黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略^［1］，多元系统协调研究是深化黄河流域生态保护和高质量发展的重要途径。旅游业作为绿色产业，是黄河流域高质量发展的首选方向^［2］，各地旅游部门通过开展全域旅游示范区建设，打造精品旅游线路、树立区域旅游品牌，多举措、全方位地推动黄河流域旅游协调发展。旅游业不仅可以带动区域产业转型升级，还可以打造交通、信息等公共服务一体化，推进旅游资源共享，为公共服务建设提供不竭动力。因此发展旅游业成为很多地区提高公共服务水平，实现新型城镇化的首选之路。然而无论是旅游业还是公共服务的发展都会或多或少对当地生态环境产生影响，相应的生态环境的可持续性也会制约旅游与公共服务的发展。因此，旅游、生态、公共服务协调发展成为研究重点。

旅游与生态的关系是学术界的热点内容。国外研究较早，众多学者基于Grossman曲线和生物学视角分析旅游活动对土壤、植被、河流等自然生态本底产生的负面影响^［3-4］。国内有学者从投入产出视角探讨旅游生态效率^［5］、旅游资源转换效率^［6］等。关于旅游与公共服务的关系，国外集中在旅游公共服务的满意度、旅游交通供给和旅游业的关系、休闲旅游和公共服务等方面，案例研究较多^［7-11］，国内主要定性论述分析和定量的满意度分析，少数学者研究两系统之间的协调关系^［12-14］。国外对生态与公共服务的关系研究集中在生态和城市化的关系研究^［15-18］。国内学者除了研究生态和城市化的关系，还利用景观安全度模型、耦合协调度等模型探究公共服务和生态韧性二者的时空分异格局及协同演化特征^［19-21］。

以往的研究涵盖了旅游业、公共服务和生态环境3个系统，相互关系也从单向影响研究转向双向互动研究，并运用耦合协调度、协同度、VAR等计量模型，从国家、区域、省（市）域等不同尺度对协调发展程度进行定量呈现，并结合ArcGIS空间分析模块，进一步探讨其时空演化特征，在理论、方法上已臻于成熟。但多是探讨其中两两互动或再结合其他子系统，尚缺乏将旅游产业、生态环境、公共服务三者整合到统一的理论框架中，还鲜有文献论述耦合协调的影响因素；且以省域研究居多，对于城市间的比较研究还较为薄弱，与区域协调发展的现实需求存在一定偏差。此外，黄河流域的地理区位与资源优势为旅游业的发展提供了基础，推动了产业结构转型，带来了区域经济和社会效益，但是公共服务配套仍存在着有效供给不足、信息化水平低、外部保障政策不足等问题，旅游资源过度开发、公共服务体系的无序扩张、碳排放超标等造成了生态环境的严重破坏，实现旅游、生态和公共服务的协调发展对黄河流域可持续发展具有重要意义。因此，本文探究旅游、生态与公共服务协调演化时空特征及影响因素，完善三者协调演化的量化表达，为黄河流域生态保护和高质量发展提供思路与建议。

人与自然应和谐共生。当前实践发展与理论研究均表明，旅游、生态、公共服务三者之间存在着天然的耦合效应，共同构成了联系紧密的复合系统（图1）。旅游业和公共服务两者相互联系、相互作用。作为旅游业发展的动力，公共服务直接影响着旅游六要素食住行游购娱等方面的基础设施建设，也影响着旅游资金投入、旅游产品创新以及旅游软硬件服务等相关设施的建设。反过来，旅游业有着较强的综合性，能够带动一系列相关产业的发展，产生显著的经济和社会效应，进而促进公共服务设施的完善。生态环境是承载旅游和公共服务发展的载体，在资源供给上支撑着旅游与公共服务的发展，在空间分布上约束着旅游与公共服务的扩张。同时，一旦旅游与公共服务逾越生态环境的承载能力，就会产生胁迫与压力，主要表现有景观破坏、水土流失、环境污染和资源枯竭等，生态环境失衡则会进一步限制旅游与公共服务的持续发展。此外，旅游的发展又为当地生态治理和环境改善提供一定支持，公共服务的健全对提升旅游吸引力、生态环境质量来说又是一个加分项。总而言之，旅游、生态、公共服务三者之间相辅相成、相互促进，又彼此作用、相互制约，实现三者的耦合协调至关重要。

