王 慧 修新田

1.太原旅游職業(yè)學院，山西太原 030032；2.福建農(nóng)林大學資源與環(huán)境學院，福建福州 350002

引言

20世紀80年代以來，旅游業(yè)和現(xiàn)代城市的聯(lián)系日益緊密，旅游開始“城市化”[1]，城市旅游目前已成為我國旅游業(yè)的主要組成部分，但其快速發(fā)展帶來一系列環(huán)境問題[2]。如餐飲、住宿等旅游服務活動造成大氣、水體污染，使城市旅游環(huán)境系統(tǒng)脆弱性不斷增加[3-4]。大連、海口和麗江近年來均因旅游開發(fā)出現(xiàn)了自然災害、環(huán)境污染等問題。在追求城市旅游快速發(fā)展時如何預警并降低其環(huán)境系統(tǒng)的承載壓力，已成為亟待解決的現(xiàn)實課題。目前廣泛用于山體滑坡、地震等的預警理論具有現(xiàn)實借鑒性，將其用于探索建立城市旅游環(huán)境承載力預警系統(tǒng)，對緩解環(huán)境系統(tǒng)壓力，促進可持續(xù)旅游發(fā)展具有重要意義。

一 預警理論研究綜述

預警理論源于國外，在經(jīng)濟研究、環(huán)境監(jiān)測[5-6]等均有廣泛應用，但用于旅游環(huán)境承載力的成果較少[3]，早期Edwards等為英格蘭海岸建立了相應的旅游環(huán)境承載力預警機制[7]。20世紀80年代，翁鋼民[8]、曾琳[9]率先將其理論引入旅游環(huán)境承載力研究領域，為實證研究奠定了理論基礎。從研究對象看，旅游海島[10-11]、森林旅游景區(qū)[12-13]等均是重點。城市旅游環(huán)境承載力預警研究僅有少數(shù)成果。趙永峰[14]、王麗[4]分別利用加權(quán)求和法、BP網(wǎng)絡模型預警研究了烏蘭察布和大連。但研究對象側(cè)重北方沿海城市，定性多于定量研究，缺乏可應用于現(xiàn)實的實際成果。由此，論文引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡技術，以福州市為研究對象，以期拓展相關研究成果，為有關政策制定提供可借鑒性建議。

二 研究區(qū)概況及方法

福州是我國優(yōu)秀的旅游城市，AAA級（含）以上旅游景區(qū)26家。近年來隨著海絲國際旅游節(jié)活動等一系列措施的采取，旅游經(jīng)濟快速發(fā)展，但同時出現(xiàn)了大氣和水體污染、公共衛(wèi)生環(huán)境受到破壞等問題，旅游環(huán)境系統(tǒng)受到威脅。福州市從2000年便開始探索建立旅游預警管理機制，如啟動黃金周假日旅游預警系統(tǒng)；2020年時因新冠肺炎疫情防控在五一假期通過e福州APP發(fā)布景區(qū)游客承載預警，為其旅游環(huán)境承載力預警研究奠定了基礎。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡由Rumelhart等于1986年提出，是基于人腦神經(jīng)元處理信息的過程而建立的一種抽象性網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，通過一層或多層的隱含層完成輸入到輸出的非線性映射。采用MATLABR_2014a中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡訓練函數(shù)作為預警評價工具[12-13]。

（一）城市旅游環(huán)境承載力預警系統(tǒng)

1 預警監(jiān)測模塊

參考相關研究成果[4，15-16]，構(gòu)建了指標體系（見表1）。

表1 福州市旅游環(huán)境承載力預警指標體系

2 預警信息處理模塊

（1）預警指標數(shù)值處理

首先對各指標原始數(shù)據(jù)進行標準化處理；其次采用變異系數(shù)法計算指標權(quán)重；最后采用加權(quán)平均法求得預警指數(shù)。

