基于GIS与层次分析模型的生态旅游舒适度评价方法_韩燕妮.pdf

桉树科技 2023,40(2):27-34 EUCALYPT SCIENCE&TECHNOLOGY _ 基金项目：2021 年度咸阳职业技术学院科研基金重点项目陕西省农业与智慧旅游产业融合研究(2021SKB01)作者简介：韩燕妮(1979 )，女，硕士，副教授，从事旅游管理教学工作。E-mail: DOI:10.13987/ki.askj.2023.02.004 基于GIS与层次分析模型的生态旅游舒适度评价方法 韩燕妮(咸阳职业技术学院，陕西 咸阳 712000)摘要：为了提升区域范围内的生态旅游质量，针对生态旅游舒适度分析结果片面及冗余性的问题，提出基于地理信息系统(Geographic Information System，GIS)与层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)模型的生态旅游舒适度评价方法。建立评价指标体系，通过两两对比判断矩阵及方根法确定生态旅游舒适度评价指标的权重值。结果显示：该方法所构建的评价指标体系信度较高，获取生态旅游舒适度评价结果准确，方法可行。关键词：GIS；层次分析模型；生态旅游；舒适度评价；指标体系；等级划分图 中图分类号：F590 文献标志码：A Evaluation Method of Ecotourism Comfort Based on GIS and AHP Model HAN Yanni(Xianyang Vocational and Technical College,Xianyang 712000,Shaanxi,China)Abstract:In order to improve the quality of the regions ecotourism while recognising the limitations of one-sided and re-dundancy analyses of ecotourism comfort,a method of ecotourism comfort evaluation based on Geographic Information System(GIS)and Analytic Hierarchy Process(AHP)model is proposed.In this proposed evaluation index system,the weight values of the evaluation index of ecotourism comfort are determined by comparing the judgment matrix and the square root method.Ecotourism comfort is calculated based on GIS technology.The experimental results showed that the proposed evaluation index system constructed by this method had high reliability,the research results were identical with the subjective evaluation results of experts,and the evaluation results of ecotourism comfort were accurate and feasible.Key words:GIS;AHP model;ecotourism;comfort evaluation;index system;grading chart 随着人们生活水平的提高，生态旅游作为一种休闲放松的新方式1，对生态旅游质量提出了更高要求。作为一种主观体验，生态旅游舒适度对于游览者体验与旅游区的经济效益产生直接影响2，而提升生态旅游舒适度是增强生态旅游质量的主要方式，因此，研究生态旅游舒适度的评价方法对生态旅游发展具有重要意义。目前相关的研究有：罗俊杰3提出基于生态公共产品供求理论构建主客共享生态需求满意度评价指标体系；通过面对面问卷调查获得指标重要性和满意度统计数据；根据指标重要性统计结果和德尔菲法进行指标权重分配；利用加权平均法计算重要性和满意度综合值；运用路线图方法进行生态制度完善设计，但在实际应用过程中指标体系过于繁琐、冗余，导致评价过程较为复杂。杨延风等4在研究旅游质量评价方法过程中采用层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)模型计算指标权重，构建评价模型，引入更为客观的多主体评价方法，结合袁家村实际调研数据进行了实证研究，但评价结果仅通过文字描述，无法实现可视化呈现。王洋洋等5在研究生态旅游舒适度评价问题中，围绕“绿色度”构建指标体系，通过人体的主观感受对城市生态系统服务功能做出质量反馈，并采用灰色关联分析法构建评价模型，获取评价结果，评价指标具有较强针对性，但评价结果具有片28 桉树科技 第 40 卷 面性。