市域短期自駕游最優(yōu)推薦路線問(wèn)題

常文千　郎鵬　夏永瀅　楊悅婷

[提要] 新常態(tài)下，人民生活資料極大豐富，自駕游已成為市民短期出行的選擇，一種投入少又帶來(lái)最大滿足的游覽路線模型亟須提出。本文把滿足感作為效用函數(shù)，成本投入作為成本函數(shù)，基于自駕游滿足感與成本函數(shù)邊際關(guān)系，利用條件約束最優(yōu)化理論求最大化凈滿足感。影響市民自駕游出行的因素，基本都在模型中有表現(xiàn)。短期自駕游的最優(yōu)推薦路線模型是在經(jīng)濟(jì)學(xué)與數(shù)學(xué)理論下，以旅行的最大滿足而不是最小花費(fèi)和最短距離為目標(biāo)建立，提出市民短期自駕出行的模型，有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：市域;邊際效應(yīng);自駕游

中圖分類號(hào)：F062.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收錄日期：2019年4月23日

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)民收入增加，人民對(duì)文化娛樂(lè)生活提出了更高的要求。同時(shí)，國(guó)家周假政策的落實(shí)和我國(guó)私家車保有量的上升，客觀上允許人們周末外出進(jìn)行短期的自駕游。2011～2017年旅游人次統(tǒng)計(jì)中，我國(guó)國(guó)內(nèi)旅游人次增長(zhǎng)率在2%～3%，旅游已經(jīng)成為大眾消費(fèi)中不可少的一項(xiàng)。景點(diǎn)的選擇和路線的計(jì)劃是出行前不可少的一項(xiàng)。規(guī)劃路線的原則有最短時(shí)間、最小金錢和最短行程等，但少有路線能以量化最大滿足為準(zhǔn)則，海內(nèi)外學(xué)者也鮮有研究。傳統(tǒng)的路線規(guī)劃，如張宇菲等提出的建立以總的旅游時(shí)間達(dá)到最小的0～1數(shù)學(xué)規(guī)劃模型、陳霞等滿足路線長(zhǎng)度約束的模型等。

我們提出了一種基于最低成本投入而收獲最大滿足感的短期自駕出行優(yōu)化路線模型，在市域自駕游的前提下，把滿足感的邊際效應(yīng)和成本投入的邊際效應(yīng)引入對(duì)滿足感-成本模型的量化求最優(yōu)，使條件最優(yōu)化模型在最低成本的情況下得到最大產(chǎn)出，為短期市域自駕游路線規(guī)劃提供新思路。

一、介紹與方法

研究主體有雙休日，汽車及家人進(jìn)行市域旅行。假日出發(fā)，周日晚上前返程?？臻g上“從哪里來(lái)、回哪里去”。類別上，從多景點(diǎn)選擇;借鑒張宇菲等2016年提出的旅行費(fèi)用、交通時(shí)間、游覽時(shí)間及旅游體驗(yàn)度指數(shù)為目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)規(guī)劃模型，本文把影響最優(yōu)路線的因素定義為花費(fèi)、路程、時(shí)間和安全等。

根據(jù)微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)觀點(diǎn)，滿足感隨投入的增大而增大，但滿足感存在臨界值（最大滿足點(diǎn)）。超過(guò)，滿足感隨著投入增加減少，即成本可以轉(zhuǎn)換到更大邊際用途（慈善、公益等）。自駕游滿足感中，Q為成本量，TU（Total Utility）為總效用，MU（Marginal Utility）為邊際效用，其中均衡點(diǎn)表示成本與滿足的均衡。水平方向，Q軸大于均衡點(diǎn)，投入大于滿足，滿足感降低。

投入有價(jià)格，投入增多，新增的投入價(jià)格升高（d（價(jià)格）/d（成本）），經(jīng)濟(jì)學(xué)解釋類似于彈性消費(fèi)約束函數(shù)，這是投入價(jià)格彈性，非線性。投入量的增多，投入意愿降低;新投入的滿足感降低。滿足感函數(shù)與旅行者投入是指數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系。等成本線與等產(chǎn)量線的切點(diǎn)為成本投入相同時(shí)的最大產(chǎn)出，也為產(chǎn)出相同時(shí)的最小成本投入，這是成本論中短期總成本和生產(chǎn)擴(kuò)展線成立的核心，同理，平衡點(diǎn)實(shí)質(zhì)是新增成本超平面與新增產(chǎn)出超平面的切點(diǎn)。

二、假設(shè)與模型

假設(shè)游覽N個(gè)景點(diǎn)，為TA1，…，TAN，其中TAi與TAj（1≤i，j≤N，且i，j∈Z）的距離記為Dij=Dji，出發(fā)點(diǎn)到第一個(gè)景點(diǎn)距離DS，最后一個(gè)景點(diǎn)到出發(fā)點(diǎn)距離DE，路程為D，花費(fèi)為M，時(shí)間為T，安全為S，其他因素為E（E為誤差）。另，F(xiàn)（N，M，D，T，S，E）為滿足感，C（N，M，D，T，S，E）為成本。

