1、1区域旅游景区系统空间结构优化研究摘要：旅游结构的优化对区域旅游一体化的大发展起着重要作用。秦皇岛旅游业空间结构的优化及其与更大范围的旅游资源整合、衔接，是京津冀区域经济一体化发展的重点和难点。通过运用分形理论对秦皇岛市旅游景区系统空间结构的聚集维数和关联维数进行测算，结果显示景区空间结构具有较强的聚集性；关联维数的测算显示了景区之间需要加强自组织优化功能；最后，提出“两中心区”和环形的交通系统是本区域旅游景区空间结构优化的两个方面。 关键词：秦皇岛市；分形理论；聚集维数；关联维数 一、引言 随着旅游产业的发展热潮以及区域经济一体化的发展，旅游城市实现跨越发展并带动区域经济发展的趋势越来越受到
2、关注。河北沿海地区的发展规划已经上升为国家发展战略，秦皇岛市也被列为旅游综合改革试点城市。为响应国家的宏观政策并能够及时抓住发展机遇，2013 年秦皇岛市政府提出“旅游兴市”的战略口号，明确提出要找准沿海地区发展和京津冀一体化发展的结合点，提出要加快产业集聚步伐、推进产业结构优化升级及坚持产业集群化的发展方向。本文尝试运用分形理论，分析秦皇岛市旅游景区空间结构的集聚程度，以期为优化旅游景区空间结构及实现旅游业协调发展提供科学依据。 旅游景区空间结构不仅会影响旅游活动质量，还会影响旅游景区整2体功能的有效发挥。20 世纪 80 年代末期，Bruce T.Milne 提出分形方法能够对传统的统计分
3、析补充完善，并认为运用分形方法进行景区开发布局能够提升经营的审美价值。Andreas C W Baas 采用分形方法对沿海地貌沙丘植被景观环境进行了模拟，Isabelle Thomas 等运用分形理论对瓦隆地区的景观空间的形成进行了研究。陈彦光等学者将分形的思想运用到分析旅游行为和旅游风景地的美学实质中，戴学军、李凤华分别对南京市和吐鲁番的景区空间布局进行了研究，高原衡、崔大树和孙杨等学者运用分形理论分别以桂林市和湖州市景区为例进行了实证研究，林岚、杨蕾蕾、唐得昊、戴学军等用分形理论研究了福建省旅游目的地三大核心子系统空间结构对的耦合与优化；陈建设、朱翔、徐美基于分形理论，以湖南省为例研究了该
4、区域旅游中心地规模与空间结构。 目前，分形理论侧重于研究景区空间结构分形的特征，基于分形维数测算空间结构优化的研究很少，以旅游资源丰富的中小城市为对象的研究也极少，本文以旅游城市秦皇岛市为例，运用分形理论，分析本市旅游景区系统的空间结构分形特征，并提出优化途径。 二、分形理论模型 分形理论是 20 世纪 70 年代中期发展起来的一种新理论，其中分形维数能够有效的描述非线性系统中不光滑和不规则的特征。旅游景区系统是由不同类型景区景点构成的一个多层次的复杂系统，并具有分形特征。本文选取聚集维数和关联维数分析秦皇岛市旅游景区系统的空间分形结构。 （一）聚集维数的度量模型 3景区系统演化类似于有限扩散
5、的集团凝聚模型，许多景观随机分布于地理空间，在很大程度上，景观的开发是随机的。由于旅游流的作用，相邻的景观可能会形成一个联合体，而联合体可能随机联合其它景观或联合体，如果这一过程不断持续，联合体将会越来越大，会逐渐出现景点、景区、景群甚至景区区域。根据景区系统演化的模型，若假定一定地理区域内景区（点）系统各要素按某种自相似规则围绕某中心景点呈凝聚态分布，且回转半径 R 与景区（点）系统的总半径呈线形比例，即分形体是各方均匀变化的，同时不考虑边界效应，且系统不呈现几何上多重分形特征，那么可以确定景点数目 N 的函数与回转半径 R（N）的关系： R（N）N （1） 若假设正确，通过计算的回转半径
6、R（N） ，就可以获得区域内景区系统空间的集聚维数。由于半径 R 的单位取值影响分形维数的数值，所以将其转化为平均半径： RN=（ri2） （2） 即：RNN （3） 其中，RN 为平均半径，ri 为第 i 个景点到中心景点的欧氏距离，N为景点个数， 表示平均，D1 为聚集维数。聚集维数的计算需要选取研究区域的中心景点，进而得到区域内其它景点到中心景点的欧氏距离ri，在转化为平均半径 RN。随着 N 的改变会得到一系列的 RN，将（RN，N）绘成双对数坐标图，通过普通最小二乘法求出聚集维数 D1。 聚集维数能反映景区系统要素围绕某核心景点聚集的形态，折射出4某一区域的旅游景点分布由中心景点向周
