基于GIS的乡村旅游气候舒适度评估与区划——以重庆市长寿区为例

江 姣，田凤国，方 丽，李 科，武 强，徐元照

(重庆市长寿区气象局，重庆 401220)

0 引言

随着生活质量的提高,人们对旅游的需求日益增多,旅游舒适度的研究对旅游业的发展有着十分重要的意义,而气象条件是影响人们出行体验的重要因子。刘清春等[1]研究发现不同的气象要素及组合对人体产生的生理影响不同，其中最重要的是气温、湿度、风、降水，它们直接影响到人体与外界环境的热量与水分交换。过冷或过热都会导致人体血液循环以及新陈代谢失衡。国外有关舒适度的研究已有近50 a的历史，早在1973年Oliver等[2]在裸露试验的基础上建立了风寒指数表和舒适指数测评标准模型。1996年Terjung等[3]提出两个生物气象学指数，可对世界各地的气候进行生物气候学分类，第1类指数是舒适指数，第2类指数是风效指数，并综合考虑两个指数的含义以衡量人们对气候的体感舒适度，根据该指数可确定旅游区哪些季节适宜旅游，以及分析旅游气候资源对旅游区价值的影响作用。同时，国内许多学者在人体舒适度方面也做了诸多颇有成效的工作：李秋等[4]利用多年气候统计资料，采用温湿指数和风效指数指标，对环渤海地区的气候特点、人体舒适度及旅游气象障碍等方面进行了对比分析和评价，采用两个指数综合评价气候舒适度效果较好。姜继兰等[5]2018年对四川地区的旅游气候舒适指数进行研究，讨论了在特殊地形条件下气象要素对气候舒适度的影响，改善了单一指数评价气候舒适度的方法，采用综合评价风效指数和温湿指数的方法研究四川地区的气候舒适度。截至目前，国内外关于气候舒适度的研究成果颇丰，但有关长寿地区乡村旅游气候舒适度的研究尚属空白，且局地小气候复杂多变，适用其他地区的气候舒适度指数是否同样适用于长寿？因此，对长寿本地进行舒适度指数研究显得尤为必要。

长寿地处长江流域，重庆腹心，山地气候特征明显，乡村旅游资源丰富，乡村旅游业发展成为长寿经济的优势产业和重要的经济增长点可行性较高。本文将基于地理信息系统平台(ArcGIS)及数学统计分析方法，以长寿区2016—2019年区域自动气象站常规气象观测数据为基础开展研究，选用ArcGIS软件进行区划图制作，主要是由于其强大的空间插值功能，可获取较为精确的数据。

1 数据与研究方法

1.1 数据

由于长寿区域站建设于2016年才逐步完善，故本文所用气象资料为2016—2019年长寿国家基本气象站和区域自动站的气温、气压、降水、相对湿度、平均风速等观测数据。由于长寿区域自动气象站资料缺乏，故综合考虑本地区域自动站和乡村旅游景点分布情况后，选取5个代表站进行研究：长寿本站(南部)、海棠(北部)、龙河(中部)、西山(西部)、但渡(东南部)。

1.2 方法

本文采用W.H.Ter-jung[2]提出的两个生物气象学指数对长寿地区的气候舒适度进行研究。第1个指数是温湿指数，表示湿度订正以后的温度，温湿指数通过温度与湿度的综合作用来反映人体与周围环境的热量交换。第2个指数是风效指数，该指数是由风冷力或风寒指数WCI计算式演变而来的，即考虑了体表的散热也考虑了太阳辐射后人体的增热，反映了体表与周围环境之间的热交换(正值为吸热，负值为散热)。

根据表1和综合舒适度模型(公式3)计算综合舒适度指数，为计算方便，对2个指数进行无量纲化处理，字母A赋值100分，字母B赋值80分,以此类推。同时，采用克里金插值法得到其余区域自动站的综合舒适度指数，由于综合舒适度指数综合评价了温湿指数和风效指数,主要反映气温、气压、相对湿度、日照、风速等气象要素对人体舒适度产生的影响,所以综合舒适度指数可大致等同于气候舒适度指数，故采用综合舒适度评价乡村旅游气候舒适度。

表1 人体生理气候评价指标分级表

温湿指数：

THI=(1.8t+32)-0.55(1-f)(1.8t-26)

(1)

式中：t为温度(单位：℃)，f为相对湿度。

风效指数：

K=-(10sqrt(V)+10.45-V)(33-t)+8.55S

(2)

