基于SD和DPSIRM模型的旅游生态安全评价

  本篇论文是一篇旅游管理硕士论文范文，统动力学认为系统的结构决定功能，单元的运动产生了系统的行为和功能，系统内部间的要素也是相互关联的，并且这种关系能通过因果反馈回路来表达，进而建立动态仿真模拟来预测系统发展趋势，寻求较优的情景模式。系统动力学本身的动态性、开放性使其不仅适用于数据不足的问题，还能用于宏观层面上城市旅游生态安全的研究。为加强对旅游生态安全系统整体运行机制的认知，也为实现要素提取的客观性、严谨性和逻辑性。

  1.2  研究目的与意义

  挖掘生态安全系统内部动力机制，提升指标体系的规范性、严谨性，生态安全系统内部结构极为复杂，尤其在城市经过人类强烈的资源开发活动后，生态系统的结构和功能都发生了不同程度的变化。只有通过探究生态安全系统的历史演变机制，才能掌握系统所处的现状与存在的问题。目前，多数学者在构建评价体系的过程中，建立指标体系的机理性及可信度容易受到质疑，本文增加 SD 模型来研究体系内部的作用反馈机制，突出各子系统之间的因果循环关系，对内部要素有机整合，使指标选择更严谨、规范，弥补传统的评价机制中存在的问题，丰富了生态安全评价的实证研究。（2）丰富旅游生态安全规划的实证研究，提供生态环境保护与管理的科学依据，旅游生态安全规划是通过对旅游生态安全状况测度和评估，制定调控区域旅游活动密度与强度的保障性规划。因此，对旅游生态安全质量的评价能为旅游发展和环境保护提供参考，对区域旅游业经济的长久发展有重要意义。现今，旅游生态安全研究的实证热点对象主要是旅游资源富集的特色城市。武安市作为全域旅游示范区之一，其旅游产业发展规划对其他地区有重要的指导意义，也能为旅游环境保护的实施提供参考价值。

  2.1 研究区概况

  武安地处晋、冀、豫三省交界地带，河北省邯郸市西北部的太行山东麓，北连邢台沙河市，南接磁县、峰峰矿区，东邻永年县，西倚涉县，具有独特显耀的地势区位，自古即为东西交通之孔道和军事重地。东经 113°45′-114°22′，北纬 36°28′-37°01′，面积 1818 km2，辖 13 个乡，9 个镇、502 个行政村。地势西北部最高，山峰险峻，海拔多在千米以上。最高峰青崖寨海拔 1898.7 m；西部、西南部、北部岗峦层叠；南部鼓山耸立，海拔 891 m．成天然屏障；东部紫金山绵延、迤逦边境。唯中部少崇山，形成局部小平原，称武安盆地，但间有丘陵起伏，且沟壑纵横、最低处为洺河出口处，海拔仅 80 m。武安属暖温带大陆性季风气候，四季分明，春夏秋冬温差明显。全市年平均气温 11℃至 13.5℃。1 月份最低，平均为-3.2℃。7 月份最高，平均为 26.3℃。年内冷暖相差平均为 29.5℃。受地形和植被影响，除冬季外，平均气温基本呈东、东南向西北递减的趋势。年日照 2264 h，无霜期达 200 d 左右。年平均降雨量 560 mm，雨季集中在七、八、九月份。根据 2018 年统计公报信息，年末全市总人口 845819 人，自然增长率 8‰，城镇化率 53.89%。国民经济持续稳定发展，主要经济指标稳中向好。全市生产总值完成 675.6 亿元，同比增长 6.5%。其中：第一产业增加值 25.8 亿元，增长0.1%；第二产业增加值 395.1 亿元，增长 3.9%；第三产业增加值 254.7 元，增长11.2%；旅游发展收入占到 22.57%。三次产业结构为 3.8:58.5:37.7。财政总收入首次突破百亿元大关，达 104.55 亿元，增长 42.1%。人均生产总值 7.9 万元，增长 6%。全年粮食产量 28.2×104 t，农业产业化经营率增至 66.6%。县域经济综合实力升至全国百强第 86 位。

  2.2  数据准备及处理

  （1）资源环境数据云平台获取武安市平均气温、降水空间插值数据集及DMSP/OLS 和 VIIRS/DNB 夜间灯光影像数据；土地利用及变更数据、行政区界限来源于武安市自然资源局；环境治理投资数据来源于武安市统计局。（2）植被指数等遥感数据由 Google Earth Engine 平台下载。（3）人口、经济统计等数据来源于《武安市统计年鉴》（2009-2018 年），武安一中、武安高开区和武安白鹤观街空气监测站点获取空气质量指数（AQI）历史数据。统一的坐标体系时数据处理的前提，只有建立统一的空间坐标，后续的数据裁剪、插值和空间可视化分析才能准确，否则会出现操作失败、转换错误等问题。首先对采集的 Landsat7 ETM 影像通过领域统计算法去除影像条带，然后经辐射定标、几何校正后，然后运用投影转换工具（Projections and Transformations）转化投影。为避免影像网格变形，将 DMSP/OLS 影像转成 Lambert 等积方位投影，并选取 NEAREST 临近法重采样，空间分辨率为 1000m。选择不变目标区域法校正 DMSP/OLS 影像数据，利用两者在时间和空间上的重叠数据对影像数据进行拟合。然后对 VIIRS/DNB 影像数据进行中值滤波去噪处理，提取稳定像元，2014年像元阈值设为 0.28，2018 年像元阈值设为 0.35。将土地利用数、遥感数据、气象数据及行政界线统一为高斯克吕格投影 38 度带。研究中需要将收集到的原始数据经过处理后录入空间属性表中，方便进行可视化分析。将整理后的调查样本数据以点或者行政区为单元导入 arc GIS 属性表中，采用反距离权重插值（IDW）或者克里金插值工具（Kriging），得到各个指标因子的空间分布图。然后通过要素转栅格工具，将其全部转为分辨率为 100m的评价单元，便于进行后期的可视化处理。