黄河流域包含青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等9个省（区）^［22］。鉴于四川省已经被纳入长江经济带，且内蒙古的蒙东地区已被纳入到东北振兴的范围，因此，本文不将其纳入黄河流域^［23］。考虑到数据的可获得性，本文最终选择山西、内蒙古（不含赤峰市、通辽市、呼伦贝尔市、兴安盟、锡林郭勒盟、阿拉善盟）、山东、河南（不含济源市）、陕西、青海（仅含西宁市）、甘肃、宁夏，共包含8个省级行政单元的78个地级市作为研究区样本，并参考张可云等^［24］的方法，将78个城市划分为黄河流域下游、中游和上游地区（图2）。另外，2020年受新冠疫情肺炎的影响，旅游发展出现断崖式下降，为充分分析三者的时间演变规律，本文选取2008、2012、2017年和2022年4个时间点。黄河全长5 464 km，流域面积约217万km²。黄河流域特殊的地理位置、独特的旅游资源、脆弱的生态环境和不均衡的公共服务发展水平成为中国生态保护和高质量发展的关键示范区^［25］，探索旅游、生态与公共服务协调演化的时空特征和影响因素，对黄河流域开展生态保护和高质量发展具有重要的借鉴意义。

参考已有研究成果^［26-30］，根据指标的可获取性，构建了旅游-生态-公共服务耦合协调评价体系（表1）。其中，旅游包括旅游规模、旅游经济和旅游效率3个方面，生态从抵抗、响应和创新3个维度进行表示。公共服务涵盖旅游公共信息、旅游便民惠民、旅游交通便捷和旅游安全保障4个方面。

为测算旅游、生态和公共服务系统的协调发展程度，分析3个子系统间的互动关系，本文引入耦合协调度模型 ^［27］：

式中：U₁、U₂、U₃分别为旅游、生态和公共服务指数；α、β和γ分别为各子系统的权重系数，其总和为1，本文认为3个系统同等重要，故取α=β=γ=1/3；C为耦合度；T为3个系统的综合评价指数；D为耦合协调度。在借鉴已有研究的基础上，划分出10种耦合协调度阶段^［31］，同时为了便于分析，进一步将（0，0.5］区间划分为失调发展阶段，（0.5，1］区间划分为协调发展阶段（表2）。

利用高斯核密度刻画旅游-生态-公共服务耦合协调度时序分布特征^［32］：

式中：n为样本量；k（·）为核函数；h为带宽或x半径，h>0；x-xi为估计点到样本点xi的距离。

根据已有研究成果^［33］，本研究将耦合协调水平分为4种类型，考虑空间滞后因素的影响，在传统马尔科夫链基础上构建空间马尔科夫链，表征耦合协调水平在地区间的动态关联。设定空间权重矩阵，将N×N的转移概率矩阵分解为N×N×N的转移概率矩阵。

XGBoost是基于梯度提升决策树（GBDT）的机器学习算法^［34］，不仅能以更少的计算资源实现更高的预测精度，还能有效避免过拟合问题^［35-36］。SHAP值算法由Lundberg等^［37］提出，是解释机器学习预测结果的有效方法，能够量化各影响因素对旅游-生态-公共服务协调发展的重要性及作用方向。

数据来自《中国城市统计年鉴》、各省市《统计年鉴》和各地级市统计公报。旅游收入占GDP的比重、旅游人均创汇收入、旅游人均消费、交通通达指数主要通过指标间梳理运算的乘除合成计算得出，缺失数据利用线性插值法补充。