（2）預警預測

采用滾動預測法（前3年預測第4年）預測預警指標2020、2021的值。根據(jù)研究的需求，設定了一個3×β×1的預測模型（β根據(jù)公式：試算確定）。采用tansig+logsig、traingd作為模型隱含層、輸出層的激活函數(shù)及訓練函數(shù)，訓練目標誤差設為0.01，最大訓練次數(shù)設為15000，附加學習率設為0.05。

預警警界區(qū)間采用控制圖方法[17]及e福州APP中的信號燈確定（見表2）。

表2 福州市旅游環(huán)境承載力預警警界區(qū)間

3 預警評價模塊

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡構(gòu)建旅游環(huán)境承載力預警評價模型，步驟如下。

（1）節(jié)點數(shù)量。2008年—2019年16個預警指標值為輸入節(jié)點；隱含層節(jié)點數(shù)根據(jù)上述公式及試算確定為13，輸出層為預警警度（用向量0000、1000、0100、0010、0001對應警度），節(jié)點數(shù)為 4；由此構(gòu)建一個16×13×4的預警評價模型。

（2）模型的訓練與檢驗。2008年—2017年、2018年—2019年分別為訓練和檢驗樣本，將主要函數(shù)和參數(shù)設定如預測模型中一致，完成網(wǎng)絡的訓練和檢驗。結(jié)果顯示第1次訓練時即達到目標誤差要求，此時利用Y=sim（net·P_test）對 2018年—2019年的樣本進行仿真，判斷結(jié)果正確率100%，可用于預警評價。

（二）預警結(jié)果分析

1 預警子系統(tǒng)預警指數(shù)

描繪出福州市2008年—2019年旅游環(huán)境承載力預警子系統(tǒng)預警指數(shù)的變化趨勢（見圖1），并進行警情判別（見表3）。

圖1 2008年—2019年旅游環(huán)境承載力預警指數(shù)變化趨勢

圖1顯示，生態(tài)環(huán)境承載力預警指數(shù)呈波動上升趨勢，預警狀態(tài)從成長區(qū)過渡到健康區(qū)，再到適載區(qū)。2008年—2009年，受金融危機影響，福州市旅游資源開發(fā)力度下降，AAAA級以上景區(qū)僅6個，反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的幾個指標值都較小，預警狀態(tài)為成長區(qū)，預警級別為輕警Ⅰ，警示燈為綠燈。2010年后，隨著對旅游發(fā)展的重視及生態(tài)環(huán)境保護意識的增強，旅游資源得到良好的開發(fā)，資源質(zhì)量逐步提升，AAAA級以上景區(qū)數(shù)量9個，2013年后達到13個，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷提升，空氣質(zhì)量始終處于優(yōu)級狀態(tài)，對固體廢棄物和污水的處理率不斷提高，預警狀態(tài)為健康區(qū)，無警，顯示黃色。從2016年開始，福州市不斷加快旅游產(chǎn)業(yè)布局，相繼出臺政策加快旅游業(yè)發(fā)展。2017年后，AAAA級以上景區(qū)數(shù)量增為15個，但反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的其他幾個指標值也上升了。說明生態(tài)環(huán)境承載力雖得到了充分發(fā)揮，但開始出現(xiàn)承載壓力。旅游環(huán)境一定程度上可能已遭破壞，需開始加強環(huán)境保護力度。

經(jīng)濟環(huán)境承載力預警指數(shù)變化呈“W”形。2008年—2016年波動下降，從健康區(qū)過渡到成長區(qū)，警示燈從黃色變?yōu)榫G色。源于反映旅游服務接待能力的幾個指標數(shù)值均下降。2016年后上升，預警狀態(tài)從健康區(qū)到適載區(qū)到超載區(qū)，處于超載預警狀態(tài)，已發(fā)布紅色預警。主要原因是隨著近年來游客接待量的不斷增加，福州市旅游服務設施和接待能力呈現(xiàn)壓力，旅游收入占GDP比重和人均GDP指標值逐步提高，服務業(yè)用水量和社會用電量持續(xù)上升，增加了經(jīng)濟環(huán)境承載力預警子系統(tǒng)的壓力。福州市目前旅游經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、服務設施已在可承受的旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展給經(jīng)濟環(huán)境造成的壓力范圍之外，需開始重視旅游經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。

