段七零, 薛美云
(1.揚(yáng)州職業(yè)大學(xué),江蘇 揚(yáng)州 225009;2.揚(yáng)州市新華中學(xué),江蘇 揚(yáng)州 225009)
美國科學(xué)家曼得爾布羅特(Mandelbrot)1982年出版“Fractal Geometry of Nature”一書[1],詳細(xì)闡釋分形理論。分形的本質(zhì)是自相似性(self-similarity),即意味著系統(tǒng)的自組織演化受到某種隱含規(guī)則的支配,促使系統(tǒng)具有不斷優(yōu)化的趨向。學(xué)者們一般采用分形維數(shù)來刻畫與描述系統(tǒng)的分形特征。幾十年來,在城市結(jié)構(gòu)、交通、人口等研究領(lǐng)域,分形理論被廣泛運(yùn)用。近些年,有學(xué)者將分形理論應(yīng)用于區(qū)域旅游景區(qū)系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)的研究。例如,戴學(xué)軍等分析了南京市景區(qū)系統(tǒng)的分形特征[2-4],李鳳華等研究了吐魯番景區(qū)系統(tǒng)的分形特點(diǎn)[5],蘇章全等測評了麗江古城區(qū)景區(qū)系統(tǒng)的空間聚集分形維數(shù)[6],黃泰等分析了蘇州城市游憩場點(diǎn)系統(tǒng)的空間分形特征[7],胡章鴻、許金如等研究了江蘇省景區(qū)系統(tǒng)的聚集和關(guān)聯(lián)分形特征[8,9],曹彥等分析了2015年中國5A級景區(qū)系統(tǒng)空間分布的聚集和關(guān)聯(lián)維數(shù)[10]。綜上所述,雖然分形模型為旅游景區(qū)空間結(jié)構(gòu)的研究方法創(chuàng)新提供了全新的支撐,也已出現(xiàn)了一些文獻(xiàn)成果,但這方面的研究仍處于起步階段,有待于深入系統(tǒng)的探討。且從已有文獻(xiàn)可看出:以省域以下空間作為研究空間尺度的文獻(xiàn)較多,而全國空間尺度及東中西部尺度的研究文獻(xiàn)很少,而且僅測量了全國景區(qū)系統(tǒng)某一時間點(diǎn)的空間分形的靜態(tài)情形,沒有通過幾個時間點(diǎn)的動態(tài)對比來分析演變特征。
鑒于以上分析,本文借用聚集分形模型,以實(shí)際交通距離(高速優(yōu)先)為數(shù)據(jù),分析幾個時間點(diǎn)的全國、東部、中部、西部四個尺度的5A級景區(qū)系統(tǒng)的空間分形特征,以探尋它們的演變規(guī)律。一方面可為分形模型在旅游空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用增加實(shí)證案例;另一方面試圖為優(yōu)化全國5A級景區(qū)的空間布局,以推進(jìn)全國范圍的全域旅游的均衡發(fā)展,提供一些指導(dǎo)依據(jù)。
借鑒城市體系空間結(jié)構(gòu)的聚集維數(shù)(半徑維數(shù))的描述,假定某一區(qū)域內(nèi)各景區(qū)按照某種自相似規(guī)則圍繞中心景區(qū)呈凝聚態(tài)分布,且回轉(zhuǎn)半徑與景區(qū)系統(tǒng)的半徑成線性比例,即分形體是各方向均勻變化的,同時不考慮邊界效應(yīng),且景區(qū)系統(tǒng)不是一個幾何上的多重分形,則可借助幾何測度關(guān)系確定半徑為r的圓周內(nèi)景區(qū)數(shù)目S(r)與半徑r的關(guān)系,即有S(r)∝rH,式中H為分維。鑒于半徑r的單位取值影響分維的數(shù)值,故將其轉(zhuǎn)化為平均半徑,公式為
(1)
則分維計算公式為
RN∝N1/H
(2)
