Evolutionary Game Analysis of Tourism Ecological Environment Protection Mode Choice
张燕华 ZHANG Yan-hua；王娜 WANG Na；周章金 ZHOU Zhang-jin
（西藏民族大学信息工程学院，咸阳 712000）
（School of Information Engineering，Xizang Minzu University，Xianyang 712000，China）
摘要：旅游业运作模式的选择是影响旅游生态环境的重要因素，基于地方政府和旅游企业的博弈关系，构建演化博弈模型，从动态角度探讨博弈双方的演化稳定策略；仿真实验结果表明：演化稳定策略主要取决于博弈双方的初始状态及其演化路径；最后，分别从不同角度提出相关政策建议。
Abstract: The choice of tourism operation mode is an important factor affecting the tourism ecological environment. Based on the game relationship between local government and tourism enterprises, the evolutionary game model is constructed, and the evolutionary stability strategies of both sides of the game are discussed from the dynamic perspective. The simulation experiment results show that the evolutionary stability strategy mainly depends on the initial state of both sides of the game and its evolutionary path; finally, the relevant policy recommendations are proposed from different angles.
关键词：低碳旅游；地方政府；生态环境；演化博弈
Key words: low carbon tourism；local government；ecological environment；evolutionary game
中图分类号：F592.7；F224.32 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）21-0117-04
0 引言
近年来，随着旅游产业的蓬勃发展，旅游业已成为国民经济的重要支柱产业，但是在实现经济效益增长的同时，带来了一系列的生态环境问题，环境污染已经威胁到人类的自身生存和健康安全[1]。旅游业及相关活动一方面影响了气候变化，另一方面与地区生态环境密切相关[2]。良好的生态环境是旅游业发展的基础和保障，旅游业在获取更多经济效益的同时给生态环境带来了不利影响。生态环境的好坏，关系到人类社会经济效益的远景和生存，特别是高原、河流、湖泊等地区生态环境一旦破坏，很难恢复。一些生态较脆弱的旅游地已经出现了过度开发、生态破坏和环境污染等一系列问题，引起各国对旅游业运营模式和可持续发展等问题的极大关注。政府为了进一步控制生态环境污染问题，制定了一系列环境保护措施，如征收环境税等，在此背景下，旅游业从以往的传统运作模式向生态环境保护模式转型势在必行，如何促使旅游企业积极采用环保技术、开发绿色旅游产品、走循环经济的可持续发展道路成为亟待解决的问题。
学术界围绕旅游相关利益主体展开了广泛研究。翁钢民等[2]构建了旅游管理部门、旅游地和旅游者的演化博弈模型，依据仿真实验结果提出了旅游地社会责任相关建议。刘佳雪[3]基于利益相关者理论，剖析各利益群体在低碳旅游发展过程中的行为特征及演变，提出了需要协调政府调控和市场规律的作用，在多个层面上建立合理的竞争和利益保障体系。苏兴国等[4]通过构建不完全信息动态博弈模型分析了旅游景区和旅游管理部门的动态博弈过程，同时构建完全信息的动态重复博弈模型分析了旅游者与景区投资者之间的静态博弈过程。张雪婷等[5]采用利益分析法针对各个利益主体的动因和关联展开研究，讨论利益相关者之间的博弈关系，为解决利益冲突提供了理论依据。肖岚等[6]选取旅游者、旅游地居民、政府部门和旅游企业四个主体组成多元协作性治理博弈模型，提出基于各利益相关者视角的低碳旅游行为模式，为低碳旅游协作发展提供了建议。刘静艳[7]采用系统动力学方法研究生态旅游相关利益相关者之间的关系，为协调各方利益提出了理论参考。张海燕[8]通过对旅游企业和社区居民的重复博弈模型的分析，提出了解决旅游企业和社区居民利益协调的相关措施。