7、边不断衰减，在结构上体现了旅游景点紧凑性特征。通常情况，二维空间中，当 D1=2 时，表明景点分布是均匀的。当 D12 时，表明中心景点不具备中心性作用；通常理想的聚集维数 D11.78。 （二）关联维数的度量模型 旅游景区系统是一个复杂的多层次结构，其空间结构具有无标度特征，分形理论的空间关联维数能够较好地模拟这一空间结构特征。关联维数函数为： C（r）rD2（4） C（r）=H（r-dij） ， （ij） （5） H 为 Heaviside 阶跃函数，当 dijr 时，H 取 1；当 dijr 时，H 取0。上式中，C（r）为 r 的关联函数，表示的是满足一定条件的点的数目；D2 为关联维
8、数，反映旅游景区系统空间结构分布的均衡性。一般情况下，空间关联维数在 02 之间变化，当 D22 时，表明区域内旅游景点的分布很均匀；当 D20 时，表明区域内旅游景点之间联系紧密。正常情况下，1D22。当 D21 时，表明景点集中到一条光滑曲线上。在具体的计算过程中，为了计算方便，通常将 C（r）计算公式改为： C（r）H（r-dij） ， （ij） （6） 三、数据来源与分析 （一）数据来源 秦皇岛市分为三个主城区（北戴河区、海港区、山海关区） 。旅游资源多沿海岸线分布，呈串珠式分布格局。本文选取 4A 级以上的景点 155个，数据（景区间的距离）是通过 Google Earth 获得，并
9、运用 SPSS18.0软件进行计算。 （二）聚集维数的测算 鉴于秦皇岛市旅游资源的分布特征，选取山海关区的山海关古城和北戴河区的鸽子窝公园分别作为中心景点。首先从近及远测量各景点到中心景点的欧氏距离 ri，然后转化为平均半径 RN，改变 N 的值得到一系列 RN（见表 1） ，将（RN，N）绘成双对数坐标图（见图 1） ，通过 OLS 求出聚集维数 D1。从图 1 可以看出无标度区范围是 0.68312.7081，对无标度区内的散点进行线性回归得： lnRN=1.1931lnN-0.330（7） 其判定系数 R2=0.925，调整后的 R2=0.919，表明总体拟合度较好。聚集维数 D1=1.
10、1932，说明秦皇岛市旅游景区系统的空间结构随机聚集性较强，结构较紧致，由中心景点山海关古城向外围景点衰减较快，吸附半径不大。 同理，以鸽子窝公园为中心景点，得到聚集维数测算表（表 2）以及对应的双对数坐标图（图 2） 。对其进行线性回归得： lnRN=1.706lnN-1.287（8） 其中，判定系数 R2=0.929，调整后的 R2=0.924，总体拟合程度较好。聚集维数 D1=1.7062，且 D1 接近于 1.78，表明以鸽子窝公园为中心景区的结构很紧致，吸附半径较合适，相比于山海关古城这一中心景区来说更能发挥其中心景区的作用。 （三）关联维数的测算 依据空间关联维数的度量模型，又知所
11、选取的 15 个景区大都具有较6便利的交通可抵达。测算出 15 个景区两两之间的欧氏距离，构建 1515矩阵。取步长 r=1.5km 为标度 r，则在 r 内的景区之间的距离点数C（r）会随着 r 的变化而变化。由公式（6）可获得一系列的点对（r，C（r） ） （见表 3） 。将（r，C（r） ）绘成双对数坐标图（图 3） ，显示出无标度区间为 0.40553.8067。对无标度区间的散点进行线性回归得： lnC（r）=1.156lnr+1.16（9） 判定系数 R2=0.981，调整后的 R2=0.98 且 sig=0，表明总体拟合优度较好。由此得出关联维数 D2=1.156，D2 趋近于
12、1，说明景点分布比较集中，15 个景区几乎是均匀分布在光滑曲线上的。 从图 3 中可以看出秦皇岛市旅游景区系统在一定的尺码分割区内具有无标度特性，这也说明了景区系统空间结构的分形特征。 四、结论与建议 （一）综上所述，本研究得出以下结论 1.用分形理论和方法来研究景区系统空间结构的布局是可行的，且秦皇岛市旅游景区在空间结构方面具有明显的分形特征。 2.通过聚集维数的测算，秦皇岛市旅游景区系统显示出山海关古城和鸽子窝公园两个中心性很强的景点，并表现出中心性从中心景点向周围递减的趋势。 3.以鸽子窝公园为中心景点所表现的中心性明显强于以山海关古城为中心景点所表现出来的中心性。 4.在秦皇岛市三大城