式1、2中:RN為平均距離,ri為區(qū)域內(nèi)第i個景區(qū)到中心景區(qū)的距離,N為景區(qū)個數(shù),<>表示求平均值,H反映的是區(qū)域內(nèi)其它景區(qū)圍繞中心景區(qū)聚集的特征,故稱之為聚集維數(shù)。在二維空間上,如果H>2,則表明區(qū)域內(nèi)景區(qū)的空間分布從中心景區(qū)向四周呈密度遞增,其它景區(qū)圍繞中心景區(qū)呈離散態(tài),這是一種非正常的情況,區(qū)域內(nèi)景區(qū)的整體旅游吸引力是弱化的;如果H=2,則表明區(qū)域內(nèi)景區(qū)的空間分布從中心景區(qū)向四周呈均勻分布,既不存在聚集現(xiàn)象,也不存在離散態(tài);如果H<2,則表明區(qū)域內(nèi)景區(qū)的空間分布從中心景區(qū)向四周呈密度遞減,其它景區(qū)圍繞中心景區(qū)呈聚集態(tài),中心景區(qū)的聚合作用較強(qiáng),區(qū)域內(nèi)景區(qū)的整體旅游吸引力呈增加態(tài)勢??傊?-2之間,H值越小,說明區(qū)域內(nèi)景區(qū)的空間分布聚集程度越大;H值越大,說明聚集程度越小,越趨向均勻分布的態(tài)勢。
要探尋某區(qū)域內(nèi)的景區(qū)聚集分形的演化特征,就得首先在研究時期內(nèi)確定幾個研究時間點(diǎn),以便對比分析。高等級景區(qū)是一個區(qū)域吸引游客的主要吸引物,它在旅游吸引物系統(tǒng)中起著重要作用,能夠帶動全域旅游發(fā)展。所以,本文以5A級景區(qū)為研究對象。根據(jù)國務(wù)院文旅部網(wǎng)站信息,中國2007年開始有了66個最高等級5A級景區(qū),除2008年和2009年沒有增加外,2010-2018年每年新增的5A級景區(qū)分別為10個、43個、26個、26個、13個、29個、15個、22個、9個,至2018年底共259個5A級景區(qū)。根據(jù)5A級景區(qū)數(shù)目增加的階段性,在2007—2018年間,我們選擇2007年、2011年、2014年、2018年的12月31日作為4個研究時間點(diǎn),用于分析對比,探尋演變特征。
選擇全國范圍作為研究空間尺度,對了解中國5A級景區(qū)的宏觀增長特征及其布局優(yōu)化,有著重要意義。但我國地域遼闊,區(qū)域差異又較為明顯,為了反映出國內(nèi)不同區(qū)域景區(qū)系統(tǒng)的空間分形演化特征,我們將東部(京、津、冀、遼、滬、蘇、浙、閩、魯、粵、桂、瓊)、中部(晉、蒙、吉、黑、皖、贛、豫、鄂、湘)、西部(渝、川、貴、云、藏、陜、甘、寧、青、新)三大地區(qū)也作為本文的研究空間尺度。
要測算空間聚集分形維數(shù),就得確定區(qū)域景區(qū)系統(tǒng)的中心景區(qū)。目前主流做法是,選擇區(qū)域內(nèi)聚合作用最大的景區(qū)作為中心景區(qū)。區(qū)域整個景區(qū)系統(tǒng)受中心景區(qū)強(qiáng)大聚合作用的影響,不斷趨于優(yōu)化。有哪些因素影響景區(qū)聚合作用的大?。客ǔ碚f,知名度越高的景區(qū),其吸引力就越大,對區(qū)域內(nèi)其它景區(qū)的聚合作用也越大。2007年我國第一次評審5A級景區(qū),獲批的均是非常知名的景區(qū)。所以從知名度考慮,在第一批5A級景區(qū)中選擇中心景區(qū)(表1)。運(yùn)用德爾菲法向30位專家和公眾咨詢,經(jīng)過4輪匿名函詢以及中位數(shù)、四分點(diǎn)的統(tǒng)計,得到每個區(qū)域的知名度排在前5位景區(qū)。結(jié)果如下:全國范圍依次為故宮博物院、黃山、杭州西湖、桂林漓江、秦始皇兵馬俑,東部地區(qū)依次為故宮博物院、杭州西湖、桂林漓江、蘇州園林、泰山,中部地區(qū)依次為黃山、廬山、張家界、黃鶴樓公園、嵩山少林,西部地區(qū)依次為秦始皇兵馬俑、峨眉山、九寨溝、黃果樹大瀑布、玉龍雪山。景區(qū)聚集融合作用的大小,還與景區(qū)的地理位置、通達(dá)性等相關(guān),而景區(qū)的這些特征又與其所在城市緊密聯(lián)系。