基于熵权-TOPSIS法分别测算旅游、生态和公共服务综合发展水平，并以2012年为基准利用ArcGIS 10.8自然断点法^［26］将旅游依次划分为高水平区域（0.1430，1.0000）、中等水平区域（0.0842，0.1430）和低水平区域（0.0000，0.0842）；将生态依次划分为高水平区域（0.1675，1.0000）、中等水平区域（0.0679，0.1675）和低水平区域（0.0000，0.0679）；将公共服务依次划分为高水平区域（0.2155，1.0000）、中等水平区域（0.1097，0.2155）和低水平区域（0.0000，0.1097）。绘制2008、2012、2017、2022年黄河流域旅游、生态和公共服务发展水平空间分布图，发现各系统发展水平空间分布存在不平衡性（图3）。

旅游发展水平总体表现为先持续上升后短暂下降趋势，空间上呈现高高集聚、低低集聚。①2008年，区域发展水平较低，64个城市在中上游呈现低低集聚，高水平城市只有青岛和郑州。②2012年，高水平城市增加到11个，在山东集聚，28个中等水平城市主要分布在黄河中游，这些城市大多经济发展处于中等水平但拥有丰富的旅游资源，旅游资源没有得到充分利用是制约该地区旅游经济发展水平不高的主要原因。仍有39个低水平发展城市，主要分布在黄河上游地区，成为滞后地区。③2017年，高高集聚区新增山西和陕西，低低集聚区主要分布在甘肃和宁夏，高水平城市达到42个，18个城市始终处于低水平城市，主要由于这些城市经济发展较慢，旅游业并非当地的中坚产业，旅游发展在资源、市场以及创新方面缺乏竞争力。④2022年，受到新冠肺炎疫情的影响，黄河流域各市旅游经济发展水平均下降，只有14个高水平发展城市，低水平城市占黄河流域的47.44%。

生态发展水平总体表现为稳定增长的态势，空间上呈现经济发达城市领跑的显著特征。①2008年，地区总体发展水平较低，63个城市都处于低水平阶段，只有西安、郑州、济南和青岛4个高水平城市。这4个城市作为黄河流域经济增长极，在国家政策支持引导下，既拥有成熟、科学的生态管控政策，也具备实施生态管控的物质基础。②2012年，新增太原和烟台2个高水平城市，新增银川、鄂尔多斯、新乡等9个中等水平城市。③2017年，高水平城市新增洛阳、淄博、潍坊和临沂4个城市，中上游地区城市生态发展水平仍然很低，是典型的北方缺水城市，淡水资源短缺和地质环境是影响修复生态环境和提升生态环境的主要限制性因子。④2022年，兰州和济宁转变为高水平城市，39.74%的城市仍然是低水平城市，高水平城市仅有12个，地区整体发展水平较低。

公共服务发展水平呈现上升发展趋势，空间上呈现下游>中游>上游，地区差异显著。①2008年，高水平城市有西安、郑州、济南和青岛，79.49%的城市都是低水平城市。②2012年，南阳、淄博、烟台和潍坊4个下游城市转为高水平城市，中等发展水平城市增加至26个，低水平城市占61.54%，主要分布于上游地区。③2017年，只有洛阳变为高水平城市，4个城市转变为中等水平城市，低水平城市仍然占绝大多数，东强西弱分布格局明显。④2022年，下游地区除鹤壁、漯河、三门峡、东营和日照外，无低水平城市，上游地区仍然无高水平城市。中下游地区地理位置优越，交通便利，经济发展水平较高，基础设施较为完善，上游地区受极化效应影响，经济发展相对较弱，公共服务发展相对缓慢，但随着国家推进基本公共服务均等化建设，中国各地区域基本公共服务均在向好发展。

2008—2022年，黄河流域旅游-生态-公共服务协调演化的核密度曲线位置呈现逐渐右移、2022年左移的现象，表明旅游-生态-公共服务的耦合协调水平经历了增长—下降的过程。核密度曲线始终存在显著右拖尾并逐年拉长，表明黄河流域各地区旅游-生态-公共服务耦合协调水平差异较大且有逐步扩大趋势。从峰值来看，高峰值大多集中于0.2~0.4，说明黄河流域大多数地级市耦合协调水平值都集中于此。从波峰数量来看，波峰较多，说明黄河流域旅游-生态-公共服务耦合协调水平多级分化现象严重（图4）。