杨波等6在研究生态旅游质量评价方法过程中，采用机器学习算法对已知数据进行学习与训练，通过对小规模已知样本的训练学习实现大规模未知数据的高精度分类与评价，由此获取评价结果。但该方法获取数据不足，使模型分类在预测时出现一定的偏差，导致评价结果不准确。针对上述问题，提出基于地理信息系统(Geog-raphic Information System，GIS)与 AHP 模型的生态旅游舒适度评价方法，引入层次分析技术计算指标权重值，构建空间数据库。通过 GIS 的生态旅游舒适度计算模型计算评价结果。基于准确的评价结果提升旅游区的生态旅游质量，以期吸引更多游览者。1 生态旅游舒适度评价方法 评价流程如图 1 所示。将 GIS 技术与 AHP 模型有机结合，以 AHP 为核心理论，构建生态旅游舒适度评价指标体系，并计算指标权重；以此为基础，通过 GIS 技术计算生态旅游舒适度，依照计算结果，整体评估区域生态旅游舒适度。确定指标权重 Determine the weight of the indicator构建空间数据库Build a spatial database基于GIS的生态旅游舒适度计算模型Calculation model of ecotourism comfort based on GIS生态旅游评价结果计算 Evaluation results of ecotourism开始Start结束End两两对比判断矩阵构造Construction of comparison judgment matrix层次单排序 Hierarchical single sort层次整体排序Sort the hierarchy as a whole层次分析技术Analytic hierarchy process 图 1 生态旅游舒适度评价流程 Fig.1 Ecotourism comfort evaluation process 1.1 评价指标权重计算 1.1.1 评价指标体系 作为一个主观概念，生态旅游舒适度包含相应的主观色彩7。造成生态旅游舒适度产生变化的因素较多。对生态旅游区的游览者而言，对其影响最为显著的因素是温度、湿度、风速和光照强度8-9。(1)作为影响生态旅游舒适度的核心因素，温度对于游览者的肢体感觉产生影响，令游览者产生冷热差别。不同年龄的游览者自身体温也存在一定差异，同时不同时间条件下同一游览者的体温也存在一定差异。例如，成年游览者在非运动条件下的身体温度为在 37 左右，而在生态旅游的游览过程中，因游览运动生成的热量散发，由此造成体温下降 0.5 左右。在生态旅游区内温度高于人体温度的条件下，游览者自身的热量无法正常散发，由此 会感到炎热；同理，当生态旅游区内在温度过低的 第 2 期 韩燕妮：基于 GIS 与层次分析模型的生态旅游舒适度评价方法 29 条件下，游览者会感到寒冷。(2)作为影响生态旅游舒适度的主要因素，空气湿度所描述的是生态旅游区域内水蒸气在空气中所占的比例。研究表明，人体在空气湿度为 30%条件下感觉最为舒适10。湿度较高时，游览者运动过程中产生的汗液蒸发较为困难；湿度较低时，游览者游览过程中水分蒸发量显著增加，同样会感到不适。(3)作为影响生态旅游舒适度的间接因素，风速对生态旅游区域内的温度与湿度产生直接影响，由此对于游览者的舒适度产生间接影响。当生态旅游区域内风速较大时，将对游览者的游览出行产生消极影响。(4)作为影响生态旅游舒适度的另一个间接因素，光照强度对于游览者的游览出行体验产生直接影响。当光照强度过高时，紫外线辐射也随之增加，由此会损伤游览者的皮肤与视觉。基于以上四个因素，结合游览者同外界环境热量交换的运算规范，构建包含温湿指数、风效指数和穿衣指数三个一级指标的生态旅游舒适度评价指标体系(表 1)。表 1 生态旅游舒适度评价指标体系 Table 1 Ecological tourism comfort evaluation index system 目标层 Target layer 准则层 Criterion layer 指标层Indicator layer 生态旅游舒适度评价指标体系 Ecotourism comfort evaluation index system 温湿指数 Temperature humidity index 生态旅游区域内环境温度 Ambient temperature in ecotourism areas 生态旅游区域内相对湿度 Relative humidity in ecotourism areas 风效指数 Wind efficiency index 生态旅游区域内风速 Wind speed in ecotourism area 生态旅游区域内日照指数 Sunlight index in ecotourism area 穿衣指数 Dressing Index 人体代谢率Human metabolic rate 人体对阳光的吸收率 The absorption rate of sunlight by the human body 生态旅游区域内光照强度 Light intensity in ecotourism areas 生态旅游区域内太阳高度角 Solar altitude angle in ecotourism area 1.1.2 引入层次分析技术 生态旅游舒适度评价指标体系构建完成后，采用层次分析模型计算各指标的权重值。