故宮博物院所在城市北京,其地理位置雖位于全國范圍的東北一隅和東部地區(qū)的偏北方位,但其首都地位、超大規(guī)模及與全國地區(qū)之間的廣泛交通聯(lián)系,均是其它四個景區(qū)所在城市無法比擬的,所以選擇故宮博物院作為全國景區(qū)系統(tǒng)和東部景區(qū)系統(tǒng)的中心景區(qū)。黃鶴樓公園雖然排在中部地區(qū)的第四位,但其所在城市武漢的省會地位高于其它四個景區(qū)所在城市,且武漢是中部規(guī)模最大城市之一,對外交通聯(lián)系廣泛,地理位置也較為適中。所以選擇黃鶴樓公園作為中部景區(qū)系統(tǒng)的中心景區(qū)。排在西部地區(qū)第一位的秦始皇兵馬俑,所在城市西安的地理位置雖然偏于西部地區(qū)的東隅,但作為省會和我國四大古都之一,其地位、規(guī)模和對外交通聯(lián)系均遠(yuǎn)好于其它四個景區(qū)所在城市。所以選擇秦始皇兵馬俑作為西部景區(qū)系統(tǒng)的中心景區(qū)。
表1 四個空間尺度的5A級景區(qū)數(shù)目與中心景區(qū)
旅游景區(qū)系統(tǒng)的自我演化與城市體系不完全相同。城市之間產(chǎn)生大量的物質(zhì)、能量、信息、人口等各種要素的流動與聯(lián)系,而景區(qū)之間主要產(chǎn)生旅游客流方面的聯(lián)系。景區(qū)間客流量的多少,在相當(dāng)程度上取決于交通可達(dá)性。因此,在借助城市體系空間聚集分形模型的基礎(chǔ)上,我們將直線距離改用交通距離。通常來說,不位于城市的景區(qū),它們之間的交通方式比較單一,以高速公路居多;而位于城市的景區(qū),它們之間可能有多種交通方式。2018年,我國高鐵總里程2.9萬km,而高速公路總里程突破14萬km。雖然現(xiàn)在有不少游客選擇高鐵旅行,但我國高鐵所覆蓋的城市和景區(qū)還遠(yuǎn)不如高速公路廣泛。所以,我們選擇絕大多數(shù)景區(qū)之間均存在的交通方式(即高速公路)的線路作為交通距離。另外,百度地圖還沒有高鐵導(dǎo)航線路可查,所以為了數(shù)據(jù)的可獲性,本文選擇5A級景區(qū)之間的公路(高速優(yōu)先)距離是可行之舉。在確定4個時間點(diǎn)各景區(qū)位置的基礎(chǔ)上,以GPS測算數(shù)據(jù)及根據(jù)map.baidu.com所查詢到的數(shù)據(jù)為主,采用Matlab軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測算。
利用區(qū)域內(nèi)各景區(qū)與中心景區(qū)之間的實(shí)際交通距離的數(shù)據(jù),根據(jù)聚集分形模型[公式(1)],計算4個時間點(diǎn)的分別以表1中心景區(qū)為中心的全國、東部、中部、西部四個尺度景區(qū)系統(tǒng)的平均半徑。限于篇幅,僅列出了全國景區(qū)系統(tǒng)的第1時間點(diǎn)的平均半徑數(shù)據(jù)(表2),其它數(shù)據(jù)表未列出。然后以(N,RN)分別繪成雙對數(shù)坐標(biāo)圖,本文僅顯示全國景區(qū)系統(tǒng)4個時間點(diǎn)的雙對數(shù)坐標(biāo)圖(圖1),其它三個尺度景區(qū)系統(tǒng)的雙對數(shù)坐標(biāo)圖未展示。通過最小二乘法求出聚集維數(shù)值H(表3)。為了直觀比較,我們繪出了H值的變化折線圖(圖2)。為了比較四個尺度景區(qū)系統(tǒng)分形特征的演變速度,我們計算4個時間點(diǎn)之間的三個演變階段的平均每個階段H值變化量(即將第4時間點(diǎn)的H值減去第1時間點(diǎn)的H值,差值除以3),并繪出柱狀圖(圖3)。
表2 以故宮博物院為中心的全國景區(qū)系統(tǒng)的平均半徑(第1時間點(diǎn))
