景区旅游汛期游客时空分布不均衡性研究基于管理熵与RFID的九寨沟游客高峰期时空分流导航管理模式研究

景区旅游汛期游客时空分布不均衡性研究基于管理熵与RFID的九寨沟游客高峰期时空分流导航管理模式研究

1旅游开发与科学发展的矛盾九寨沟位于青藏高原东部，是四川省阿坝藏族自治省九寨沟县西南部的一座高山。占地720平方公里，海拔1996-4764米。由于地处亚高山和高山石灰岩地区,九寨沟自然保护区对气候变化和人类干预非常敏感。旅游业在促进当地社会和经济发展的同时,也给景区的生态环境带来了严峻的考验。成功的开发可以将不利影响降低到最小,并努力使生态环境在短期内恢复;失败的开发则可能对环境造成不可逆转的永久性破坏。如何解决旅游业发展与生态环境保护之间的矛盾、实现可持续发展,已成为景区亟待解决的问题。日益增多的游客是九寨沟资源保护与旅游开发间矛盾的焦点。这些矛盾在游客高峰期最为明显,主要体现在以下几个方面。(1)高度集中的游客对风景如画的环境的负面影响为应对游客集中游览所需的基础设施扩建对环境保护构成挑战。游客对景点拥挤的不适感导致其离开栈道,直接对植被、土壤、水质造成破坏。(2)在这个高度，游客的满意度会降低景点游客过于集中,造成拥挤、行进速度减缓甚至停止,影响景点观赏质量,并带来候车、入厕等方面的诸多不便,导致游客满意度降低。(3)景区游客定量限制高峰期部分景点游客过于集中,造成了游客超载的表象;在总体客流量还未达到景区的时空整体环境容量的情况下,各界纷纷要求对九寨沟景区进行游客限量。这个矛盾得不到化解,将制约九寨沟旅游经济的进一步发展。2游客最多时达一个月九寨沟于2007年达到客流量年度峰值,共计251.3万人次。2007年游客最多时达一天2.4万人,最少时一天仅160人;游客主要集中在5月至10月,占全年的80%。高峰期游客在各景点分布不均,景点超载与空载现象同时出现。2.1日不均、时不均景区游客的时空分布不均表现为客流量在不同年、月、日、时的分布不均,最终归结为日不均、时不均。随着游客总量逐年上升,日不均的矛盾日益突出,同时也加重了时不均。分析如下。2.1.1评论员人数和时段九寨沟景区日客流量极差很大,以2003年至2006年的逐日游客人数为例,最多时日客流量在2万人以上,最少时日客流量在100人以下。高峰日出现在“黄金周”期间,每年的10月3日最为明显,如图1所示。2.1.2游客负荷变化不均衡对2007年10月3日10点30分各景点游客负荷状况的调查发现,各景点瞬时游客负荷极不均衡:个别景点客流集中程度高,如五花海景点的负荷达到了该景点瞬时容量的110%,出现超载;一些景点存在超载的趋势;而另外一些景点呈弱载甚至空载状态。如图2所示。对2007年10月3日各景点全天游客负荷状况的调查发现,游客整体分布不均衡:到树正、老虎海、五花海、珍珠滩、箭竹海等景点游览的人数多,占九寨沟景区当日游客总量的比例高;其它一些景点的游览人数占比相对较低。如图3所示。2.2干扰强度大的原始景观由于高峰期部分景点过于拥堵,游客表现出践踏土壤、采撷植物、刻划林木、乱扔垃圾、随处排泄等行为。从目前九寨沟旅游活动对景点环境干扰的情况来看,受干扰强度最大的是原始森林、珍珠滩和五花海。原始林景区有一半圆形栈道,总长度达3公里,由于游客的践踏,在此栈道两侧已形成约5～15米的“干扰”带。五花海、珍珠滩为核心景区中的核心观赏点,几乎每位入沟的游客都要到此地观光;在五花海部分游客选择在湖泊边的林下憩息,已造成环湖周围形成了约5～10米的“干扰”带。“干扰”带上,土地植物遭践踏、土壤结构被破坏,不仅景观受损,而且极易造成水土流失,使营养物质直接汇入湖泊,影响水质。2.2.1月3日离市场份额对五花海2007年10月3日至5日各时间段离开栈道人次进行定点监测发现,10月3日离开栈道人次最多,如图4所示。