基于GIS的縣域旅游場強空間格局演變及驅(qū)動力研究

禹 真, 盧德彬,, 白 彬, 王祖靜

(1.銅仁學(xué)院 經(jīng)濟與管理學(xué)院, 貴州 銅仁 554300; 2.華東師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 上海 200241)

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基于GIS的縣域旅游場強空間格局演變及驅(qū)動力研究

禹 真1, 盧德彬1,2, 白 彬1, 王祖靜2

(1.銅仁學(xué)院 經(jīng)濟與管理學(xué)院, 貴州 銅仁 554300; 2.華東師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 上海 200241)

為揭示銅仁市縣域旅游場強的空間分異特征和空間演化規(guī)律，基于GIS，以貴州省銅仁市為例，選取2005年和2014年影響銅仁市旅游經(jīng)濟發(fā)展的6項指標，在對評價指標消除量綱的基礎(chǔ)上，應(yīng)用主成分分析、空間變差函數(shù)、ESDA、小波分析和旅游場強方法綜合評價銅仁市縣域旅游場強變化規(guī)律及其驅(qū)動動力。結(jié)果表明：銅仁市各區(qū)縣旅游經(jīng)濟發(fā)展水平普遍偏低，十個區(qū)縣中，碧江區(qū)、江口縣、石阡縣旅游經(jīng)濟發(fā)展相對較好；銅仁市2005年縣域旅游場強平均值為21.66，2014年的旅游場強平均值為23.30，2005—2014年銅仁市縣域旅游場強平均值上升了1.64；銅仁市縣域旅游發(fā)展的空間自組織性較強，2005—2014年銅仁市各區(qū)縣的旅游場強極化作用不明顯，旅游場強變化較小，總體上城市的旅游場強比農(nóng)村的場強大；在小尺度上(64 km以下)，閾值為64 km和大尺度(128～158 km)閾值為158 km，公路對旅游場強格局分異的作用明顯。

旅游場強; 空間演化; 縣域尺度; 銅仁市

旅游作為一種社會經(jīng)濟現(xiàn)象[1]，因發(fā)展條件和外部環(huán)境的差異，面臨著區(qū)域非均衡發(fā)展的挑戰(zhàn)。適度的發(fā)展差距對旅游經(jīng)濟總體水平提高具有一定的促進作用，但過大的發(fā)展差距將使旅游發(fā)展水平高的區(qū)域被旅游發(fā)展水平低的區(qū)域拖累，最終導(dǎo)致區(qū)域整體旅游經(jīng)濟發(fā)展水平的降低[2]。因此，研究區(qū)域旅游經(jīng)濟差異的空間格局及其演變對區(qū)域旅游發(fā)展具有重要的意義。在旅游經(jīng)濟差距研究尺度上較早的研究成果主要集中在中大尺度[3-6]，近幾年學(xué)者開始關(guān)注縣域的旅游經(jīng)濟發(fā)展差距。程玉申等[7]采用標準差、變異系數(shù)等經(jīng)典統(tǒng)計方法和ESDA方法分析了2004—2013年浙江省縣域旅游經(jīng)濟差異的時空演變特征，認為縣域旅游經(jīng)濟發(fā)展水平整體提高的同時絕對差異逐漸加劇而相對差異逐漸縮小；陳智博等[8]以江蘇省為例，運用了區(qū)域經(jīng)濟中的差異分析方法，分析了江蘇省的旅游經(jīng)濟總體差異特征；李秀斌等[9]以廣東省清新縣為例，研究了旅游發(fā)展對該縣縣域經(jīng)濟的拉動效應(yīng)，認為發(fā)展旅游休閑業(yè)是縣域經(jīng)濟發(fā)展的出路之一。目前旅游經(jīng)濟差異研究方法采用標準差和變異系數(shù)、基尼系數(shù)和泰爾指數(shù)以及探索性空間數(shù)據(jù)分析方法(ESDA)[10-12]。傳統(tǒng)的經(jīng)典統(tǒng)計方法在探索旅游經(jīng)濟發(fā)展差異做出重要的貢獻，但卻忽略了空間因素，在解釋空間格局演變規(guī)律方面存在不足，而ESDA分析方法雖然能夠結(jié)合空間和數(shù)據(jù)，但只是探索旅游熱點區(qū)域，在分析尺度特征和影響因素方面能力較弱，因此本文嘗試從地理學(xué)場強[13-14]角度出發(fā)，選取2005年和2014年銅仁市旅游經(jīng)濟發(fā)展的6項指標，在消除指標量綱和利用主成分分析法計算銅仁市旅游經(jīng)濟發(fā)展綜合得分的基礎(chǔ)上，基于GIS軟件，采用半變異函數(shù)、ESDA小波分析和旅游場強法測算銅仁市縣域旅游場強，分析2005—2014年銅仁市縣域旅游場強的空間演化規(guī)律及驅(qū)動力，揭示銅仁市縣域旅游經(jīng)濟的空間分異特征，以期為銅仁市縣域旅游經(jīng)濟發(fā)展決策提供理論支撐。