模型：MAX{F（N，M，D，T，S，E1）-C（N，M，D，T，S，E2）}

周末自駕游條件下限制N、M、D、T、S與E，最大化滿足感與成本模型的理論依據(jù)可由圖1滿足感與成本模型表述，即滿足感的邊際等于成本的邊際。（圖1）

R語(yǔ)言中的非線性優(yōu)化Rdonlp2包對(duì)最優(yōu)化能給出優(yōu)良的解決方案，R對(duì)于條件約束下的自駕游滿足感-成本投入函數(shù)的優(yōu)化結(jié)果在1.0021和0.9994間，可斷定Rdonlp2包在模擬數(shù)據(jù)條件下，對(duì)于短期自駕游滿足感-成本投入函數(shù)給出的優(yōu)化結(jié)果會(huì)在值x=1附近收斂。

由短期自駕游滿足感函數(shù)和成本投入函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)容易求這個(gè)函數(shù)的可導(dǎo)極大值點(diǎn)在x=1的位置，形式為：

（d{F（N，M，D，T，S，E1）-C（N，M，D，T，S，E2}）/dx=0

與模擬的滿足感-成本函數(shù)取得極大值時(shí)x=1的情況一致。所以，Rdonlp2程序包給出的解決方案可靠。

選擇唐山市路南區(qū)政府為出發(fā)點(diǎn)，曹妃甸區(qū)多瑪樂(lè)園、李大釗紀(jì)念館和開發(fā)區(qū)碧海浴場(chǎng)為游覽的3景點(diǎn)，對(duì)路線旅行花費(fèi)（郵費(fèi)、門票等），距離、時(shí)間（車程、等待時(shí)間和堵車概率等）和安全（公安部門對(duì)路線安全事件統(tǒng)計(jì)），指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。

在以上指標(biāo)對(duì)于滿足感-成本函數(shù)等權(quán)重條件下，最優(yōu)化推薦路線的估計(jì)。通過(guò)對(duì)短期自駕游滿足感-成本函數(shù)的對(duì)比給出最優(yōu)化路線，為：唐山市路南區(qū)政府-樂(lè)亭縣李大釗紀(jì)念館-海港開發(fā)區(qū)碧海浴場(chǎng)-曹妃甸區(qū)多瑪樂(lè)園-唐山市路南區(qū)政府，如圖2所示。（圖2）

這條路線是平衡等權(quán)重條件下給出的最優(yōu)結(jié)果，最大化游客凈滿意度，對(duì)復(fù)雜路線的研究也有借鑒意義。

四、總結(jié)

（一）效用成本理論與條件約束方法，使得滿足感函數(shù)和成本投入函數(shù)的差在M、D、T和S的限制下達(dá)到凈滿足感最大，即為Net TU|COST={F（N，M，D，T，S，E1）-C（N，M，D，T，S，E2}|N=n，E1，E2最大，成本投入函數(shù)的邊際等于短期自駕游滿足感函數(shù)的邊際。滿足感-成本函數(shù)的定義和求解，將這一經(jīng)濟(jì)問(wèn)題量化為條件約束最優(yōu)化的數(shù)學(xué)問(wèn)題，得到理想的路線方案。

（二）通過(guò)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際模擬了滿足感函數(shù)隨著成本函數(shù)隨著成本投入的增加而增加的走勢(shì)。其中，滿足感函數(shù)隨著成本量的投入先增加后減少符合經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)律。對(duì)于滿足感-成本函數(shù)的論證可用參數(shù)方法（分位數(shù)回歸等）和非參方法（經(jīng)驗(yàn)似然函數(shù)等）得到逼近。

（三）M、D、T和S獨(dú)立的假設(shè)不一定成立，如路程長(zhǎng)短和花費(fèi)，以及時(shí)間消耗有相關(guān)關(guān)系，安全程度與駕駛時(shí)間和路程長(zhǎng)短也相關(guān)。引入過(guò)多指標(biāo)，會(huì)加大負(fù)擔(dān)。對(duì)于調(diào)查數(shù)據(jù)的觀察分析（VIF，相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)），可以去掉一些變量，優(yōu)化模型，給出更合理的解釋。

主要參考文獻(xiàn)：

[1]史亞奇.非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳承與旅游經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展相關(guān)性研究[J].中國(guó)商論，2017（22）.

[2]張宇菲，彭旭，邵光明，等.旅游路線規(guī)劃問(wèn)題[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2016.46（15）.

[3]陳霞，陳超，劉凱.多源異構(gòu)眾包數(shù)據(jù)風(fēng)景旅行路線規(guī)劃[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2016.50（5）.

[4]王志偉.微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)（上）[M].武漢大學(xué)出版社，2013.21.

[5]陳勝科，竇銀娣.時(shí)間、收入約束條件下生態(tài)農(nóng)業(yè)彈性消費(fèi)選擇的函數(shù)優(yōu)化[J].統(tǒng)計(jì)與決策，2018（12）.