圖1 全國景區(qū)系統(tǒng)4個時間點(diǎn)的聚集分形的雙對數(shù)圖Fig.1 The Ln-ln Graph of aggregation fractal ofChina scenic spot system in 2007,2011,2014 and 2018
從表3可知,全國5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)H介于0.71-1.05之間,遠(yuǎn)小于2,說明全國范圍內(nèi)5A級景區(qū)圍繞中心景區(qū)(故宮博物院)呈聚集態(tài)分布。主要原因在于,故宮博物院作為北京首都的最知名景區(qū),處于全國旅游發(fā)展的核心資源地位,對全國其它景區(qū)具有較大的聚集融合作用。從圖2可看出,全國5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)從第1時間點(diǎn)的0.7168增大到第4時間點(diǎn)的1.0405,而且每個階段都是增加的,說明就全國系統(tǒng)來講,5A級景區(qū)向均勻分布態(tài)勢演變。主要原因是在全國5A級景區(qū)總數(shù)不斷增加的前提下,5A級景區(qū)在各個尺度層面的覆蓋率也在不斷提高,從而導(dǎo)致全國景區(qū)系統(tǒng)的空間分布越來越趨于均勻。首先看省級層面,2007年我國3個省級單位(除港澳臺外)沒有5A級景區(qū),到2018年覆蓋所有省域。再看地級層面,2007年我國51個地級單位有5A級景區(qū),到2018年覆蓋到160個地級單位。但仍有超過一半的地級單位(共計333個地級單位)沒有5A級景區(qū),所以,鑒于高等級景區(qū)對地區(qū)旅游業(yè)強(qiáng)大的促進(jìn)作用和對地區(qū)知名度的提升作用,建議將全國每個地級單位均擁有5A級景區(qū),作為今后我國高等級景區(qū)布局優(yōu)化的目標(biāo)之一。從圖3可看出,全國5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù),平均每個階段增加0.1079,增加量大于東部、中部、西部系統(tǒng),說明全國系統(tǒng)的演變速度快于其它三個景區(qū)系統(tǒng)。
表3 四個景區(qū)系統(tǒng)的聚集分形的擬合方程、R2及聚集維數(shù)H
圖2 四個景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)的變化Fig.2 The change of aggregation dimension of each scenic spot system
圖3 平均每個階段聚集維數(shù)變化量Fig.3 The average increase of aggregation dimension of each stage
從表3可知,東部5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)H介于0.49-0.71之間,遠(yuǎn)小于2,說明東部范圍內(nèi)5A級景區(qū)圍繞中心景區(qū)(故宮博物院)呈聚集態(tài)。從圖2可看出,東部系統(tǒng)的聚集維數(shù)小于全國系統(tǒng)對應(yīng)時間點(diǎn)的聚集維數(shù),說明東部景區(qū)系統(tǒng)的聚集程度高于全國。由于東部比全國的范圍要小很多,所以北京故宮博物院對東部景區(qū)的聚集融合作用比對全國范圍景區(qū)的聚集作用大,導(dǎo)致東部景區(qū)系統(tǒng)的聚集程度高于全國。東部景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)從第1時間點(diǎn)的0.4953增大到第4時間點(diǎn)的0.7098,且每個階段都是增加的,說明東部系統(tǒng)的5A級景區(qū)向均勻分布態(tài)勢演化,且呈持續(xù)均衡演變。主要原因在于東部5A級景區(qū)不僅數(shù)量多,而且東部地區(qū)的地級單位近些年都爭先恐后地培育高等級景區(qū),以促進(jìn)本地區(qū)全域旅游發(fā)展。例如,2018年底東部共計113個地級單位,其中有5A級景區(qū)的單位62個,占比54.9%,大于中部的46.6%和西部的42.3%。從圖3可看出,東部5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù),平均每個階段增加0.0715,增加量大于中部、西部,說明東部系統(tǒng)的演變速度快于中部系統(tǒng)和西部系統(tǒng)。