(1)两两对比判断矩阵构造 作为 AHP 模型的基础，两两对比判断矩阵能够对生态旅游舒适度评价指标量化进行定性分析11，并描述生态旅游舒适度评价指标间关键度的差异性。依照相应规范对比两个不同生态旅游舒适度评价指标，判断哪个生态旅游舒适度评价指标更为关键，使用 l 9 标度法赋予生态旅游舒适度评价指标关键度相应的数值12。由此针对任意准则C，以n表示被对比生态旅游舒适度评价指标数量，n个被对比生态旅游舒适度评价指标构成两两对比判断矩阵：()ijn mPp=(1)式(1)中，ijp表示不同生态旅游舒适度评价指标间相对关键度的比例标度。依照递阶层次结构图能够生成具备式(2)特性的判断矩阵：011ijijijijppap|=|=(2)(2)层次单排序 判断矩阵P需符合：maxPWW=(3)式(3)中，max和W分别表示P的最大特征根和与其对应的正规化特征向量。选取方根法计算归一化特征向量与特征值13，即先确定判断矩阵各行标度的乘积的 n 次方根iWM=，其中1niijjMp=表示P内各行生态旅30 桉树科技 第 40 卷 游舒适度评价指标的值；在此基础上，归一化处理特征向量W的第 i 个分量1iniiWWW=；最后确定P的最大特征根()max1niiPWnW=，其中()iPW表示向量PW的第 i 个分量。以测试P的一致性为目的，利用式(4)确定其一致性指标：max1nCIn-=-(4)对比CI值与随机一致性均值指标RI，结果以CR表示。在式(5)的条件下，即可定义P具有令人满意的一致性。=0.1CICRRI (5)(3)层次整体排序 基于层次单排序结果，能够确定与上一层次相对的本层次内全部生态旅游舒适度评价指标关键度的权重结果，即层次整体排序。对整体排序结果实施一致性检验，在CR值满足相应标准的条件下，即可定义层次整体排序结果令人满意。具体过程为：以nB表示准则层内不同生态旅游舒适度评价指标相对于目标层的权重，其计算公式如下：1=mjnjnjBp b=(6)式(6)中，jp和jnb分别表示指标层权值与指标层不同生态旅游舒适度评价指标相对于准则层的权重。由此能够得到：111nmjjnijp b=(7)式(8)所示为整体排序一致性公式：11=mjjjmjjjp CICRp RI=(8)在CR值小于 0.1 的条件下，即可定义整体排序具有令人满意的一致性，由此确定生态旅游舒适度评价指标的权重值。1.3 评价结果 1.3.1 GIS 信息获取 以生态旅游舒适度评价指标体系与评价指标权重计算的基础上，通过 GIS 技术实施生态旅游舒适度的计算和图形显示。(1)采集目标区域内所涉及的重要生态旅游区域和重要生态旅游景点等信息，整理实施信息后，在地理数据的资源管理器 Arc Catalog 内建库14，然后为目标区域内环境温度、相对湿度、风速、日照指数、人体代谢率、人体对阳光的吸收率、光照强度与太阳高度角等不同生态旅游舒适度评价指标数据构建 mdb 文件，生成生态旅游舒适度评价要素集与要素类，同时在地理信息系统(GIS)内采用数字化方式处理这些信息。(2)对表1内的各生态旅游舒适度评价指标实施赋值，依照各要素类构建对应的属性字段，在 GIS系统中录入不同属性信息，以 1 km 1 km为规格进行栅格划分15，于不同栅格内分别识别各生态旅游舒适度评价指标，并实施单评价指标的生态旅游舒适度计算分析，以此为基础实施多评价指标的各生态旅游舒适度综合指标加权叠加，获取当前栅格的各生态旅游舒适度计算结果。1.3.2 指标赋值 利用实证数据演算与专家咨询等形式，对表 1内不同生态旅游舒适度评价指标的计算变量实施赋值，获取不同生态旅游舒适度评价指标的赋值结果。1.3.3 舒适度计算 依照生态旅游舒适度评价指标的选择与类别划分计算变量赋值，通过不同生态旅游舒适度评价准则下指标的叠加计算能够获取该生态旅游舒适度评价准则的生态旅游舒适度分指数，全部生态旅游舒适度评价准则的舒适度叠加获取舒适度计算结果。依照所构建的生态旅游舒适度评价指标体系与各评价指标的赋值结果，计算目标区域生态旅游舒适度综合指数并实施归纳，获取生态旅游舒适度计算公式如下：第 2 期 韩燕妮：基于 GIS 与层次分析模型的生态旅游舒适度评价方法 31 单一生态旅游舒适度iS计算公式描述如下：11111111nninnnnnnwwzzSwwzz|=|(9)对iS实施加权计算能够获取多个生态旅游舒适度评价指标所得的生态旅游舒适度S：()12jziiiijiSwzzz=+(10)式(10)中，iw和ijz分别表示生态旅游舒适度评价指标权重值与不同评价指标赋值结果。依照所得S值将生态旅游舒适度由高至低划分为四个等级，分别是极度舒适、中度舒适、轻度舒适、不舒适。2 研究案例 为验证基于 GIS 与 AHP 模型的生态旅游舒适度评价方法在实际生态旅游舒适度评价中的应用效果，选取中国以生态旅游为主要经济收入的江西省为研究对象，采用本文方法对研究对象的各生态旅游景点的生态旅游舒适度进行评价。