黄河流域未出现旅游-生态-公共服务极度失调、良好协调和优质协调类型城市，大多数都是严重失调、中度失调和轻度失调城市（图5）。

2008年，区域整体耦合协调水平较低，此时黄河流域旅游、生态和公共服务发展尚处在摸索阶段，无协调发展城市，发展水平差异较大，只有西安、郑州、济南和青岛4个城市为濒临失调城市；太原、洛阳和淄博等8个城市为轻度失调城市；56.41%的城市为中度失调城市，集中分布在黄河流域中下游地区，上游地区零星分布，28.21%的城市为严重失调城市，主要分布在黄河上游地区，中下游地区呈点状分布。

2012年，西安、郑州和青岛上升为勉强协调城市；太原、洛阳、淄博、烟台和潍坊上升为濒临失调城市，但仍有10个严重失调城市，56.41%的城市均为中度失调城市。这些城市大多位于中上游地区，生态本底和经济发展薄弱，公共服务发展水平低，排污治污设施标准低，不仅严重制约城市生态环境改善，也难以为开展旅游活动提供基础保障，制约可持续发展^［38］。

2017年，西安、郑州和青岛上升为初级协调城市，济南上升为勉强协调城市，兰州、呼和浩特、济宁和临沂上升为濒临失调城市，21个城市上升为轻度失调城市，8个城市上升为中度失调城市，严重失调城市只有金昌和中卫2个城市。这反映出黄河流域在经济步入新常态和“五位一体”发展理念的背景下^［39］，生态旅游、文化旅游成为潮流，加之严格的环境规制政策，各地区积极开展生态文明建设，旅游经济、城市生态和公共服务协同演化得到改善。

2022西安上升为中级协调城市，济南上升为初级协调城市，潍坊上升为勉强协调城市，南阳上升为濒临失调城市，延安、安康、商丘上升为轻度失调城市，金昌和中卫上升为中度失调城市。但由于受到疫情影响旅游发展水平下降，个别城市出现了耦合协调发展水平下降的趋势。

为进一步探索黄河流域旅游-生态-公共服务耦合协调度的时空转移路径，采用马尔科夫链分析其概率分布情况。按四分位法进行离散划分，将耦合协调度划分为低水平（Ⅰ）、较低水平（Ⅱ）、中等水平（Ⅲ）、高水平（Ⅳ）4种类型，得到四阶矩阵传统马尔科夫转移概率矩阵。①耦合协调水平存在一定“俱乐部趋同”现象。非对角线转移概率值普遍较低，同类型间转移的概率更高。在路径依赖效应作用下，其演化发展过程具有内部趋同特征，总体结构具有一定稳健性。②耦合协调水平初始状态对未来类型演化的路径选择具有重要导向作用。从转移路径上看，等级越高的城市向更高阶段转移的概率更大，表明耦合协调基础越好的城市越容易向更高阶段发展。旅游业发展遵循旅游生命周期理论，具备长期性和持续性的特点，受到局部锁定作用的影响，跳跃式转移很难发生。处于低水平耦合协调的城市有一定概率向上一个等级发展，而跨等级发展的概率很小，绝大部分转移路径是连接相邻的状态类型（表3）。

考虑空间滞后因素影响，构建旅游-生态-公共服务耦合协调度空间马尔科夫链。①耦合协调水平活跃性增强。与传统马尔科夫链相比，其维持原有状态的稳定性有所下降，各方向转移路径得到“拓宽”，迁移门槛降低，说明其容易受到邻近地区的影响。为此，低耦合协调水平区域需理清发展思路，扬长避短，不断缩小地区差异。②耦合协调水平与周围地区耦合协调水平有较大相关性。在更高邻域状态的地区更容易向上发展，证明了耦合协调水平存在区域扩散现象。处于低水平状态地区的城市较多，并且这些地区都与较低水平城市（Ⅱ）或中等水平城市（Ⅲ）邻接，较低水平、中等水平、高水平状态地区也都更倾向于与发展水平阶段相近的地区邻接。处于高水平阶段的地区需不断提高辐射能力，扩大耦合协调水平溢出效应，以点带面，拉动周边地区实现发展质量升级（表4）。