  3.1  系统综合分析

  3.2 系统结构分析

  3.3  小结

  5  旅游生态安全分区调控及对策

  6  结论与展望

  本研究针对武安市旅游生态安全系统作为评价目标，充分利用气象数据、土地利用数据、夜间灯光数据及遥感数据、社会经济统计数据等多源数据，先运用SD 模型构建系统内部因果反馈机制，探究系统内部作用机理，然后基于 DPSIRM概念框架的驱动特征来选取各子系统中的指标因子，构建综合评价指标体系，借助熵组合权重法和加权评价法将评价结果进行空间化表达，分析研究区旅游生态安全演化机制，探讨对区域生态安全的保护模式和资源开发利用方式，以期对区域旅游生态环境的恢复、重建和可持续发展提供决策支持和依据。（1）探究旅游生态安全系统驱动机制，为研究武安市旅游生态安全系统的内部作用反馈机制，将 SD 模型引入到旅游生态安全指标选取中来，系统建模的目的是挖掘内部因果动力关系，从人口、自然、社会和经济四个角度选取相关性要素来定义模型边界。然后依据各指标间的作用关系，将旅游生态安全的系统动力学模型划分为生态环境子系统、社会经济子系统及旅游发展子系统，依次建立每个子系统内部的因果循环图。其中生态环境子系统以旅游用地的生态健康状况为主体，优质的生态环境会吸引游客消费能力增加，吸引投资进一步维护改善旅游生态环境，为游客提供良好的观感体验，选取温度、降水、植被覆盖度等反映本子系统的发展状态；在社会经济子系统中，以城市化率作为主要的节点，人口量的变动会影响城市化率，城市发展水平提高会加速旅游产业结构的精细化发展，进而拉动就业，改善人民生活品质，促进旅游消费因果链的形成，选取地区生产总值、绿地面积、游客密度指数来描述本子系统的因果关系；在旅游产业发展子系统中，以社会、政府资金支持作为原动力，会吸引旅游企业和高素质管理人才，完善旅游配套服务设施，提高旅游服务能力，消费力的增长带来旅游收入增加，选取环境治理投资、旅游人才数目、旅游收入等描述性指标。基于因果关系链，整合三个子系统内部的指标来建立系统流图，反映系统总体的作用机制。（1）创新性地将 SD 模型运用到旅游生态安全评价体系构建。本研究从旅游生态安全评价的系统结构入手，引入系统动力学 SD 模型先从整体上抓住系统内部的因果循环关系和信息反馈机制，然后再从指标发挥功能的角度将系统信息流加载到 DPSIRM 模型中来，使多指标体系的构建更具有严谨性、客观性，实现了结构与功能的双模拟。（2）基于夜间灯光数据提取城市发展指标数据，辅助完成旅游生态安全评价研究。本研究采用的数据源更趋向于多元化、数据采集趋向于多样化，突破了传统的对遥感数据、气象数据、夜间灯光数据等单一类型数据集的测度与分析，将其合力运用到旅游生态安全评价中来，尤其是借助夜间灯光数据对城镇发展结构起到的辅助性作用，实现旅游生态安全系统评价的定量化研究，在评价技术方面具有一定的创新性。（3）基于 DPSIRM 模型对旅游生态安全系统进行评价，能够反映出系统内部各组分变动的耦合过程。DPSIRM 模型目前主要应用于资源承载力、人居环境安全等方面，将其应用到旅游生态安全系统中能揭示系统指标的作用机理，对旅游生态安全现状及发展趋势有良好的指示性。旅游生态安全系统是一个复杂的综合性系统，是自然、社会、生态等各种因素共同作用的结果。旅游生态安全评价所涉及的数据量、信息量也比较大，数据集收集困难，由于常住人口部分数据欠缺，本文用的人口密度、城市化率等以户籍人口作为标准计算，与真实结果之间存在一定误差。另外，环境治理投资由于乡（镇）数据缺失，只能核算当年部分生态修复性项目的预算总额。随着数据库信息的完善，统计数据保留会更加完整，这些问题在将来是可以避免的。在构建旅游生态安全系统动力学模型构建过程中，限于保留数据不齐全，文章后续没有对系统动力学建立的模型进行定量检验，随着系统动力学建模技术运用的广泛化，关于旅游生态安全评价研究的科学性和实证性会得到提升，建立的评价指标体系也会更加完善。受限于数据的可获取性和完整性，本文选取了 2009 年、2014 年和 2018 年的数据，按照旅游生态安全的发展规律来看，时间序列需要有所延长，在数据积累的基础上可以对本文展开进一步的拓展研究。本文对旅游生态安全评价研究之后，由于工作量较大，受限于认知能力的不足，没有对武安市旅游生态安全开展进一步的空间优化和趋势分析，相信随着研究方向的深入化、精细化，后续的相关研究会逐步展开。