由于高峰时段游客在景点上过于集中,相互拥挤导致大量游客主动或被动地离开栈道,直接破坏栈道周边的生态环境,而植物与土壤所受的影响最为直接1。2.2.2原始静境性环境的营造2007年10月3日至5日五花海游客高峰时段噪声增大,破坏了原始静谧的环境氛围。按城市区域环境噪声标准(GB3096-93,白天噪声分贝值≤55dB),3日上午11点半左右,五花海声音分贝值高于城市白天噪声标准,如图5所示。2.2.3游客满意度分析对五花海2007年10月3日至5日游客满意度的调查显示,10月3日上午10点半至11点半和下午14点至15点两个高峰时段游客满意度最低,如图6所示。3游客高峰时间的“时空分布”指南3.1管理效率递增游客高峰期“时空分流”导航管理的理论基础是管理熵与管理耗散结构理论。管理熵即企业组织结构中的管理效率递减规律,是指任何一种管理的组织、制度、政策、方法等,在相对封闭的组织运动过程中,总呈现出有效能量逐渐减少,而无效能量不断增加的一个不可逆的过程。九寨沟景区可看作是一个相对封闭的系统:当景区内原有组织运动和游客管理过程受若干不确定又相互影响的变量要素控制时,整个景区组织结构中的管理效率递减。这些要素较为复杂,可能包括游客人数、心理、行为,固定的调度方案和组织策略,原有的政策与制度,自然和文化因素等。一旦这些要素之间的协调发生障碍,管理机构就很难继续围绕原定目标进行控制,从而在功能上表现出某种程度的紊乱,表现出景区游客流动有序性减弱、无序性增加,景区内的各种问题将接踵而至。与管理熵相对的是管理耗散和管理耗散结构。管理耗散即企业组织结构中的管理效率递增规律,是指当一个远离平衡态的复杂企业组织不断与环境进行能量、物质和信息的交换时,在内部各单元之间的相互作用下,负熵增加,使组织有序度的增加大于自身无序度的增加,形成新的有序结构和产生有效能量的过程。九寨沟高峰期“时空分流”导航管理采用以RFID为核心的信息技术,就是为了促进和加强管理机构、游客与环境三者之间能量、物质和信息的流动,不断为“时空分流”导航管理系统引入负熵,使其达到并保持远离平衡和高度有序的状态。3.2基于管理熵与rfid的管理耗散结构的构建技术如果旅游干扰轻而管理措施得当,发展旅游不会带来显著的生态影响。为了向导航管理系统中引入负熵,在探讨基于管理熵与RFID的九寨沟游客高峰期“时空分流”导航的管理耗散结构的构建时,我们的系统将采用时空分流导航技术(STNM)、射频识别技术(RFID)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)、3G等技术。下面对主要技术作介绍。3.2.1景区内部分流所谓旅游高峰期时空分流导航管理,是指管理当局为解决景区旅游高峰期的拥挤和加剧破坏生态环境等问题,根据空间的相对静态性和时间的动态性,在景区及其景点集群的一定时空条件下和信息监控技术条件下,设计出若干优化的游览路线,利用随时间移动形成的相对“空置”的空间对客流进行分流导航,使游客在景区内均衡分布、有序交换的管理理论与技术。该管理技术的重点在于考查景区内客流的分布情况和超负荷景点,以景区内各景点的负荷均衡为目标建立数学模型,基于对景点负荷的动态预测,结合车辆调度方案实现各景点之间的任务调度2,从而消除每个小时域内的景点超负荷状态,以期达到整个景区的负荷均衡。在该管理模式下,可以通过信息监控、决策和调度,引导一部分游客优先选择A旅游路线游玩,另一部分游客优先选择B旅游路线游玩……,然后再依次交换游览线路,使不同的游客群能够在同一时间选择游览不同景点,从时间和空间上错开客流,均衡利用各景点的接待能力。3.2.2rfid标签信息解码RFID系统由RFID标签、阅读器和数据管理系统三部分组成。RFID标签由芯片与天线组成,每一个RFID标签具有唯一的电子编码。RFID标签附在物体上以标识目标对象,当RFID标签接收到阅读器的发射信号时,它会根据阅读器发射的指令完成相应的动作,并将响应信息发射回给阅读器。