摘要:旅游地生态安全测评具有自身的特殊性。其测评方法有多种,代表性的有环境影响评价体系中的综合指数法、层次分析法、人工神经网络法及景观生态学法、旅游生态承载力方法体系中的旅游环境容量法、旅游生态足迹法等。对比分析了各种测度方法的优势和不足,提出各种测评方法的具体适用场景,指出需针对旅游地类型及测度目标选用相应的测评方法。
关键词:旅游地;生态安全;测评方法
中图分类号:F590文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)33-0151-04
目前,关于生态安全概念存在广义和狭义两种理解:广义的生态安全包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全;狭义的生态安全是指自然和半自然生态系统的安全[1]。生态安全研究涉及从种群至全球等各种尺度,可以从国家、区域及行业等三个层面来进行,其具体内容包括生态安全测度评价、监控、预警、调控、维护与管理等内容,其中生态安全测度是最为基础的关键性工作[2]。旅游地生态安全测度近年来已成为一项重要研究课题,其主要内容包括:(1)旅游地生态安全因子的筛选与计量;(2)旅游地生态安全指标体系的构建;(3)旅游地生态安全区内外影响程度;(4)旅游地关键生态系统的稳定性及可持续性等等。近年来,旅游地生态安全测度方法代表性的主要有:环境影响评价体系(综合指数法、层次分析法、人工神经网络法、景观生态学方法、生态承载力概念体系测评法、生态足迹法等等。目前尚未见到对各类旅游地生态安全测度方法综合比较的研究文献。本文拟对比分析上述几种代表性方法,以期考量各类方法在旅游地生态安全测度中的具体适用场景,进而为科学全面评价各类旅游地生态安全提供些许借鉴。
一、旅游地生态安全测评的特殊性
旅游地生态系统从自然生态要素上看,和其他地域空间一样,其生态安全测度内容主要包括:(1)水体安全,包括陆地淡水和海水等各类水体;(2)森林和草场、湿地等生态空间的安全;(3)大气安全,大气健康气体含量及结构;(4)地表安全,包括地表性状稳定、各类灾害发生的可能性等等。与其他类型区域生态环境一样,旅游地生态安全受到地方社会文化、经济发展水平、相关政策法规、开发技术、管理体制等的综合影响。
此外,旅游地作为一种休闲观光类生态地域,其生态机理具有特殊性,主要表现为:
1.生态风险时空的非均衡性。旅游者的活动时间和空间具有明显的非均衡性:一方面,绝大部分旅游地旅游者人流及活动具有明显的季节性和周期性,时间差异性必须考虑;另一方面,在旅游地不同功能分区中,游客的活动性质、消费类型、停留时间等均不相同,核心景观、游乐区、服务区等生态风险明显高于其他功能区,测度时要考虑旅游者生态消费的空间非均衡性。
2.生态威胁因素的特殊性。旅游地生态不安全的主要诱因是旅行空间尺度不等的外来人口——旅游者的消费行为,其在旅游地的“食、住、行、游、购、娱”等成为旅游地生态安全的威胁因子,这其中还需考虑生态风险具有弹性,因为旅游地生态风险直接受旅游开发方式、旅游活动性质、旅游管理等影响,相应地,旅游项目开发、旅游管理水平、旅游地社区可能的响应方式都需被视为生态安全的重要影响因素。
3.生态安全内涵的独特性。基于旅游地主体功能是为了满足游客观光休闲游憩的需求,对其生态安全测度不能只重视旅游地显性生态因子,还应重视直接影响旅游者体验质量等非污染性的隐性生态影响因子,如景观美感度、开展旅游活动的生态适宜度(如河流两岸及河床地形、水位改变可能对漂流活动的体验影响)等等。
正是因为旅游地生态安全具有上述特点,在对其生态安全测度方法上具有一定的特殊要求。
二、旅游地生态安全测评方法
对旅游地生态安全的测度,从各测评方法的立足点看,大致可分为三类:(1)从生态系统中各生态要素与标准状态的差距来测评;(2)从旅游地生态景观的空间格局及稳定度来测评;(3)从现有容量与旅游地生态系统的承载力或生产能力之间的差距来测评。
(一)环境影响评价体系
环境影响评价体系(EIA,Environmental Impact Assessments)着眼于旅游地生态安全状况测评,该方法依照系统思想对旅游地生态环境系统的组成部分进行分解、评价,再对关键旅游生态安全影响因子进行测量,其中指标体系的构建是其关键[3]。