從表3可知,中部5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)H介于1.12-1.68之間,小于2,說明中部范圍內(nèi)5A級景區(qū)圍繞中心景區(qū)(黃鶴樓公園)呈聚集態(tài)分布。從圖2可看出,中部系統(tǒng)的聚集維數(shù)分別大于全國、東部、西部系統(tǒng)對應(yīng)時間點(diǎn)的聚集維數(shù),說明中部景區(qū)系統(tǒng)的聚集程度低于其它三個空間尺度,或者說中部景區(qū)系統(tǒng)的均勻程度高于其它三個景區(qū)系統(tǒng)。這與中部版圖的幾何輪廓較東部、西部緊湊有關(guān),從4個時間點(diǎn)中部所有景區(qū)到中心景區(qū)的空間距離均小于對應(yīng)時間點(diǎn)的其它三個景區(qū)系統(tǒng)可以得到驗證。例如,第4時間點(diǎn)中部所有景區(qū)到中心景區(qū)的平均半徑為1203.0km,而全國、東部、西部系統(tǒng)分別為1685.3km、1466.0km、1729.1km,中部系統(tǒng)最小。中部景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)從第1時間點(diǎn)的1.3665減小到第4時間點(diǎn)的1.2277,即負(fù)增長,說明中部5A級景區(qū)系統(tǒng)總體上向著集中分布態(tài)勢演化,但每個階段不是持續(xù)減小的,而是波動減少。第一階段H值增大,第二階段減小,第三階段又增大。第二階段H值減小的主要原因在于,2011至2014年間(即第二階段)中部新增的5A級景區(qū)中,大多數(shù)分布在黃鶴樓公園所屬省區(qū)及其相鄰省區(qū)(即湖北及湖南、江西、安徽、河南),五省區(qū)在這期間新增16個5A級景區(qū),占中部新增總數(shù)(19個)的比例高達(dá)84.2%。也就是說由于大多數(shù)新增景區(qū)到中心景區(qū)(黃鶴樓公園)之間的空間距離較近,導(dǎo)致在第3時間點(diǎn)中部所有景區(qū)到中心景區(qū)的平均半徑(1055.9km)小于第2時間點(diǎn)的平均半徑(1168.8km),從而引起第二階段聚集維數(shù)H值的減小。據(jù)此,建議在中部地區(qū)的內(nèi)部,今后要適當(dāng)增加黑龍江、內(nèi)蒙古、吉林等北部省區(qū)的5A級景區(qū)數(shù)量,以促進(jìn)中部系統(tǒng)向均衡分布態(tài)勢轉(zhuǎn)變。從圖3可看出,中部5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù),平均每個階段增加-0.0463,增加量的絕對數(shù)最小,說明中部系統(tǒng)的演變速度最慢。