13、区中，海港区没有形成一个能够起到中心性作7用的景点，且仅有的景点大都处于另外两个中心区的边缘地带，本身的空间聚集作用不强，缺乏吸附其它景点的能力。 5.从关联维数来看，15 个旅游景点分布集中并均匀地分布在一条光滑的曲线上，有利于形成环形结构的旅游线路组合。但各景点之间的关联程度并不是很强，空间结构的自组织优化功能比较弱。 根据对 15 个旅游景区（点）的研究，同时考虑到秦皇岛市沿海分布的地理特征，提出以下两点建议。 （二）建议 1.充分发挥并不断完善“两中心区”的旅游空间结构。 “两个中心”指的是山海关古城和鸽子窝公园。聚集维数的测算说明了山海关古城具有一定的中心性，但聚集能力并不强。因此，
14、需要在充分发挥现有的历史文化资源的同时开发新的旅游产品，利用现有的区位和资源优势继续聚合。鸽子窝公园的中心性较强且吸附半径较大，应充分发挥集聚效应，不断加强旅游景区系统的空间结构紧致程度。除此之外，完善“两中心区”可以有效地吸附海港区的景点，从而能充分发挥每一个中心景点的中心作用。 2.完善现有交通系统并构建环形交通体系。关联维数的测算表明秦皇岛市各大旅游景区之间关联程度并不是很强，景区的空间结构还有待进一步优化。秦皇岛市的旅游景区（点）主要集中在北戴河区和山海关区，两大区域的景点都具有独特性，但两大区域之间的关联程度很低，影响了本市旅游业在更大范围内的整合与衔接，影响了整体旅游结构的优化进程
15、。而交通系统作为旅游业的重要支撑系统，其完善程度影响了8各个旅游景区空间结构的优化程度。 “点轴面”的交通系统有助于将“两中心区”有效地结合在一起，环形交通体系的构建有助于将各个旅游景区有效地衔接在一起。交通的可达性对实现资源的共同规划、旅游产业的集群化和旅游产业结构的优化起到巨大推动作用。 本文运用分形理论的维数来研究秦皇岛市的旅游景区的空间结构分布特征，对于优化空间结构提供了一种参考依据。但是，对于更大范围的旅游产业整合与集聚，仍是需要进一步研究的课题。 参考文献： 1Bruce T Milne. Measuring the fractal geometry of landscapes J
16、. Applied Mathematics and Computation， 1988（01）. 2Andreas C W Baas. Chaos，fractals and self-organization in coastal geomorphology： Simulating dune landscapes in vegetated environmentsJ. Geomorphology， 2002（1-3）. 3Isabelle Thomas， Pierre Frankhauser， Christophe Biernacki. Themorphology of built up la
17、ndscapes in Wallonia （ Belgium）： A classification using fractal indicesJ. Landscape and Urban Planning， 2008（02）. 4陈彦光，王义民. 分形、1/f 涨落与旅游风景地的美学实质J.大自然探索， 1999（03）. 5戴学军，丁登山，许志晖等. 旅游景区（点）系统空间结构随机聚集分形研究以南京市旅游景区（点）系统为例J.自然资源学报，92005（05）. 6李凤华，李晓东，唐伟等. 吐鲁番地区旅游景区（点）系统的分形研究J. 资源与产业， 2007（04）. 7高元衡，王艳. 基于聚集分形的旅游景区空间结构演化研究以桂林市为例J.旅游学刊， 2009（24）. 8崔大树，孙杨. 基于分形维数的湖州旅游景区系统空间结构优化研究J. 地理科学， 2011（31）. 9林岚， 杨蕾蕾， 戴学军等. 旅游目的地系统空间结构耦合与优化研究以福建省为例J.人文地理， 2011（08）. 10陈建设， 朱翔， 徐美. 基于分形理论的区域旅游中心地规模与空间结构研究J.旅游学刊， 2012（27）. （作者单位：翁钢民，燕山大学文法学院；宁楠，燕山大学经济管理学院）