1　研究區(qū)概況

銅仁市位于貴州省東北部，地處云貴高原向湘西丘陵和四川盆地過渡的斜坡地帶，土地總面積18 006.41 km2。東與湖南懷化市、湘西自治州接壤，南與黔東南州相鄰，西接遵義市，北靠重慶涪陵市。地勢西北高東南低，武陵山脈縱貫中部，地貌以低山丘陵和中低山山原峽谷為主，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季，年平均氣溫16.5℃左右，年平均降水量1 100～1 400 mm，無霜期200～300 d，洪澇、旱災(zāi)、凌凍和冰雹等是主要的自然災(zāi)害。土壤類型主要有黃壤、石灰土、紫色土、水稻土、潮土以及少量的紅黃壤和山地黃棕壤。中部武陵山脈主峰梵凈山為東西兩部分水嶺，梵凈山以東屬沅江水系，以西為烏江水系，境內(nèi)河長268 km，河網(wǎng)密度大，河流坡降陡，多年平均自然降水220億m3，年徑流總量127.9億m3，水能資源十分豐富。全市旅游資源豐富，有名山、溶洞、溫泉、石林、民族風(fēng)情等。自然風(fēng)景名勝有梵凈山、烏江山峽、錦江、石阡溫泉、九龍洞等40多處風(fēng)景名勝點。歷史人文景觀有革命遺址、烈士故居、革命紀念建筑物80多處。銅仁市是多民族聚居地區(qū)，有漢、苗、土家、侗、仡佬、滿等民族，獨具特色的民族風(fēng)情和絢麗多彩的民族藝術(shù)文化，豐富了人文風(fēng)情旅游資源。2014年總?cè)丝?15萬，GDP 647.73億元，旅游收入195.03億元，占GDP 30.11%。

2　數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)域為銅仁市10個區(qū)縣，根據(jù)相關(guān)文獻[11,15]，結(jié)合銅仁市的實際情況，選取2005年和2014年各區(qū)縣接待人數(shù)萬人)，旅游收入(億元)、入境游客(萬人)、外匯收入(萬美元)、地區(qū)景點數(shù)(個)星級飯店數(shù)(個)6項指標，構(gòu)建銅仁市縣域尺度旅游經(jīng)濟發(fā)展綜合水平評價指標體系。旅游經(jīng)濟發(fā)展指標數(shù)據(jù)來源于銅仁市市旅游發(fā)展委員會統(tǒng)計數(shù)據(jù)。道路和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來源于銅仁市國土局第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫，比例尺為1∶10 000，而DEM則來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/)。

2.2研究方法

為了科學(xué)揭示2005—2014年銅仁市縣域旅游經(jīng)濟的空間格局演變現(xiàn)象，本文選取極差標準化法、主成分分析法、半變異函數(shù)、探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)、小波分析和旅游場強法，由于前4種方法比較常用，可參考給出的參考文獻[7,11,16-17]，本文僅介紹小波分析和旅游場強的計算方法。

