基于agent的两区域旅游系统非均衡动态模拟，本文主要内容关键词为：区域论文,动态论文,旅游论文,系统论文,agent论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
新世纪以来，随着中国地方旅游业的不断发展和区域经济一体化进程的加快，区域旅游系统受到越来越多的关注，一些学者尝试建立定量的分析模型予以研究[1～3]。由于旅游市场具有垄断竞争的特征，旅游产业具有规模报酬递增的特性，旅游者具有多样化的消费偏好。因此，对于旅游经济活动及旅游系统结构的机理分析，1990年以后兴起的新经济地理学的分析框架无疑是最有利的工具，其核心模型包括本地市场效应模型、网络中心效应模型、核心-边缘模型等[4～7]。然而，纯粹的空间经济学分析框架和演绎模型对于解释区域复杂系统方面仍然有限，均衡模型和比较静态的分析方法也无法表达“动态演化”的时空过程，数学处理上的困难成为进一步发展这类演绎模型的严峻挑战[8]。我们仅仅知道不同条件下的系统状态，但并不清楚从一种系统演化到另一种系统的动态过程。
近年来，基于agent的建模(Agent-based Modeling，ABM)在社会科学研究中逐渐受到重视，基于agent的计算经济学(Agent-based Computational Economics，ACE)、人工社会(Artificial Society)等方面的理论与应用研究方兴未艾[9～13]。当前，国外一些学者开始注重将基于agent的建模方法与基础理论推导相结合，出现了ACE对传统理论进行验证的趋势[14，15]。实践说明，结合经济学展开理论探索能够在很大程度上避免规则制定的随意性。更重要的是，ACE最具有魅力的地方之一就是非均衡(out-of-equilibrium)动态研究，以期突破经济学静态、均衡的理论范式，探求动态演化、多重均衡以及预期等传统研究方法无法企及的经济现象和规律[16～18]。
本文在笔者已有的研究基础上[19]，继续探索利用基于agent建模(agent-based modeling)的动态非均衡研究方法，将数学演绎模型转化为计算实验模型，通过模拟不同需求水平下旅游企业、旅游者等大量微观agent的非线性相互作用来“持续动态地”观察和讨论沿海与内部地区间旅行成本、区域间旅游替代弹性、区域内部产品替代弹性的“持续变化”对旅游产业及其两区域旅游系统的影响过程和动态规律。
1 两区域旅游系统模型与模拟平台
1.1 模型概述
1.2 TourSwarm与参数设定
利用美国圣塔菲研究所(SFI)研制的Swarm软件类库进行二次开发，将数学模型转化为计算模型和模拟平台TourSwarm[19]。在TourSwarm中，游客agent的规模和消费预算预先设定，旅游企业agent分为沿海旅游企业和内陆旅游企业，他们的数量由模拟系统的计算结果动态决定。对游客agent而言，去更多的目的地旅游需要支付更多的旅行成本，更重要的是必须放弃从规模经济中得到的成本节约。旅游者需要在旅游产品的消费种类数和单一产品的消费数量之间作出权衡。另外，旅游企业agent可自由进入与退出市场，因此每个旅游企业agent的长期利润为零。如果内陆或沿海仍有利润可图，则有新的旅游企业agent进入，但如果新进入的旅游企业agent导致利润为负，则有旅游企业agent退出市场，这时系统达到动态均衡。当然，由于整个系统中总有某个参数，比如交通系数的持续变化，可以预期整个系统将处于长期的动态非均衡过程。
从当前中国旅游业的实际情况看，与沿海相比，中国内地旅游业开发往往要承担更大的固定成本，因为改变旅游者agent的旅游行为需要付出更大的努力，比如在改善交通可达性和旅游业基础设施上进行更多的投入，而且还支付更高的营销费用等等。沿海旅游业可享受到旅游业成熟市场的溢出效应，基础设施和区域营销投入相对低，因此固定成本投入相对较低。同时，内陆地区旅游开发往往要承担更大的固定成本，比如在旅游业基础设施上进行更多的投入，而且还要支付更高的地方营销费用，甚至需要建设新的旅游场所等等。沿海地区可享受到旅游业相对成熟的市场溢出效应，营销和基础设施投入比较低。尽管决定游客旅行成本的因素主要包括客源地与目的地的空间距离、游客的逗留时间、交通方式的选择、目的地物价水平等，但这里仅考虑空间距离，毕竟中国人口主要分布在沿中、东部地区，因此到西部内陆的交通成本要高于到沿海地区。基于以上现实，沿海、内陆2个区域初始参数设定表1。