综上所述，相关文献从不同视角探讨了政府、旅游业、旅游景点、社区居民等利益相关者之间的互动关系。然而，随着旅游生态环境问题的日益严峻，地方政府面临着如何实施环境污染监督的问题，而传统旅游业面临着生态环境污染惩罚的压力。基于此，本文将具体的环境污染奖惩制度引入到演化博弈模型中，选取地方政府和旅游企业这两个重要的利益相关者，研究博弈双方在旅游生态环境保护模式转型发展中的演化博弈过程，通过模型求解和仿真实验探讨博弈双方的演化稳定策略，分析影响博弈参与者决策的重要因素，以期对旅游生态环境保护模式转型发展提供有效意见。
1 模型构建
1.1 模型假设
博弈主体是地方政府与旅游企业，地方政府有（监管，不监管）两种选择策略；旅游企业有（转型，不转型）两种选择策略。地方政府的成本和收益分析：若地方政府想要激励当地旅游企业转型生态环境保护的运作模式，则需要选择监管策略，支付一定的监管成本q，同时需要定期对某一类旅游企业的环境污染情况做审核检查工作。假设政府在实施监督工作时设定某类旅游产品的单位标准污染量为k，对于选择转型生态保护的旅游企业，审核其旅游产品的单位污染量k1与标准污染量k的差额，以α作为单位额度的补偿，则旅游企业销售量为Q时获得的奖励补偿为（k-k1）Qα；同理，对于不选择转型生态保护的旅游企业将受到超额污染的惩罚，设其旅游产品的单位污染量为k2，惩罚单位额度为β，则其面临的污染惩罚为（k2-k）Qβ。若地方政府不采取监管策略，则其不用支付监管成本和奖励补贴，但同时也不能获得超额污染罚款。然而作为环境治理的第一责任主体，政府部门必须为传统的高能耗旅游企业造成的环境污染支付环境修复成本，设δ为单位污染量的修复成本（包括治理费用和社会舆论影响力），假设修复成本与旅游企业超额污染成正比，则政府部门需要付出的环境修复成本为（k2-k）Qδ。
旅游企业的收益与成本分析：设旅游企业采用传统经营模式时的单位产品利润为a。若企业选择转型保护环境的运作模式，则需要投入研发新产品和更换设备等成本M，但同时可获得单位产品额外收益b和政府的奖励补贴；若企业不选择转型，则不需要额外投入转型成本，但需要支付来自监管部门的超额污染惩罚。
1.2 模型建立
假设地方政府选择“监管”策略的概率为x，则选择“不监管”策略的概率为1-x；旅游企业选择“转型”的概率为y，则选择“不转型”的概率为1-y。由此可得到地方政府与旅游企业的收益矩阵如表1所示。
■
地方政府选择“监管”和“不监管”策略的个体期望收益分别为：
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■
■
则地方政府的平均期望收益为■
根据马尔萨斯方程，地方政府“监督”策略的增长率为：
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（1）
■
（2）
同理，旅游企业选择“转型”和“不转型”策略的个体期望收益分别为：
■
■
■
则旅游企业的平均期望收益为■
因此“转型”策略的增长率为：
■
（3）
■ （4）
地方政府和旅游企业的复制动态系统：
■
（5）
1.3 模型求解
1.3.1 地方政府的复制动态分析
由复制动态微分方程稳定性定理及演化稳定策略性质可知，当F（x）=0，F'（x）<0时，x为演化稳定策略。
令F（x）=0解得x1=0，x2=1，■
■当■，则y0<0，因恒有y>y0，此时x1=0为演化稳定策略。即当不转型的旅游企业受到的超额污染惩罚小于政府的监管成本时，政府最终选择不监管。
当■，则0<y0<1。此时传统的高能耗高污染旅游企业受到的超额污染惩罚大于政府的监管成本。下面分三种情况进行讨论：
若y=y0时，则F（x）=0，F'（x）=0，即所有x轴水平都是稳定状态。因此当旅游企业转型生态保护的比例达到y0时，当地政府选择“监管”的可能性都是稳定的。如图1（a）所示。
若y=y0，x1=0是全局唯一的演化稳定策略，即当旅游企业转型的比例大于y0时，地方政府监管的可能性逐渐减小，不监管是其最终选择，如图1（b）所示。
若y<y0，x2=1是全局唯一的演化稳定策略，即当旅游企业转型的比例小于y0时，地方政府监管的可能性逐渐增大，监管是其最终选择，如图1（c）所示。
1.3.2 旅游企业的复制动态分析
由复制动态方程（3）可知，令F（y）=0解得y1=0，y2=1，
■
当M<bQ，则x0<0，因恒有x>x0，此时y2=1为演化稳定策略。当旅游企业转型后增加的收益大于投资成本时，其最终选择转型策略。
当■，则x0>1，因恒有x<x0，此时y1=0是全局唯一的演化稳定策略。当旅游企业转型投资成本高于增加收益值，并超过了转型后的奖励补贴与不转型受到的罚款之和，那么旅游企业最终选择不转型。
当■且M>bQ，则0<x0<1，此时旅游企业转型投资成本高于增加的收益值，但不超过转型后获得的奖励与不转型受到的罚款之和。下面分三种情况进行讨论：
若x=x0时，则F（y）=0，F'（y）=0，即所有y轴水平都是稳定状态。因此当地方政府的监管比例达到x0，旅游企业转型生态保护的可能性都是稳定的，如图2（a）所示。