2.2.1小波分析法小波變換是時間(空間)頻率的局部化分析，反映格網(wǎng)要素在不同尺度上的特征及其相互關(guān)系，揭示空間格局的多尺度和等級結(jié)構(gòu)特征[18]，計算公式為：

(1)

式中：W(a,xj)——格網(wǎng)要素在空間尺度為a時的波值；xj——窗函數(shù)的中值；g(xi-xj)——窗函數(shù)，對影響因子以及城市旅游場強的空間采樣序列進行小波方差和小波一致性分析[15]。

2.2.2旅游場強計算方法借鑒王祖靜等[19]測算路網(wǎng)距離的方法，在全市范圍內(nèi)以2 km×2 km生成格網(wǎng)，共得到4 865個單元格，拼接后利用行政邊界裁切生成坡度，再對坡度要求重分類，生成4段坡度區(qū)間(圖1)，計算坡面距離，公式如下：

坡面距離=直線距離/cosθ(θ=0°,2°,5°,10°)

(2)

然后根據(jù)物理學(xué)中場強模型的概念測算城市旅游場強，公式如下：

(3)

式中：Fik——城市i在格網(wǎng)中心點k上的場強；Zi——縣區(qū)綜合規(guī)模值；Dik——區(qū)域i到格網(wǎng)點k的坡面距離；β>0——距離摩擦系數(shù)，其中i=1,2,…,5，k=1,2,…,4865。

圖1坡面距離和角度計算原理圖

3　結(jié)果與分析

3.1銅仁市旅游經(jīng)濟綜合規(guī)模測算

為了消除量綱的影響，使得各指標之間具有可比性，采用極差標準化方法對指標進行標準化，并在此基礎(chǔ)上進行主成分分析。根據(jù)主成分分析計算結(jié)果，2005年、2014年計算出KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)值均為0.711，大于0.6，表明適合做因子分析，相伴概率均為0.000，小于0.001，說明所選因子進行主成分分析結(jié)果顯著。提取2005年3個累計貢獻率大于85%的主成分，其方差累計貢獻率達95.424%；提取2014年2個累計貢獻率大于85%的主成分，其方差累計貢獻率達94.742%。根據(jù)主成分旋轉(zhuǎn)因子載荷計算出各區(qū)縣的旅游經(jīng)濟發(fā)展綜合水平值Z，并經(jīng)歸一化并同時擴大后結(jié)果見表1。

表1　旅游經(jīng)濟發(fā)展綜合水平

從表1可以看出銅仁市各區(qū)縣旅游經(jīng)濟發(fā)展水平普遍偏低。2005年研究區(qū)綜合得分大于1的僅有碧江區(qū)、江口縣和石阡縣，最小的是松桃，為0.673 7，2014年得分最高是依然是碧江區(qū)，為2.586 1，大于其他區(qū)縣，得分在1以上的由2005年的3個區(qū)縣增加到5個區(qū)縣，分別為碧江區(qū)、江口縣、玉屏縣、石阡縣和思南縣，大部分區(qū)縣的分值有所增加，但增幅普遍不大；萬山的分值有所減少，下降了大約0.2，反映了萬山資源枯竭型城市的特點。

3.2銅仁市旅游場強計算

按照計算出的路網(wǎng)距離求解各城市的旅游場強，根據(jù)公式(3)，首先分別計算10個區(qū)縣對其范圍內(nèi)所有格網(wǎng)的場強，再疊加各區(qū)縣對所有格網(wǎng)的10個矢量文件，按“取大”原則找出格網(wǎng)對城市的場強最大值，生成旅游場強圖。

