株潭城市群旅游經濟、交通運輸與生態環境演變速率剪刀差折線圖，由圖可知，2008—2017 年，長株潭城市群旅游經濟系統與交通運輸系統、旅游經濟系統與生態環境系統以及交通運輸系統與生態環境系統之間的剪刀差在前期經歷波動后均呈現增大的趨勢。其中，2008—2012 年，三者剪刀差相差不大，此后五年間，旅游經濟系統與生態環境系統以及交通運輸系統與生態環境系統剪刀差演化趨勢保持高度一致，均出現快速上漲趨勢。旅游經濟系統與交通運輸系統剪刀差在2013—2015 年呈現下降趨勢，但是降幅較小，此后兩年間，兩系統剪刀差開始上升，2016—2017 年的增幅較大。

圖4 長株潭城市群2008—2017 年旅游經濟、交通運輸與生態環境演變速率剪刀差折線圖

圖5 長株潭城市群2008—2017 年旅游經濟、交通運輸與生態環境系統演化速率折線圖

圖5 是長株潭城市群2008—2017 年旅游經濟、交通運輸與生態環境三大系統演化速率折線圖，由圖可知，2008—2017 年，長株潭城市群旅游經濟系統演化速率先保持穩定，后陡然下降，交通運輸系統演化速率持續保持穩定，生態環境系統演化速率先保持穩定，后持續下降，三大系統平均演化速率由高到低為交通運輸（-0.01）＞旅游經濟（-0.15）＞生態環境（-0.52）。具體來看，旅游經濟演化速率在2008—2015 年稍有波動，但是總體保持穩定，此后開始下降，2016—2017 年的降幅最大，這說明近年來旅游業的發展在轉方式、調結構的背景下，其發展處在轉型變革的陣痛期，旅游經濟的增速有所放緩；交通運輸系統演化速率一直保持穩定，數值在-0.05 至0.01 之間波動，未出現大的起伏，表明交通運輸系統相對其他兩個系統而言發展速度較快；2008—2012 年，生態環境系統演化速率在-0.18 到-0.15 之間波動，自2012 年開始明顯下降，2016—2017 年的降幅最大，表明隨著長株潭城市群各項活動的開展，生態環境出現了一定程度的破壞，生態環境的演化速率明顯放緩。

五、結論與建議

（一） 研究結論

本文以長株潭城市群為案例，建立長株潭城市群旅游經濟-交通運輸-生態環境指標體系，引入耦合協調度模型，運用剪刀差方法，分別分析三大系統之間的耦合協調狀況以及子系統之間演化方向和演化速率差異，得出以下結論：

1.三大系統綜合評價值的時序變化總體上呈現上升趨勢。

2.三大系統的耦合協調度不斷提升，耦合協調度等級由輕度失調最終演變為優質耦合協調，表明長株潭城市群旅游經濟-交通運輸-生態環境三大系統已實現協調發展。

3.就演化方向而言，三大系統兩兩之間的剪刀差在前期經歷波動后均呈現增大的趨勢，表明今后應注重促進三大系統兩兩之間的協調發展。

4.從演化速率看，交通運輸系統（-0.01）＞旅游經濟系統（-0.15）＞生態環境系統（-0.52），表明長株潭城市群三大系統的增速均有所放緩，其中交通運輸系統相對其他兩個系統而言發展速度較快。

（二） 相關建議

多年以來，長株潭三市在經濟、交通、旅游層面的合作日益密切，區域一體化程度不斷提高，長株潭城市群旅游經濟-交通運輸-生態環境三大系統雖已實現協調發展，但子系統之間的演化差異卻呈現擴大趨勢，本文特提出以下建議：

1.拓展旅游經濟新型發展模式。挖掘地方特色，圍繞“錦繡瀟湘，快樂湖南”主題，積極開發城市群旅游、都市圈旅游、紅色旅游，促進旅游業發展提質增效。可依托湘江航線，開發湘江旅游，著力提升湘江風光帶的旅游吸引力，促進旅游業和交通業的深度融合。同時，發展旅游勿忘保護生態，貫徹綠色發展理念，不搞大開發、大破壞，引導游客樹立環保意識。

2.加大生態環境保護力度。良好的生態環境是開展生產生活的基礎，長株潭城市群山水資源豐富，具有天然優質的生態環境，城市群的高質量協調發展要秉持綠色發展理念，加大環境保護力度，下大力氣治理城市群范圍內流域、山區環境問題，保護好城市群的綠水青山。此外，在旅游業發展和交通運輸建設過程中，要以保護生態為先為重，道路交通設施的建設、旅游區的開發要盡量避開重要生態區域，保持生物多樣性，維護生態平衡。

3.打造長株潭“半小時交通圈”，發展綠色交通。長株潭三市交通狀況存在著需要繞行、速度慢、出行時間長等問題，尤其外圍的城市，如瀏陽市、韶山市、醴陵市等，互相之間通行存在一定的障礙，要構建城市群外圍聯通、便捷的區域一體化網絡，更好地服務旅游業的高質量發展。同時還要積極發展地鐵、輕軌等現代化的公共交通方式，完善長株潭城市公共交通體系，做到便捷舒適、經濟環保，以此緩解交通擁堵、噪聲污染、尾氣排放等城市問題，保護城市群生態環境。

（三） 研究不足

1.本文在確定評價指標權重方面僅采用了熵值法，今后的研究中可嘗試與評價指標權重的主觀方法（如AHP 層次分析法） 結合使用，達到主客觀統一，從而提高評價結果的準確性。

2.本文構建的指標體系中，旅游經濟系統下的旅游產業水平和交通運輸系統下的交通基礎設施等指標較為單一，有待進一步完善。

3.本文限于篇幅和數據可得性，未對研究區域三大系統耦合協調性的影響因素進行分析，有待今后深入研究。

注釋：

①數據來源：2020 年《湖南統計年鑒》。

②數據來源：2009 年、2019 年《湖南統計年鑒》。

③數據來源：長株潭城市群發展報告（2016）。