若x>x0，y2=1是全局唯一的演化稳定策略，即当地方政府监管的比例大于x0，那么旅游企业最终会选择转型策略，如图2（b）所示。
若x<x0，y1=0是全局唯一的演化稳定策略，即当地方政府监管的比例小于x0，那么旅游企业最终选择“不转型”策略，如图2（c）所示。
1.3.3 地方政府和旅游企业的演化稳定策略分析
■
在地方政府和旅游企业策略选择的演化博弈过程中，初始状态落在不同的区域，会有不同的演化稳定策略。将两个群体的复制动态合并到同一坐标平面内，直线x=x0和直线y=y0（0<x0<1，0<y0<1）将其分为四个区域（图3），分别研究初始状态在不同区域的演化稳定策略。若初始状态在区域I中，选择“监管”和“转型”的比例将不断减少，系统最终达到D点的演化稳定策略（不监管，不转型）；若初始状态在区域II中，系统最终达到B（不监管，转型）的演化稳定策略；若初始状态在区域III中，系统最终达到C（监管，不转型）的演化稳定策略；若初始状态在区域IV中，则系统最终达到A（监管，转型）的演化稳定策略。由图可知增加II和IV区域的面积，可使旅游企业最终选择“转型”策略的概率增加，因此政府可采取给予旅游企业转型资金支持，适当增加奖励和惩罚力度的措施来减小x0。
2 数值仿真
本文采用matlab软件模拟不同初始状态下其策略选择的动态进化过程。假设博弈支付矩阵中各参数值分别如下：k=10，k1=5，α=0.3，k2=20，β=0.4，b=4，Q=100，q=125，M=620。计算出y0=0.5，x0=0.4。地方政府和旅游企业策略选择的动态演化过程如下：
①若y<0.5，例如取y=0.4，地方政府的策略动态演化过程如图4所示。当旅游企业的转型比例达不到0.5时，地方政府在不同的监管策略初始概率下，其监管比例最终收敛于1，即地方政府最终都将采取监管的策略。若y>0.5，例如取y=0.8，则地方政府监管策略动态进化过程如图5所示。当旅游企业的转型比例大于0.5，地方政府的监管比例最终收敛于0，即当旅游企业的转型比例大于临界值时，地方政府将最终采取不监管的策略。
■
②x<0.4，例如取x=0.3，旅游企业转型策略的动态演化过程如图6所示。当地方政府的监管比例达不到0.4时，旅游企业在不同的转型策略初始概率下，最终收敛于0，即最终选择不转型的策略。当地方政府的监管比例高于0.4时，例如取x=0.6，则旅游企业转型策略的动态演化过程如图7所示。旅游企业无论转型策略的初始概率如何，最终收敛于1，即在有政府强有力的监管下，旅游企业最终选择转型策略。
3 结论
在生态环境污染问题日益严峻的形势下，实现旅游企业转型生态环境保护运营模式是促进旅游业可持续发展的重要措施，本文将地方政府和旅游企业作为主要利益主体，引入环境污染奖惩机制构建演化博弈模型，通过模型求解和仿真实验分析了影响旅游业生态环境保护模式转型的重要因素，为政府制定旅游生态环境保护相关政策提供了一定的理论依据，博弈分析得出以下结论：
①当旅游企业的生态保护模式转型收益大于改造成本时，将选择绿色转型发展模式。但在转型发展的初期，旅游企业绿色产品研发和设备改造成本较高，其转型决策受到了政府监管力度的影响。若政府开展低碳监督的比例较低，旅游企业将继续选择传统经营模式；若政府不断加大生态环境保护奖励力度并提高污染惩罚系数，旅游企业在惩罚压力和奖励措施的推动下将最终选择低碳转型。因此，政府在旅游生态保护发展初期应给予旅游企业低碳转型的政策支持，资金扶持，加快建设“奖”“罚”结合，帮助和引导旅游企业尽快开展生态保护转型模式。
②当政府监督成本较高，旅游企业污染超标惩罚额度较低时，政府将最终选择“不监管”。但是随着旅游企业传统经营模式对生态环境的破坏和污染，政府面临的修复成本和舆论压力不断增大，迫使政府不得不选择“监管”模式。政府通过调节单位产品排放标准，增强环境污染奖惩力度，促使未转型的旅游企业开始考虑绿色转型模式。随着旅游企业的绿色转型稳定发展，政府部门将逐渐降低监管力度，促使旅游企业在市场机制下实现良性发展。
③地方政府和旅游企业的演化博弈过程需要经过较长时间逐渐进行，博弈双方最终选择何种策略依赖两个群体初始状态时各自策略的选择比例。地方政府作为博弈双方的主导推动者，应着眼长远进行决策。为推动旅游企业获得更高收益，需要积极营造良好的生态环境保护模式转型环境，加大对旅游企业转型奖励的力度，认真开展旅游环境污染监督工作，调整污染限额，出台一系列生态保护改革支持政策，帮助旅游企业降低转型成本，引导其重视生态环境保护问题，促使企业选择转型生态环境保护模式的发展策略。
参考文献：
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[5]张雪婷，李勇泉.乡村旅游社区利益相关者博弈研究[J].创新思维，2018，5（292）：14-19.
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