按照4 865個單元格的旅游經(jīng)濟場強生成頻率分布圖(圖2)，x軸代表場強值，y軸代表格網(wǎng)個數(shù)?？梢钥闯觯?014年和2005年格網(wǎng)旅游場強相比，旅游場強值分布更加集中，并且整體向右平移，說明在同一格網(wǎng)中2014年的旅游場強值普遍大于2005年。2014年峰值位置的場強為2.12，比2005年的1.61多出28個格網(wǎng)；旅游場強值為1以下，格網(wǎng)個數(shù)變化上下波動，當達到1時個數(shù)急劇上升，到2左右達到峰值，而后緩慢下降；2005年旅游場強平均值為21.66，小于2014年的23.30。綜合說明2005年銅仁市縣域旅游場強小于2014年，場強值呈上升趨勢。

圖2旅游經(jīng)濟場強得分

3.3銅仁市旅游場強空間變異性分析

為揭示各區(qū)縣旅游場強的空間分布特征，將兩個年份的格網(wǎng)中心點數(shù)據(jù)作為空間變差分析的樣方，定義采樣步長為300 km，并將場強賦予格網(wǎng)中心點，采用球狀模型，分別計算試驗變差函數(shù)，生成銅仁市各區(qū)縣2個年份的方差圖及Kriging插值圖(表2，圖3)。

表2　場強值的半變異模型及其參數(shù)

從表2可以看出擬合決定系數(shù)均為0.606，精度良好，說明兩個年份旅游經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù)連續(xù)性和穩(wěn)定性相對顯著，旅游發(fā)展的空間自組織性較強，但經(jīng)過9 a沒有明顯的變化。變程a基本不變，說明2 a中銅仁市旅游場強在區(qū)縣間相互影響的相對程度變化不大?；_值(C0+C)和塊金值(C0)不斷增大，但塊金系數(shù)[C/(C0+C)]從2005年的0.337 8下降為2014年的0.320 6，這表明在旅游發(fā)展的空間差異中,其數(shù)據(jù)變異的隨機成分在不斷降低,而由空間相關(guān)引起的結(jié)構(gòu)化分異的機理越來越顯著。

圖3旅游場強變差函數(shù)演化

圖3中值越低說明場強越小，可以看出銅仁市旅游主要依托城市開展的，受山區(qū)的地形的影響，交通便利的地區(qū)，其場強值越大。2005年和2014年相比，銅仁市各區(qū)縣的旅游場強極化作用不明顯，旅游場強變化較小，總體上城市的旅游場強比農(nóng)村的場強大。

3.4銅仁市旅游場強ESDA分析

3.4.1Moran散點圖為揭示各區(qū)縣旅游場強在不同時間段在空間上的集聚和分散，利用Geoda軟件分別測算2個年份銅仁市各區(qū)縣的格網(wǎng)旅游場強的全局和局部空間自相關(guān)指數(shù)，根據(jù)計算結(jié)果Global Moran′sI均為0.146，說明銅仁市各區(qū)縣的旅游經(jīng)濟發(fā)展在總體上差距沒有縮小，在顯著性檢驗值p=0.01下大部分格網(wǎng)處于L—L(“低低”)區(qū)域和H—H(“高高”)區(qū)域中，很少有格網(wǎng)分布在L—H(“低高”)區(qū)域，在H—L(“高低”)區(qū)域無格網(wǎng)分布，表明區(qū)域內(nèi)某一格網(wǎng)的旅游經(jīng)濟場強與其相鄰格網(wǎng)存在著很強的正空間相關(guān)性，空間負相關(guān)區(qū)域很少。

3.4.2LISA空間分布從圖4可以看出，銅仁市區(qū)縣格網(wǎng)的旅游場強LISA集聚圖空間分布規(guī)律和Moran散點圖相似，由于單個格網(wǎng)與其周邊單元的趨同性較強。處于Low值區(qū)的格網(wǎng)主要分布在銅仁市的西南、西北部和中部，而以各區(qū)縣縣城為中心，在其周邊形成了高值集聚區(qū)，主要為H—H區(qū)域和L—L區(qū)域，沒有形成H—L區(qū)域和L—H區(qū)域，即旅游經(jīng)濟熱點區(qū)，其余地區(qū)未形成空間自相關(guān)分布。從以上的結(jié)果可以看出，由于受地形和交通條件的影響，銅仁市區(qū)縣尺度的旅游活動主要是依托各區(qū)縣開展的。像梵凈山旅游熱門景點在分析過程中未表現(xiàn)出高值，是因為山體較大，入口離縣城很近，真正用于開展旅游活動的區(qū)域范圍較小，因此在縣級尺度未表現(xiàn)出來。