旅游-生态-公共服务协调发展受到宏观和微观等多方面的影响，参考已有文献^［40］，从政策规划、经济发展基础、社会文化因素等方面选择了经济发展、外商投资、产业结构、人力资本、环境规制、政府干预、科技创新、金融发展等因素，将黄河流域旅游-生态-公共服务协调发展水平设定为目标变量，将可能的影响因素设定为特征变量，通过机器学习算法识别各因素对旅游-生态-公共服务协调发展的影响程度和作用方向。

基于黄河流域78个地级市的数据，数据量较大且希望留出充足的测试数据，30%的数据用于测试模型，可以有效评估模型的泛化能力，测试结果更具代表性^［41］。因此，按照70%和30%的比例划分训练集和测试集，对LGB、RF和XGboost等常用的机器学习算法进行拟合训练，XGBoost算法取得了最小的RMSE（0.0263）和MAE（0.0193），以及最大的R²（0.9282），预测值与实际值最为接近，因此本研究采用XGBoost算法研究黄河流域旅游-生态-公共服务协调发展的影响因素。

借鉴Zhang等^［42］的研究，SHAP均值反映了各影响因素对耦合协调的贡献程度，是识别主要影响因素的重要手段。人力资本和科技创新是影响旅游-生态-公共服务耦合协调的主要因素，表明黄河流域需要高素质人才，通过技术创新来提高旅游-生态-公共服务的耦合协调程度，实现流域高质量发展和生态环境保护。除人力资本和科技创新外，其他影响因素按照重要性排序依次是产业结构、经济发展、环境规制、金融发展、政府干预和外商投资（图6）。

尽管SHAP均值能够衡量各变量的相对重要性，但无法直观反映各变量的具体作用方向。因此，本研究进一步绘制SHAP值摘要图，以揭示各影响因素对耦合协调的作用方向。经济发展、产业结构、人力资本、环境规制、金融发展、技术创新对旅游-生态-公共服务协调发展具有正向影响（图7）。经济发展水平越高的城市对旅游资源配置、公共服务建设和生态文明建设的调动力越强，近年来，中国大力发展绿色金融，金融资源向新兴的第三产业倾斜，进一步完善绿色金融服务体系，加强绿色金融产品创新，推动旅游业和公共服务获取金融资源，引导更多资金流向第三产业，推动绿色产业发展。产业结构升级是产业从低层次向高层次演变的过程，绿色、低碳产业逐渐取代“两高”产业占据主导地位，低耗能、高效率产业有助于降低经济增长对资源和能源的依赖。黄河流域是典型的生态脆弱区域，发展旅游业追求经济利益的同时，对生态环境造成了一定的损失，环境规制和产业结构升级可以有效推动节能减排和生态环境的恢复。旅游-生态-公共服务协调发展是一项系统性工程，离不开高素质的人才和技术创新，推动传统工业模式向新技术、新产业、新业态、新模式转变，充分利用大城市的虹吸效应，推动人力资本高度集聚，提高人力资本的创新转化效率。

政府干预对旅游-生态-公共服务协调发展产生负向影响。政府干预作为市场力量的替代机制而发挥作用，可以增强旅游市场活力、刺激旅游企业发展；通过对资源利用予以干预，积极消除负外部性。然而，超越市场作用力的政府干预则将对地区发展起到相反的作用。黄河中下游的部分地级市是典型的重工业城市，部分城市存在产业转型难、资本投入冗余等问题，过度的政府干预可能会降低企业参与城市生态文明建设的积极性。外商投资对协调发展的影响较小。黄河流域大多数城市为资源型城市和生态环境脆弱城市，还未成功地跨越发展中地区普遍面临的“污染避难所”困境，外商投资对该地区协调发展起不到一定的影响。在一些经济发展水平相对较高城市，外商投资可能带来了一定的经济收益和先进科学技术，一定程度上促进了该地区旅游经济的发展、公共服务及建设和城市生态环境的改善。