1.综合指数法。综合指数法着眼于整个旅游地生态环境的各个自然关键因子,属于多因子小综合评价法,其过程为:(1)分析旅游地生态安全变化规律,建立表征各生态安全因子特性的指标体系;(2)确定评价标准;(3)建立评价函数曲线;(4)根据因子的相对重要性赋予权重;(5)将各因子的变化值综合,得出生态安全测度值。
其代表性的模型为:
ΔE=(Ehi-Egi)×Wi
式中,ΔE为旅游开发前后生态安全变化值;Ehi为开发后因子的质量指标;Egi为开发前因子的质量指标;Wi为i因子的权重。
2.层次分析法。层次分析法(AHP,Analytical Hierarchy Process)的信息基础是人们对每一层次生态因子相对重要性给出判断,过程为:(1)建立层次结构,分目标、准则、指标、要素层;(2)构造判断矩阵;(3)层次单排序;(4)层次总排序;(5)一致性检验。层次分析法中,人们常采用P-S-R模型同时考虑自然、社会、经济等多方面因素,先从层次结构的角度分析旅游活动对区域生态系统的影响,然后再从功能的角度分析旅游活动对区域生态系统内部功能关系的影响,最后再从层次与功能相结合的角度综合评价旅游活动对生态安全造成的影响。
其代表性的模型为:
P=C/Cs
P= Pij=Cij /Csij
式中,P为旅游地生态安全度;C为实测值(或预测值);Cs 为标准值;i为第i个生态要素;n为生态要素总数;j为第i生态要素中的第j生态因子;m为第i生态要素中的生态因子总数;Cij为第i生态要素中的第j生态因子的实测值(或预测值);Csij为第i生态要素中的第j生态因子的标准值;Pij为第i生态要素中的第j生态因子的安全指数;Wij为第i生态要素中的第j生态因子的权重。
此外,为克服单一数学模型存在的缺陷,在综合各方法优点的基础上,人们相继开发了各种方法相结合的EIA复合评价模型,如模糊综合评价—层次分析—主成分分析模型、层次分析—变权—模糊—灰色关联复合模型、AHP-模糊数学评价法[4]等等。
(二)人工神经网络法
人工神经网络(Artificial Neural Networks,ANN)是大量简单神经元联结而成的非线性复杂网络系统,以其并行分布处理、自组织、自适应、自学习和健全性与容错性等独特性功能引起广泛关注。尤其在生态信息不完备情况下,在知识处理、模式识别、方案决策等方面,ANN具有很强的能力。其中,BP人工神经网络是一种常用的数据挖掘分类方法,具有非线性的模式识别、分类、预测、优化、控制等功能。旅游环境质量的许多指标是不能用数值确定的,即没有明确的边界,只有评价程度的高低,因此采用BP神经网络专家系统,为旅游生态安全测度提供了有效途径[5],被越来越多生态研究者采用。其过程为:构建网络拓扑结构;提供训练样本;用实测值进行网络测度;生态安全等级评价等[6]。其代表性模型为:
Qj(t)=fwijxi(t-τij)-Tj
式中,xi(t)为t时刻神经元j接收的来自神经元i的输入信息;Qi(t)为t时刻神经元j的输出信息;τij为输入输出间的突触时延;Tj为j的阈值;wij为i到j的突触连接系数或权重值。f(•)代表神经元传递函数,可以选择传递函数为所希望的函数形式——平方根、乘积、lg、ex等,除线性传递函数外,其他变换给出的均是累积信号的非线性变化。
(三)景观生态学方法
景观生态学方法结合了生态学和地理学相关方法的优点,其研究的主要内容是生态地域内异质土地单元之间的空间结构与功能、生态斑块随时间的变化规律等。其指标体系的构建涉及多个维度,如景观多样性指数、分维数、均匀度、优势度、分离度、破碎度、蔓延度等,较为全面的景观生态学评价体系涉及指标可达五十种以上。在旅游地,景观生态学方法能够描述生态安全变化的时间动态和空间累积两方面特征。旅游地常从景观结构稳定性、景观功能效应性、景观受胁迫性等方面构建景观生态安全测度指标体系[7]。其代表模型为:
EQ=WiAi /N
式中,EQ为旅游地景观生态安全;Ai分别为景观结构稳定性、功能效应性、受胁迫性等方面阈值;Wi为各方面对生态安全的权重。