社會環(huán)境承載力預警指數(shù)呈下降趨勢。2008年預警狀態(tài)為超載區(qū)，警示燈為紅色（重警Ⅱ），說明旅游業(yè)帶來社會發(fā)展的同時帶來了居民滿意度下降等壓力，需要及時關注和處理。2009年，預警狀態(tài)由超載區(qū)過渡到適載區(qū)，預警級別由重警Ⅱ變?yōu)檩p警Ⅱ，警示燈由紅色變?yōu)槌壬?010年—2016年處于健康區(qū)，無警，警示燈為黃色。2017年—2019年過渡到成長區(qū)，警示燈為綠色。說明福州市居民從對游客的排斥過渡到接受狀態(tài)，旅游業(yè)與社會發(fā)展程度協(xié)調(diào)一致。

2 福州市旅游環(huán)境承載力預警指數(shù)分析

預警評價結(jié)果見表4。

表4 2008年—2021年預警評價結(jié)果

圖1顯示，福州市旅游環(huán)境承載力預警指數(shù)呈波動遞增趨勢。2008年—2009年預警狀態(tài)為成長區(qū)，發(fā)布警示燈為綠色的輕警Ⅰ。2010年—2018年，旅游業(yè)發(fā)展平穩(wěn)，環(huán)境承載能力持續(xù)增強，預警狀態(tài)始終為健康區(qū)。福州市2010年后旅游市場不斷擴展，旅游業(yè)得到快速發(fā)展。2015年“四區(qū)疊加”，旅游產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐不斷加快，生態(tài)環(huán)境受旅游業(yè)快速發(fā)展的影響自2018年開始逐步顯現(xiàn)，2019年開始進入適載區(qū)，發(fā)布輕警Ⅱ，警示燈為橙色。

3 預警防控對策

福州市應從旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，打造旅游項目推動旅游業(yè)發(fā)展的同時注重塑造良好的生態(tài)環(huán)境，提高對游客的吸引力；注重對旅游資源要素的合理配置，科學調(diào)控宏觀經(jīng)濟走向，優(yōu)化旅游經(jīng)濟結(jié)構(gòu)；采取措施合理分流游客，控制旅游人數(shù)，保障居民對旅游的支持度和游客的旅游滿意度。

三 結(jié)語

在BP神經(jīng)網(wǎng)絡技術的支持下，以福州市為研究對象進行了城市旅游環(huán)境承載力預警評價研究，結(jié)論如下。生態(tài)環(huán)境承載力預警指數(shù)呈波動上升的趨勢，預警狀態(tài)從成長區(qū)過渡到健康區(qū)，再到適載區(qū)。生態(tài)環(huán)境承載力雖然得到了充分發(fā)揮，但開始出現(xiàn)承載壓力，旅游環(huán)境一定程度上可能已遭到破壞，需開始加強環(huán)境保護力度。經(jīng)濟環(huán)境承載力預警指數(shù)變化趨勢呈“W”形，波動最明顯，對整個系統(tǒng)的影響最顯著，2016年后預警狀態(tài)過渡明顯，從健康區(qū)到適載區(qū)到超載區(qū)，處于超載預警狀態(tài)，已發(fā)布紅色預警，需要開始重視旅游經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化，促進旅游經(jīng)濟穩(wěn)步可持續(xù)發(fā)展。社會環(huán)境承載力預警指數(shù)呈下降趨勢，預警過渡到成長區(qū)，福州市居民從對游客的排斥過渡到接受狀態(tài)，旅游業(yè)與社會發(fā)展程度協(xié)調(diào)一致。整體環(huán)境承載力預警指數(shù)呈波動遞增趨勢。預警狀態(tài)從2008年的成長區(qū)過渡到2018年的健康區(qū)。生態(tài)環(huán)境受旅游業(yè)快速發(fā)展的影響自2018年逐步顯現(xiàn)，2019年開始進入適載區(qū)。