黄河流域旅游发展水平在时间上表现出先上升2020年短暂下降的倒“V”型趋势，空间上呈现高高集聚、低低集聚的特征，高水平区域主要分布在沿海城市和省会城市，低水平区域主要分布在上游经济发展水平较低地区。城市生态总体表现为稳定增长的态势，空间上呈现经济发达城市领跑的显著特征，但黄河流域39.74%的城市都属于生态脆弱城市，只有济南、青岛、郑州和西安一直保持高韧性城市。公共服务综合发展指数从2008年的6.9155上升到2022年的11.2734，总体呈波浪式上升趋势，发展势头良好，空间上呈现下游>中游>上游的显著特征，地区差异显著。

黄河流域三者耦合协调水平时间上经历了增长—下降的过程，各地级市内部差异较大且有逐步扩大趋势，多级分化现象严重，大多数地级市耦合协调水平值都集中于0.2~0.4；从空间分异特征来看，三者耦合协调水平下游>中游>上游，研究期内未出现极度失调、良好协调和优质协调等级城市，最高等级为西安的中级协调，严重失调城市由占28.21%降为只有铜川一个城市，39.74%的城市均为中度失调，主要分布在上游地区；轻度失调城市由占10.26%升为占43.59%，主要分布在中下游地区。只有西安、郑州、济南、青岛和潍坊是协调城市。

黄河流域三者耦合协调度的动态演化从时间转移趋势来看，存在一定“俱乐部趋同”现象，初始状态对未来类型演化的路径选择具有重要导向作用。从空间滞后因素来看，耦合协调水平活跃性增强，各方向转移路径得到“拓宽”，迁移门槛降低，容易受到邻近地区的影响；耦合协调水平与周围地区耦合协调水平有较大相关性，在更高邻域状态的地区更容易向上发展，耦合协调水平存在区域扩散现象。

黄河流域三者耦合协调水平与多影响因素之间存在明显的非线性关系。其中，人力资本和科技创新是主要影响因素，其他影响因素按照重要性排序依次是产业结构、经济发展、环境规制、金融发展、政府干预和外商投资。经济发展、产业结构、人力资本、环境规制、金融发展和科技创新对三者协调发展具有正向影响，政府干预产生负向影响，外商投资整体上对三者协调发展的影响较小。

依据上中下游发展定位，充分挖掘旅游资源，打造能够展现地区特色的旅游产品。黄河上游作为农耕文化和游牧文化交融的过渡地带，可以发展特色民族文化旅游^［43］；中下游拥有丰富的自然景观和深厚的历史文化底蕴，通过智慧旅游、沉浸式体验等方式，开发数字旅游产品。

注重协调发展，缩小地区差距。推进公共服务+旅游深度融合，加强区域间资源整合和协作；旅游及其他各类企业应主动承担社会责任，各级政府与监管部门根据环境治理情况，及时出台相关环境保护政策，遏制旅游景点和公共服务的无序投资和肆意建设，着力开发绿色低碳旅游模式，建设绿色生态走廊。

针对制约三者协调发展的影响因素，黄河流域各区域应化被动为主动，提高人力资本的创新转换效率，提高科技创新力度，推动传统产业低碳化改造、积极发展第三产业，加快新旧动能转换。

本文对黄河流域旅游、生态和公共服务的耦合协调关系进行了深入分析，并运用XGboost机器学习模型对各影响因素重要性进行排序和作用方向分析，具有一定的创新性。然而，本研究仍存在以下不足之处：①从市域尺度对黄河流域旅游、生态和公共服务的耦合协调关系进行了分析，而黄河流域内部区域差异显著，未来可以尝试基于小流域单元的典型实践案例剖析去总结提炼黄河流域旅游、生态和公共服务的协同模式；②旅游、生态和公共服务涉及范围较大，在旅游和公共服务指标选取中，本文主要从旅游经济和旅游配套公共服务方面选取，未来研究应进一步完善指标体系，细化研究内容。