另外，这里设客源地游客agent数量为200，预算约束为100，沿海与内陆区域间替代弹性为3.0。我们可以通过观察不同区域的旅游企业数量、单个旅游企业的旅游产品销售量以及不同区域的旅游销售规模(旅游企业数量×单个旅游企业的旅游产品销售量)来分析不同情景下沿海与内地旅游集聚程度的动态变化。需要指出，参数和变量初值的设定是对现实认识的抽象，只是符合一定的相对关系，因此计算实验结果的绝对大小并没有现实意义，而各指标的相对大小以及变化趋势才是我们关注和讨论的重点。我们将以上述参数设定作为对照情景，进一步模拟分析固定成本、区域间旅游替代弹性、交通成本以及地区收入对区域旅游系统的影响。
2 不同情景的非均衡动态模拟
2.1旅行成本持续变动对区域旅游系统的动态影响
未来一段时期，国家将继续加大对交通基础设施的投入，西部内陆地区将出现多条高速铁路和航空干线，能够大大降低区域间的旅行成本。本文在游客到西部内陆区域的旅游成本持续下降假设，分析区域旅游系统的动态演化。设游客到内陆地区旅游成本系数t[，ab]从2.5持续降到1.2，动态模拟的结果如图1所示。
图1表明，由于存在固定成本优势的显著差异，投资沿海地区的旅游企业数量在不断增加。但是，随着游客到内陆区域的旅行成本系数持续下降，内陆地区旅游产品的价格指数由上升的态势开始逐渐下降，投资内陆地区的旅游企业数量也在逐渐增加，从而使内陆地区的旅游销售规模后期呈现扩张态势，占据了更多的市场份额，达到20%。模拟的结果显示，尽管没能够从根本上改变区域旅游的核心-边缘结构，但旅行成本的持续下降的确可以改善内陆地区的旅游经济地位。值得注意的是，旅游需求水平对区域旅游空间格局演进影响深远(图2)。
图2表明，如果旅客的预算约束仅为图1情景的50%，则沿海、内陆地区旅游产品的价格指数要显著高于图1的情景，进而降低了对旅游产品的需求量以及两地区的旅游销售规模。更重要的是，尽管游客到内陆区域的旅行成本系数持续下降，相较于图1的情形，内陆地区的市场份额仅为10%，说明在不同的旅游需求水平下，旅行成本变动对区域旅游核心-边缘结构的影响程度不同。
2.2 区域差异化对区域旅游系统的动态影响
中国幅员辽阔，旅游资源丰富，沿海与内陆的地区差异性为推动区域旅游产品多样化发展奠定了良好的基础，因此沿海与内陆两区域间的替代弹性
成为本文的研究重点。将从3.0持续降低至1.8，区域旅游系统动态演化过程则如图3所示。
图3表明，沿海与内陆区域间的替代弹性的持续降低同样可以导致两区域旅游产品价格指数的持续下降，但沿海与内陆地区价格指数变动的轨迹不同，当两区域替代弹性下降到一定程度，投资内陆地区的企业数量开始逐渐增加，进而改变了两区域的旅游销售规模，内陆地区的旅游市场份额能够达到20%。另外，不同的需求水平下，区域间旅游弹性系数对区域空间格局的影响将出现不同的情形(图4)。
图2 较低需求条件下旅行成本的持续下降对沿海与内陆旅游系统演化的动态影响
Fig.2 Dynamic impact on the evolution of tourist systems in the scenario of continuous reduction of travel cost to inland region in low demand condition
图4表明，如果旅客的旅游需求水平仅有图3情景的50%，则沿海、内陆地区旅游产品的价格指数要高于图3的情景，进而降低了对旅游产品的需求量以及两地区的旅游销售规模。随着两区域旅游替代弹性的持续下降，内陆地区的销售规模和市场份额呈持续上升的态势，市场份额仍能够达到20%的水平，说明在不同的需求水平下，区域间旅游弹性系数对区域空间格局的影响类似，但动态的轨迹不同。因此，对在区位上无优势、发展上又相对滞后的内陆地区而言，如果其产品的差异性越显著，其市场份额也就越高。差异化能够使具有多样性偏好的旅游者消费单位产品获得的效用更大，因为区域的差异性对旅游者具有吸引力。