研究对象整体面积约为 11 万 km2(116 21 121 56 E，30 4535 08 N)。研究对象内部地势较为平坦，包含大量湖泊河流，同时具备南方与北方的气候与植被特征。随机抽选 7 个生态旅游区作为研究对象，分别为：庐山西海生态旅游区、靖安奉新休闲旅游区、铜鼓宜丰生态旅游区、黄龙山山水文化旅游区、山口红色文化旅游区、东岭风景旅游区及杨家坪森林生态旅游区(图 2)。12453Seven Theme Tourist Scenic Spots 图 2 研究对象概况 Fig 2 Research object profile 32 桉树科技 第 40 卷 针对研究对象的舒适等级评价，结合 5 个知识及经验丰富专家的意见，通过综合分析、加权处理及矩阵运算，得出客观的专家主观评价结果(表 2)。由表 2 可知，极度、中度和轻度舒适的旅游区分别为 3、2、2 个。表 2 专家主观评价结果 Table 2 Expert subjective evaluation results 研究对象 Research object 评价结果 Evaluation results 1 黄龙山山水文化旅游区 中度舒适 Moderate comfort 2 山口红色文化旅游区 中度舒适 Moderate comfort 3 铜鼓宜丰生态旅游区 极度舒适 Extreme comfort 4 东岭风景旅游区 极度舒适 Extreme comfort 5 杨家坪森林生态旅游区 轻度舒适 Mild comfort 6 庐山西海生态旅游区 极度舒适 Extreme comfort 7 靖安奉新休闲旅游区 轻度舒适 Mild comfort 2.1 评价指标信度分析 相关领域将评价指标体系的 Cronbach?s 系数值标准设定为 0.7，高于该值即可定义评价指标体系具有一定的应用性16。选取 Cronbach?s 系数作为分析本文方法所构建评价指标体系的可应用性。由表 3 可知，本文所构建的评价指标体系中各评价准则的Cronbach?s 系数值均达 0.86 以上，而整体评价指标体系的Cronbach?s 系数值达到 0.9 以上，远高于标准值 0.7，由此说明本文方法中所构建的评价指标体系具有较高的可应用性。表 3 评价指标信度分析结果 Table 3 Evaluation index reliability analysis results 准则层Criterion layer Cronbach?s 系数值Value-Cronbach?s 温湿指数 Temperature humidity index 0.922 风效指数 Wind efficiency index 0.890 穿衣指数Dressing Index 0.865 整体评价指标体系 Overall evaluation index system 0.901 2.2 指标权重计算结果 由表 4 可知，本文方法所构建评价指标体系中，温湿指数的权重最高(0.401)，是影响生态旅游舒适度最主要因素，其中环境温度所占权重最高，达0.296；风效指数的权重为 0.340，是影响生态旅游舒适度的次要因素；穿衣指数对生态旅游舒适度的影响相对较小，权重仅为 0.259。表 4 评价指标权重计算结果 Table 4 Evaluation index weight calculation results 准则层Criterion layer 权重值 Weight value 指标层Indicator layer 权重值 Weight value 温湿指数 Temperature humidity index 0.401 生态旅游区域内环境温度 Ambient temperature in ecotourism areas 0.296 生态旅游区域内相对湿度 Relative humidity in ecotourism areas 0.105 风效指数 Wind efficiency index 0.340 生态旅游区域内风速 Wind speed in ecotourism area 0.152 生态旅游区域内日照指数 Sunlight index in eco-tourism area 0.188 穿衣指数Dressing Index 0.259 人体代谢率Human metabolic rate 0.049 人体对阳光的吸收率 The absorption rate of sun-light by the human body 0.073 生态旅游区域内光照强度 Light intensity in eco-tourism areas 0.080 生态旅游区域内太阳高度角 Solar altitude angle in ecotourism area 0.057 2.3 评价结果 基于评价指标权重计算结果，利用本文方法并通过式(9)与式(10)对各生态旅游区的舒适度进行评价，依照舒适度值同舒适度等级间的对应关系确定各生态旅游区的舒适度等级。