阅读器完成对RFID标签信息的获取和解码后,将信息通过网络和数据管理系统进行交互,并由数据管理系统完成信息的存储及管理。管理熵减主要依赖于景区RFID技术的全面应用,关键在于RFID的智能门禁系统、基于RFID的人流密度监控方法、基于RFID的精确定位方法、基于RFID的智能调度系统、基于RFID的多媒体导览方法及系统、基于RFID的行迹记录与追溯方法、RFID的有效区域控制等。3.3游客人数预测与预测管理系统在查清各景点容量、景点间距与通达所需时间、游客在各景点逗留时间等数据后,通过信息集成技术及时收集和预测各景点游客人数,通过所构建的数学模型进行拟合与评价,选择出最优路线,进行科学导航。3.3.1结构调度模型景区内的客流在不同时间段内形成空间分布,当这个时间段缩小为一个点(时刻)时,该空间分布状况依然存在。理想情况下,若各景点的负荷在任意时刻t都均衡,则可以认为在由这若干个连续的时刻t所组成的整个时段上各景点的负荷达到了均衡。问题转化为建立使某一时刻所有景点的负荷处于最佳均衡状态的模型。基本假设:·景区内各景点的容量及景点周围步行道路的容量足够;·景区内其它资源如游览车、休息亭等容量足够;·不同游客在同一景点的游览时间相同。参数与变量:A—景点集;B—游客集;C—车辆集;n—景点个数;cj—景点j的容量;xj—景点j的载客量;tj—景点j的逗留时间;sjh—景点j、h之间距离;lkh—产生调度的车辆k与景点h之间距离;pjh—游客在景点j选择下一景点h的概率;rij—游客i在景点j选择乘车的概率;tij—游客i进入景点j的时刻;v—车速。在t时刻,定义变量:xij={1,游客i位于景点j0,否ykjh={1,车辆k将景点j的游客运往h0,否qij={1,游客i完成了在景点j的游览0,否(即:当t-tij≥tj时,qij=1,否则为0)数学模型:z=min1n-1∑j∈A(Rj-—R)2(1)—R=1n∑j∈ARjs.t(2)Rj=∑i∈Bxijcj(0≤Rj≤1;j=1,2,⋯,n)(3)∑j∈A∑h∈Aykjh≤1(h≠j)(4)0≤pjh≤1(5)0≤rij≤1(6)各式含义为:(1)式表示选择最小化各景点负荷的方差作为目标函数;(2)式为各景点的平均负荷;(3)式为景点j的负荷;(4)式表示在某次调度中,一辆车最多只能行驶一条路线;(5)式和(6)式表示游客选择的概率。由于xij的动态变化性,以及各参数取值的规模性,该模型无法用精确算法求解,于是将问题转化为寻求在任意时刻使所有景点的负荷尽可能均衡的最优调度方案。为达到研究目的,将调度分为沟口分流、景点分流和出沟分流三种。沟口分流指将聚集在景区门口的游客运往景区各景点的调度;景点分流指当游客已经在景区内呈一定分布时,将超负荷景点的游客运往其它景点的调度;出沟分流指当游客需要离开景区时将他们运往出口的调度。3.3.2各景区负荷的调度我们建立基于管理熵的短时域数学评价模型,通过调度效果评价对时空导航调度模型进行实时的短时域反馈修正,实现景区游客、车辆等运动行为的闭环控制。在沟口分流时,采用层次聚类的方法进行一次分流,得到多种不同分流方案,用Promodel仿真软件模拟各种方案的运行结果,计算各景点的平均利用率以及平均方差(此二值低则说明景点平均负荷低且负荷波动小),由此选出最优方案。设t时刻需要产生调度的某个景点为h,其上游景点为h-e(e=1,2,…,E),下游景点为h+d(d=1,2,…,D),并假设其上下游景点自身都不产生调度,只接受调度。定义景点j中步行进入景点h的游客量为Qjh,则Qjh=∑i∈Bxijqij(1-rij)pjh,调用车辆k从h景点运往j景点的游客量为Mkhj,则Μkjh=∑i∈Bxijqijrijpjh。