此外,还可根据旅游地生态特性采用专门指标体系进行针对性的要素安全测度,如以景观生态格局分析法来测度景区内游步道对生物物种的影响。实际运用中,人们往往将综合层次分析法、模糊数学法等与景观生态学方法结合起来使用[8]。
(四)旅游生态承载力测评方法
生态环境承载力( Ecological Carrying Capacity,ECC)方法着眼于在维持旅游地生态安全的前提下,旅游地到底能承受多大的生态压力。换言之,该方法总体过程为:确定旅游地生态安全承受量或生产量;测算旅游地各类旅游活动的实际承受量或消费量;评估旅游地生态安全状态。
1.旅游环境容量(TECC)方法体系。旅游环境容量(Tourism Environmental Carrying Capacity,TECC)是指,在自然环境没有出现不可接受的变化和游客体验质量没有降低的情况下,使用一个景点的游客人数最大值[9]。旅游环境容量的最初研究者认为,旅游环境容量主要指旅游地生态环境容量,游憩区域的容量问题主要是指区域生态条件的恶化问题[10]。
旅游地生态环境容量代表模型为:
EEBC=min(WEC,AEC,SEC)
EEBC为生态环境承载力;WEC为水环境承载力(以水面为主要旅游资源,取WEC=污水日处理能力/人均污水产生量);AEC为大气环境承载力(对于不产生大气环境污染的旅游活动,可取无穷大;产生大气污染时,AEC=区域大气环境容量/人均废气产生量);SEC为对产生固体废弃物的承载力(SEC=固体废弃物日处理能力/平均每人每天产生固体废弃物量)。
其计算公式为:
式中,F为扩展性生态容量;n为污染物种类数;Si为自然生态环境净化吸收第种污染物的数量;Ti为各种污染物的自净化时间;Qi为每天人工处理掉的第种污染物数量;Pi为每位游客每天产生第种污染物的数量。
受旅游环境容量概念的启发,美国学者先后提出了可接受的改变极限(LAC)和游客体验与资源保护(VERP)方法,从游客体验质量(旅游需求)和生态环境承受能力(旅游地生态供给)两方面结合来对旅游地生态安全状况进行测度。LAC用一组指标来对相应地区进行监测,如空气洁净度、空气湿度、道路两侧土壤状况、优势动植物营养水平等等。VERP体系比LAC方法考虑到更多的旅游地实际情况,如来自于游客行为、活动种类、活动强度、活动时间及地点等更多方面的影响[11]。 此外,Prato提出了判断一个环境系统的状态是否与容量要求相协调的(AEM,Ex Post Adaptive Ecosystem Management)适应性生态系统管理技术和寻求获得这种协调的MASTEC(Multiple Attribute Scoring Test OfEcosystem Capacity)容量多因素评分检验技术[12],使TECC方法体系内涵不断丰富,实用性逐渐增强。
2.旅游生态足迹法。旅游生态足迹法(Tourist Ecological Footprint,TEF)由生态足迹法(EF)发展而来,是生态足迹法在旅游业的具体运用。TEF是通过测定一定区域内维持人口(含本地居民和外来旅游人口)生存与发展的自然资源消费量以及吸纳人口产生的废弃物所需的生物生产性土地面积大小,与给定区域的生态承载力进行比较,评估人口对生态系统的影响,测度区域旅游可持续发展状况的方法。近些年,生态足迹法已成为国内外一批旅游界学者来评估旅游地生态安全及旅游行为对环境影响的主要方法[13~16]。其基本模型为:
TEF=TEFtransport+TEFaccommo+TEFfood+TEFshopping+TEFentrainment+TEFvisiting
旅游生态足迹(TEF)分别由旅游交通生态足迹(TEFtransport)、旅游住宿生态足迹(TEFaccommo)、旅游餐饮生态足迹(TEFfood)、旅游购物生态足迹(TEFshopping)、旅游娱乐生态足迹(TEFentrainment)以及游览观光生态足迹(TEFvisiting)组成,是6个子模块计算结果的总和。
其具体测算公式为:
EF=Nef=N(aai)=N(Ci /Pi)