從表3可知,西部5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)H介于0.59-0.79之間,遠(yuǎn)小于2,說明西部范圍內(nèi)5A級景區(qū)圍繞中心景區(qū)(秦始皇兵馬俑)呈聚集態(tài)分布。從圖2可看出,西部系統(tǒng)的聚集維數(shù)小于全國和中部系統(tǒng)但大于東部系統(tǒng)對應(yīng)時間點(diǎn)的聚集維數(shù),即西部景區(qū)系統(tǒng)的聚集程度低于東部卻高于全國和中部。這表明西部系統(tǒng)的中心景區(qū)對區(qū)域內(nèi)其它景區(qū)的聚集融合作用,要大于全國系統(tǒng)和中部系統(tǒng)的中心景區(qū),但小于東部系統(tǒng)的中心景區(qū)。西部景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù)從第1時間點(diǎn)的0.5985增大到第4時間點(diǎn)的0.7884,且每個階段都是增加的,說明西部5A級景區(qū)系統(tǒng)朝著均勻分布態(tài)勢演變,且呈現(xiàn)持續(xù)均衡演變。主要原因在于距離中心景區(qū)(秦始皇兵馬俑)較遠(yuǎn)的新疆、西藏、云南、貴州等省區(qū)近10年來,5A級景區(qū)新增數(shù)量比西部其它省區(qū)稍多,導(dǎo)致西部系統(tǒng)整體上不斷走向均衡分布。但也要注意到,無論是5A級景區(qū)絕對數(shù)還是景區(qū)密度(景區(qū)數(shù)/面積,其單位為個/萬km2),目前西部都低于東部和中部,尤其是景區(qū)密度指標(biāo)更低。目前東部景區(qū)密度為0.855,中部為0.272,而西部僅為0.128。所以,今后仍需繼續(xù)增加中西部地區(qū)的高等級景區(qū)數(shù)量,以帶動當(dāng)?shù)厝蚵糜伟l(fā)展和促進(jìn)就業(yè)。西部5A級景區(qū)系統(tǒng)的聚集維數(shù),平均每個階段增加0.0633(圖3),增加量小于全國和東部,但大于中部,說明其演變速度慢于全國系統(tǒng)和東部系統(tǒng),快于中部系統(tǒng)。
本文用交通距離代替直線距離,修正聚集分形模型,將研究時期分為2007年底、2011年底、2014年底、2018年底共計4個時間點(diǎn),探討了全國、東部、中部、西部四個空間尺度5A級景區(qū)系統(tǒng)的分別以北京故宮博物院、故宮博物院、武漢黃鶴樓公園、西安秦始皇兵馬俑為中心景區(qū)的聚集分形演變特征。通過研究,可得出以下結(jié)論:(1)研究時期四個景區(qū)系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)均呈聚集態(tài),但集聚程度不同:東部系統(tǒng)的聚集程度最高,其次是西部系統(tǒng)和全國系統(tǒng),中部系統(tǒng)最低。(2)研究時期四個景區(qū)系統(tǒng)分形的演變方向不同:全國系統(tǒng)、東部系統(tǒng)和西部系統(tǒng)都向均勻分布態(tài)勢演變,而中部系統(tǒng)向集中分布方向演變。(3)研究時期四個景區(qū)系統(tǒng)分形的演變速度不同:全國系統(tǒng)最快,其次是東部系統(tǒng)和西部系統(tǒng),中部系統(tǒng)最慢。(4)全域旅游的內(nèi)涵,在空間上要由點(diǎn)向面推進(jìn)。但是一個地區(qū)如果“高等級景區(qū)”這個點(diǎn)都沒有,很難帶動該地區(qū)的全域旅游。所以,建議今后仍需更多關(guān)注中西部尤其是邊遠(yuǎn)省份的5A級景區(qū)的培育,同時爭取全國每個地級單位均擁有5A級景區(qū),以促進(jìn)全國范圍的全域旅游的均衡發(fā)展。
一個區(qū)域的輪廓形狀,會對空間分形特征有一定的影響,例如我國東部地區(qū)呈現(xiàn)南北狹長帶狀輪廓,而中部地區(qū)呈現(xiàn)為一個南北粗中間細(xì)的啞鈴輪廓,這些都會影響聚集分形特征。所以,探討能否以最接近區(qū)域幾何中心的5A級景區(qū)作為集聚分形研究的中心景區(qū)?如果這樣選擇中心景區(qū),則本文的研究結(jié)論,可能會有所改變。另外,隨著景區(qū)之間交通方式的多樣化以及相關(guān)數(shù)據(jù)獲得性的提高,可以采用幾種交通方式加權(quán)求得的綜合交通距離代替單一交通方式的距離。今后在這些方面,均值得深入研究和分析。