产生一次调度,使得各景点在下一时刻t′=t+Δt(其中Δt=max[(lkh+Shj)/v]),满足:R′h=xh+Q(h-e)h-Qh(h+d)-Μkhjch≺RhR′h-e=xh-e+Q((h-e)+d)(h-e)-Q(h-e)((h-e)-e)+Μkj(h-e)ch-e≤1R′h+d=xh+d+Q((h+d)-e)(h+d)-Q(h+d)((h+d)+d)+Μkj(h+d)ch+d≤1其中,R′h为瓶颈景点h调度后的负荷值,R′h+d为景点h的任一下游景点调度后的负荷值,R′h-e为景点h的任一上游景点调度后的负荷值。将每种调度方案产生的各景点的负荷值…、R′h-e、…、R′h、…、R′h+d、…代入目标函数z=min1n-1×∑j∈A(Rj-—R)2可得到最优值z*,z*所对应的调度方案即为时刻t的最佳调度方案。游客出沟分流可以起始于任一景点。由于出沟分流直接减少景区游客总量及各景点游客集中度,同步减少车辆等资源配置,因此,出沟分流是减少景点负荷的最有效的手段。其评价方法与沟口分流相同。3.3.3景区客流优化的过程在RFID、eB与3S等信息技术的支撑下,“时空分流”导航管理系统会根据电子商务系统中的订票人数自动生成次日的游客分流预案,观光车辆、栈道、厕所、诺日朗餐厅等相关管理部门根据分流预案形成各自的工作方案,有序开展工作。在此基础上,本文进一步提出游客分流的“五管齐下”配套管理策略:预订分流、门禁分流、预案分流、应急分流、价格分流。预订分流是指利用电子商务平台的订票功能,在游客出发前即已完成分流任务,从而能有效避免景区出现“拒客于门外”和“拥堵于门内”的情况。门禁分流是指门禁系统对旅游团队或散客所持RFID卡上标定的进入景区时间数据进行识别,判断是否对游客放行,实现分时进沟。预案分流是指根据电子商务系统中的游客相关数据自动生成次日景区游客分流预案,将目前实行的三段分流扩展至多段分流,观光车辆、栈道、厕所、诺日郎餐厅等相关管理部门根据分流预案形成各自的工作方案,有序开展工作。应急分流是指对与时空分流导航管理预案不符的游客过度集中或因意外事件造成分流不畅产生的拥堵,进行及时的应急分流疏导。价格分流是指通过价格杠杆对景区游客进行分流,黄金时段价格高,平淡时段价格低。上述五项配套策略互有分工,又相互协同。预订分流的过程,内含门禁分流、价格分流和预案分流;应急分流作为特殊情形下的游客分流方式,用以对其它四种分流方式出现偏差时进行校正,以确保景区内客流时空分布均匀,使系统有序运转。4模拟结果与现实状况对比使用仿真软件进行高峰日2.4万人客流量条件下的“时空分流”导航管理过程模拟,计算出在最优方案下景点平均利用率为59.73%,平均方差为0.095;而对目前的分流方案进行仿真得到的平均利用率为72.35%,平均方差为1.47;说明“时空分流”导航管理方案比传统分流管理的景点利用率波动更小,利用率更稳定。通过仿真得到了“时空分流”导航模拟下的游客的游程及在某景点的游览时间、某景点各时段的游客数、景点利用率等详细数据,再找出与模拟条件(如某景点在某一时段的负荷)相匹配的现实条件下的各项实际调查数据(如噪声、游客满意度等),组合起来作为时空分流导航管理效果的模拟值3。将模拟结果与现实状况作对比,我们发现时空分流导航管理模式取得了良好效果,景区管理系统呈现出有序状态。具体表现在:游客进沟时间趋于合理、景区景点负荷趋于均衡、游客离开栈道人次减少、景点噪声状况改善、游客满意度明显提高。4.1时空分流2段负荷均衡高峰日九寨沟各景点负荷极不均衡,如图2所示。而与此相对,时空分流导航降低了各景点的瞬时负荷高峰,且各景点平均负荷整体波动较小,呈现均衡态势,如图7所示。4.2高峰时段集中进沟模拟显示,对2007年10月3日的游客进行时空分流导航后,高峰时段集中进沟的现象得到极大缓解。游客进沟时间范围拉长,高峰时段进沟人数减小,低谷时段进沟人数增加,游客进沟人数的时间分布趋于合理,如图8所示。4.3匝道次数陡然下降在模拟中,由于减少了某一景点