式中,EF为总的生态足迹;i为消费商品和投入的类型;Pi为i种消费商品的平均生产能力;Ci为i种商品的人均消费量;aai为人均i种交易商品折算的生物生产性土地面积,N为人口数,ef为人均生态足迹。
三、各种旅游地生态安全测度方法的对比
EIA测评体系中,综合指数法简明扼要,该评析对象侧重于生态安全的自然环境要素,能直接反映旅游地某一自然要素或自然环境总体所处的安全状态,可以对比测度旅游开发前后旅游地的自然生态位差。由于旅游地生态环境的特殊性,其自然环境要素和旅游开发项目两者内部各因子之间的生态联系常常不能准确表现,而且不同类型旅游地又包含了不同的显性和隐性生态安全影响因素,指标体系建立、权重关系确定等又受测评人员专业背景、经验和目标等影响,因此构建的综合评价指标体系有时难免会有失偏颇。AHP法可对单个生态要素(如水体、大气等)或旅游地区域综合生态系统进行安全测度,是一种对复杂现象的决策思维过程进行系统化、模型化、数量化的方法,能从层次和功能相结合的角度综合评价开发活动对旅游地生态安全造成的影响,较好地反映了自然、经济、资源之间的相互依存关系。但正因如此,涉及多个因子的取舍及其权重关系,其准确性也会受到数据和专家经验的影响。神经网络法数据处理能力强大、拟合误差小、预测灵活、参数调整控制方便、模型建立快捷等优点,适合解决各类旅游地安全测度中信息不完全、分析指标较多、指标非线性关联难以确立等问题。但其结果的准确性和可操作性首先受到人为设定的标准(教师信号)影响,而标准设定的恰当与否又直接受测评人员自身的经验影响,因此测评人员的专业水平也尤为重要。
景观生态学对区域内某种指标生物自然栖息地的变化情况进行研究,能够以整体的思想审视生态环境的现状和变化,避免了大量反复的生态调查,是在中国各旅游地现有生态环境基础数据较为缺失的情况下,进行远期旅游发展影响评估的好方法[17]。但由于景观生态学方法的主要评价对象是自然类旅游地,因此较适用于生物物种尤其是植被占优势的自然类旅游地,如森林、草场等类型的旅游地。
相对而言,旅游生态承载力测度方法体系容易理解和操作。旅游环境容量通过测评水、大气及污染物等是否超过生态环境容纳能力来反映旅游地生态安全程度,它第一次将生态安全与游客数量直接联系起来。但国内外学者普遍认为,旅游环境容量只能是一个阈值,很难直接表征旅游地生态安全水平,因为旅游环境容量模型缺乏对旅游地生物多样性、景观稳定性、旅游建设项目环境影响等方面的深入探讨[18]。此外,旅游环境容量直接受制于旅游地生态环境性质,普适性不强,还受到旅游规划水平、旅游管理水平等“软”要素影响[19]。但该方法简单,可操作性强,可用其来简易测评目前各类非都市型“纯”旅游地承受的生态压力。LAC和VERP作为旅游环境容量方法的发展,融合了自然环境、游客、社区、管理者等各种利益相关者的诉求,该方法常被运用于以自然类旅游资源为主体的旅游地。旅游生态足迹法则从资源消耗和供给的角度,提出“可持续性”的解释和测度方法,容易理解也更加简便,不需要很多专业技能[20],并能给出一个关于整个旅游行为所引起的生态消耗的清晰描述,甚至能从旅游产品分类的角度对生态安全作一个明晰的测度[21~22]。但由于任何旅游区域都不是一个封闭的系统,与外界有物质流和能量流交换,对那些开放度较高的旅游地而言,用生态足迹模型分析旅游容量要考虑外地物质和能量输入,而外地输入量具有较大的弹性空间,因此作为一个区域旅游承载力的极限值难以准确界定。从各类旅游地看,该方法较适用于范围较大、游客消费链完整的旅游地生态安全测评。
旅游地生态安全与一般的区域生态安全相比,既有共性又有自身特殊性,把握其特殊要求是确定测度方法的基本前提。旅游地生态安全测度涉及自然环境、社会、经济等多方面影响因子,实际操作中,不能片面断言何种测评方法最适合或最不适合,需根据测评对象的实际情况及测评目标对各种测评方法进行优选。
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[责任编辑 陈凤雪]
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