图3 区域差异性的持续变化对沿海与内陆旅游系统演化的动态影响
Fig.3 Dynamic impact on the evolution of tourist systems in the scenario of continuous reduction of substitution elasticity between inland and coastal region
图4 较低需求条件下区域差异性的持续变化对沿海与内陆旅游系统演化的动态影响
Fig.4 Dynamic impact on the evolution of tourist systems in the scenario of continuous reduction of substitution elasticity between inland and coastal regions in low demand condition
2.3 内地旅游产品差异化对区域旅游系统的动态影响
中国中、西部地区是中国旅游资源最为富集的地区，蕴含着丰富、独特、高品位的旅游资源，国家西部大开发战略实施以来，旅游业作为“有特色的优势产业”，受到广泛重视并加以重点推进。以下模拟中国中西部内陆地区旅游目的地产品的持续差异化对区域旅游系统的动态影响(图5)。
图5表明，内陆地区内部的旅游产品替代弹性从4.5持续降低到3.5同样可以导致沿海与内陆区域旅游产品价格指数的持续下降，且下降程度显著。当内陆地区内部旅游产品替代弹性下降到一定程度，投资内陆地区的企业数量开始逐渐增加，同样改变了沿海与内陆两区域的旅游销售规模，内陆地区的旅游市场份额能够达到20%。但是，对于内陆地区而言，不同的需求水平下，区域内旅游弹性系数对区域空间格局的影响情形显著不同(图6)。
图6表明，如果旅客的旅游需求水平仅有图5情景的50%，则内陆地区的旅游产品价格指数呈现阶跃上升与震荡下降的态势。更重要的是，内陆地区的旅游销售规模没有得改变，市场份额持续保持在不足10%的低水平状态，说明在较低水平的旅游需求条件下，尽管内陆地区内部不断差异化其旅游产品和服务，但无法实现集聚经济，也就难以改变沿海和内陆两区域旅游的核心-边缘结构。
图5 内陆地区内部旅游产品差异性的持续变化对沿海与内陆旅游系统演化的动态影响
Fig.5 Dynamic impact on the evolution of tourist systems in the scenario of continuous reduction of substitution elasticity of product and service in inland region
图6 区域间旅游产品差异性的持续变化对区域旅游系统的影响
Fig.6 Dynamic impact on the evolution of tourist systems in the scenario of continuous reduction of substitution elasticity of product and service in inland region in low demand condition
3 结论
单纯的经济学分析框架、演绎的数学模型以及比较静态的分析方法自身存在较大的局限性，基于agent的非均衡动态分析能够了解不同状态的系统演化结果，更能够清晰地观察到不同状态下的动态过程。本文表明，经济发展的市场环境、市场需求、区域间和区域内旅游产品的替代弹性、固定成本投入以及区位和交通条件是支配和影响区域旅游系统演化的重要因素。旅游往往集聚在具有区位优势、人口规模优势以及固定成本优势的沿海地区，而交通条件的持续改善、旅行成本的不断降低将有助于中国内陆地区旅游经济的空间集聚，并且收入水平越高、外部需求越大，交通条件的持续改善对区域旅游系统结构的动态影响越大。对于发展相对落后的内陆地区而言，产品的持续差异化是旅游经济不断成长的重要驱动力，差异化程度越显著，旅游目的地游客接待量就越高，投资者也越多，而且收入水平越高、外部需求越大，持续的差异化对区域旅游系统结构的动态影响也越大，无论这种差异化是来自沿海与内陆区域间还是内陆区域内部。