为验证本文方法评价结果，将其与专家主观评价结果相对比(图 3)。由图第 2 期 韩燕妮：基于 GIS 与层次分析模型的生态旅游舒适度评价方法 33 3 可知，本文方法评估结果中，3 号铜鼓宜丰生态旅游区、4 号东岭风景旅游区和 6 号庐山西海生态旅游区的舒适度等级最高，为极度舒适；1 号黄龙山山水文化旅游区和 2 号山口红色文化旅游区的舒适度等级为中度舒适；5 号杨家坪森林生态旅游区和 7号靖安奉新休闲旅游区的舒适度等级最低，为轻度舒适。本文方法评价结果与专家主观评价结果完全一致，由此说明本文方法能够较为准确地评价研究对象内生态旅游区的舒适度等级，同时也从侧面说明研究对象内生态舒适度较为理想。(a)评价结果 Evaluation results (b)对比结果 Comparison results 图 3 研究对象安全综合评估结果 Fig 3 Results of comprehensive security assessment of research objects 3 结论 本研究基于 GIS 与 AHP 模型的生态旅游舒适度评价方法，基于 AHP 模型所构建的评价指标体系与指标权重，结合GIS 技术实现生态旅游舒适度评价目的。结果表明，本文所构建的整体评价指标体系的Cronbach?s 系数值高于标准值 0.201；基于采用本文方法计算出的评价指标权重结果评价研究对象内各生态旅游区的舒适度，可准确确定舒适度等级；研究对象内生态旅游区舒适度较好，验证了本文方法的可行性，并且说明本文方法可以提升区域范围内的生态旅游质量。在后续研究过程中将主要针对本文方法评价指标的优化进行深度研究，最大限度提升本文方法的评价性能，并且全面、精简地分析了生态旅游舒适度，使生态旅游质量在区域范围内大幅度提升，为生态旅游事业发展提供参考依据。参考文献 1 李爱兰.自然保护区生态旅游评价方法研究评 自然保护区旅游生态学研究:以大青沟国家级自然保护区为例J.世界林业研究,2020,33(1):117.2 于桐.森林生态旅游视角下酒店的开设与运营-评森林经营模式评价方法J.林业经济,2020,42(7):101.极度舒适Extreme comfort中度舒适Moderate comfort轻度舒适Mild comfort不舒适Uncomfortable生态旅游区编号Ecotourism area number极度舒适Exterme comfort轻度舒适Mild comfort评价结果Evaluation results中度舒适Moderate comfort32516不舒适Uncomfortable47本文方法评价结果Evaluation results of this method专家主观评价结果Expert subjective evaluation results34 桉树科技 第 40 卷 3 罗俊杰.主客共享的生态需求实现满意度评价与制度供给-基于浙江省 15 个生态旅游区的调研数据分析J.中南林业科技大学学报,2022,42(6):168-176.4 杨延风,马俊杰.基于属性层次分析模型(AHP)的乡村旅游餐饮服务质量的多主体评价实证研究J.中国农业资源与区划,2019,40(2):188-196.5 王洋洋,黄锦楼.基于绿视率的城市生态舒适度评价模型构建J.生态学报,2021,41(6):2170-2179.6 杨波,黄钦,郑群明,等.基于随机森林算法的张家界生态旅游适宜性评价研究J.湖南师范大学自然科学学报,2021,44(4):17-25.7 陈丽军.质量强国背景下森林生态旅游服务质量评价研究以大别山国家森林公园为例J.生态经济,2022,38(12):118-126.8 辛竺珊,李松青.宗庙文化景区生态旅游可持续发展评价研究-以南岳衡山为例J.林产工业,2022,59(4):64-68.9 谭人华,王艳慧,关鸿亮.基于 GIS 与模糊层次分析法的景观视觉资源综合评价J.地球信息科学学报,2019,21(5):663-674.10 陈永生,李莹莹,张前进.基于 GIS 的合肥市中心城区公园绿地功能综合评价J.中国农业大学学报,2019,24(3):137-145.11 赵力,张炜,刘楠,等.国家公园理念下区域生态旅游资源评价-以青海湖与祁连山毗邻区域为例J.干旱区地理,2021,44(6):1796-1809.12 廖启鹏,陈茹,黄士真.基于模糊综合评判与 GIS 方法的废弃矿区景观评价J.地质科技情报,2019,38(6):241-250.13 宋爽,许大为,石梦溪,等.基于集对分析的国家湿地公园生态旅游资源评价-以白渔泡国家湿地公园为例J.西北林学院学报,2021,36(2):282-288.14 王鑫,陈媛,王丽佳.青藏高原草原生态旅游游憩价值评估-基于修正旅行费用区间分析法J.干旱区资源与环境,2022,36(8):192-200.15 石丹,杨慧.基于多层次灰色方法的生态旅游发展潜力评价及实证研究J.中国农业资源与区划,2019,40(2):40-48.16 王俊霞,鄢哲明.农村公共服务绩效评价指标的维度选择与体系构建J.当代经济科学,2012,34(4):88-94,127