3.5銅仁市旅游場強多尺度關(guān)聯(lián)效應(yīng)分析

為找出影響旅游場強空間格局的控制性因子，選取公路作為主要研究路線，提取路線經(jīng)過的格網(wǎng)，對兩年的數(shù)據(jù)進行小波一致性分析。從圖5可以看出圖中的值向1趨近，說明2個年份有較高的一致性。在大尺度(158 km以上)和中尺度(64～128 km)區(qū)域上二者大小的作用不明顯，且在不同區(qū)域存在著兩者位相關(guān)系相反的現(xiàn)象；在小尺度上(64 km以下)，閾值為64 km和大尺度(128～158 km)閾值為158 km，2個年份公路的作用明顯，反映出公路沿線是形成旅游場強格局分異的主要控制因子，且位相關(guān)系沒有出現(xiàn)差別，也說明當尺度小于某個閾值時，公路對于旅游場強的空間分布格局的作用不明顯。

圖4綜合得分LISA集聚圖

圖5不同路線旅游場強的小波一致性分析

3.6銅仁市旅游場強空間格局演變驅(qū)動力分析

銅仁市地形復(fù)雜，交通不發(fā)達，遠離貴陽市、重慶市和長沙市、周邊地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平相對落后，雖然旅游資源豐富，但因經(jīng)濟落后，旅游經(jīng)濟也不發(fā)達。從旅游場強分析可以看出，分值高的主要集中在銅仁市的區(qū)縣所在地。相對于農(nóng)村和其他地區(qū)而言，區(qū)縣所在地公共基礎(chǔ)設(shè)施和交通條件相對較好，有利于提供旅游服務(wù)，因此，旅游場強的分值高。2005年、2014年碧江區(qū)的旅游收入分別為1.99億元，42.97億元，星級酒店數(shù)量分別2個和12個，公路總長度為334.53 km(2009年數(shù)據(jù))，位居前列，而排名靠后的萬山區(qū)2005年、2014年旅游收入分別0.07億元和2.04億元，星級酒店數(shù)量分別0個和1個，公路總長度為144.30 km(2009年數(shù)據(jù))。旅游收入、星級酒店數(shù)量以及公路總長度高的區(qū)縣，旅游場強值相對較高，而旅游收入、星級酒店數(shù)量以及公路總長度低的區(qū)縣，旅游場強相對較低，說明了旅游場強與旅游經(jīng)濟發(fā)展水平、星級酒店數(shù)量以及公路總長度相關(guān)性很高。因此，交通條件、旅游服務(wù)設(shè)施和經(jīng)濟發(fā)展水平是影響銅仁市旅游場強變化的主要驅(qū)動力。碧江區(qū)作為市政府所在地，人口相對集中和數(shù)量較大，對外交流和出行方便，周邊的旅游景點多，政府對旅游基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入要高于其他區(qū)縣，所以旅游場強明顯高于其他區(qū)縣。與省內(nèi)其他地市相比，旅游發(fā)展?jié)摿ι锌赏诰?，因此，對于銅仁市的旅游發(fā)展應(yīng)加強這幾方面的投入，促進旅游經(jīng)濟發(fā)展。

4　結(jié) 論

本文選取2005年、2014年影響銅仁市旅游經(jīng)濟發(fā)展的6個指標，在對評價指標消除量綱的基礎(chǔ)上，應(yīng)用主成分分析法對旅游經(jīng)濟發(fā)展水平進行分析，測算銅仁市10個區(qū)縣的旅游經(jīng)濟綜合規(guī)模，基于ArcGIS軟件，計算各區(qū)縣的旅游場強，并運用空間變差函數(shù)、ESDA和小波分析方法綜合評價城市旅游場強的空間格局演變規(guī)律及驅(qū)動力，研究結(jié)果表明：

(1) 銅仁市各區(qū)縣旅游經(jīng)濟發(fā)展水平普遍偏低，十個區(qū)縣中，碧江區(qū)、江口縣、石阡縣旅游經(jīng)濟發(fā)展相對較好。

(2) 銅仁市2005年縣域旅游場強平均值為21.66，2014年的旅游場強平均值為23.30，2005—2014年銅仁市縣域旅游場強平均值上升了1.64。

(3) 銅仁市縣域旅游發(fā)展的空間自組織性較強，2005—2014年銅仁市各區(qū)縣的旅游場強極化作用不明顯，旅游場強變化較小，總體上城市的旅游場強比農(nóng)村的場強大。

(4) 在小尺度上(64 km以下)，閾值為64 km和大尺度(128～158 km)閾值為158 km，公路對旅游場強格局分異的作用明顯。

(5) 由于經(jīng)濟發(fā)展水平落后，政府的旅游基礎(chǔ)設(shè)施投資力度較弱，沒有具有較強吸引力的相關(guān)設(shè)施，因此從2005—2014年銅仁市旅游經(jīng)濟發(fā)展過程未出現(xiàn)極化現(xiàn)象。建議銅仁市在旅游經(jīng)濟發(fā)展過程中注重增長極的培養(yǎng)，同時加強基礎(chǔ)設(shè)施的投資建設(shè)，完善交通網(wǎng)絡(luò)，促進區(qū)縣旅游的合作開發(fā)和發(fā)展。

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Spatial Pattern Evolution of Tourism Economic Field Strength and Driving Force at County Level Based on GIS

YU Zhen1, LU Debin1,2, BAI Bin1, WANG Zujing2

(1.SchoolofEconomicsandManagement,TongrenUniversity,Tongren,Guizhou554300,China;2.SchoolofGeographicSciences,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200241,China)

In order to reveal the spatial differentiation characteristics and spatial evolution law of tourism economic field strength at county level, we took the case of Tongren City of Guizhou Province based on GIS, selected six indexes affecting the development of tourism economy in Tongren City in 2005 and 2014, used principal component analysis, spatial variation function, ESDA, wavelet analysis and tourism economic field strength method on the basis of the elimination of the dimension of the evaluation indexes to evaluate the change laws of tourism economic field strength and the driving forces of Tongren comprehensively at county level. The results show that the tourism economic development level of the counties of Tongren City is generally low; among the ten counties, Bijiang District, Jiangkou County and Shiqian County, their tourism economic developments are relatively good; the average value of the county tourism economic field strength was 21.66 in Tongren City in 2005, and was 23.30 in 2014, and the average values rose by 1.64 from 2005 to 2014. The spatial self-organization of the county tourism development in Tongren is strong. And the polarization effect of each county tourism economic field strength is not obvious, changes of economic field strength are smaller. Overall, the urban tourism economic field strength is stronger than the rural one. In the threshold for 64 km of small scale (64 km below) and the threshold for 158 km of large scale (128～158 km), the effect of highway on the differentiation of tourism economic field strength pattern is obvious.

tourism economic field strength; spatial evolution; county level; Tongren City

2015-11-08

2015-11-24

貴州科學(xué)技術(shù)資助項目“基于GIS技術(shù)的貴州東部山區(qū)旅游動力轉(zhuǎn)化期旅游發(fā)展研究”(黔科合J字LKT[2012]25號)

禹真(1971—),女,貴州銅仁人,副教授,主要從事旅游地理學(xué)教學(xué)與研究。E-mail:yuzhen7336@qq.com

P208; P901;TP79

A

1005-3409(2016)03-0150-05