式中：V为10 m高度处的平均风速(单位：m/s),t为温度(单位：℃)，S为日照时数(单位：h/d)。

综合舒适度指数=0.7×温湿指数+0.3×风效指数[5]

(3)

气候舒适度指数≈综合舒适度指数

(4)

2 研究结果分析

2.1 长寿区乡村旅游气候综合舒适度评估

根据表1的人体生理气候评价标准和综合舒适度模型计算方法，可得长寿区各代表站逐月的综合舒适度指数，如表2所示。

表2 长寿各代表站点综合舒适度评分表

以表2为基础，采用克里金插值计算法得到其余区域自动站的综合舒适度评分，如表3所示。根据表1中的人体生理气候评价标准，将乡村旅游气候舒适度分为以下几个等级：乡村旅游气候舒适度为100～80分(包含)为舒适，80～70分(包含)为较舒适，70～60(包含)为较不舒适，低于60分为不舒适。为提高乡村旅游气候舒适度区划的精细化水平，增加了较舒适等级，将非常舒适和舒适统一归类为舒适。

2.2 长寿区乡村旅游气候舒适度时空分布特征

根据表3长寿乡村旅游气候舒适度评分以及舒适度阈值，结合长寿区地形情况(图1)，利用ArcGIS的空间分析功能，对长寿乡村旅游气候舒适度评分进行图像分级，实现长寿乡村旅游气候舒适度区划，如图2所示。

图2 长寿区乡村旅游气候舒适度区划逐月变化

表3 长寿区乡村旅游气候舒适度评分表

由图1可以看到，所选5个代表站点较为均匀的分布于长寿全境，境内山体走向与构造行迹展布方向一致。背斜构成条状中低山岭，向斜构成宽缓开阔的槽谷丘陵。岭谷相间，构成平行岭谷地貌景观，为典型的梳状褶皱地貌。长寿位于长江北岸，地势顺大巴山支脉由东北向西南呈阶梯下降，东侧黄草山，中部偏西为明月山(亦名西山，海拔500～1034 m)，西部边缘铜锣山(海拔500～600 m)将长寿全境切割为“三山夹两槽”。

图1 长寿区地形及站点分布概况

续表3 长寿区乡村旅游气候舒适度评分表

从时间上看： 1月、2月、12月除了西山等高海拔山区偏冷外，全区乡村旅游气候舒适度为较不舒适，但也可安排一些旅游项目。3月西山等高海拔山区乡村旅游气候舒适度为较不舒适，新市街道乡村旅游气候舒适度为较舒适，其余地方均为舒适，非常适宜乡村旅游。4月、10月全区舒适，非常适宜乡村旅游。5月份长寿城区及偏南地方乡村旅游气候舒适度为舒适，万顺、长寿湖、但渡、邻封等地偏热较不舒适，其余地方乡村旅游气候舒适度为较舒适。6月西北部的万顺、长寿湖、但渡、邻封等地均偏热不舒适，其余地区较不舒适，可适当安排旅游活动。7月、8月全区偏热不舒适。9月西山等高海拔地区乡村旅游气候舒适度为舒适，新市、葛兰等地较舒适，其余地方较不舒适。11月，以新市、渡舟、邻封、长寿湖及其以南的地方均舒适，其余地方较不舒适。

从空间上看：①长寿城区及附近春秋季非常适宜旅游活动，且城区及附近交通便利、配套设施良好。②西山等高海拔地区主要在冬季偏冷不舒适，4月、10月舒适，5月、9月、11月较舒适。夏季长寿全区炎热不舒适，但西山等高海拔地区为全区最凉爽的地方，适合避暑纳凉。③长寿偏北地区3月、4月、10月舒适，1月、5月舒适，6—9月不舒适， 2月、11月、12月较不舒适。偏北地区全年舒适期为5个月，夏季炎热不舒适，秋末和冬季偏冷较不舒适。④长寿中部地区3月、4月、10月舒适，1月、5月、11月舒适，2月、6月、9月、12月较不舒适，全年舒适期长达6个月。

综上所述，长寿全区乡村旅游气候舒适度的空间差异主要来自地于“三山夹两槽”的地形差异。长寿区乡村旅游气候舒适期(舒适期=舒适期+较舒适期)较长，全区各地乡村旅游气候舒适期为4～6个月，不舒适期为2～3个月，可见全年舒适期长，不舒适期短，全年适宜开展旅游活动的时间长达10个月，旅游气候资源优势显著。舒适期较长的地方主要分布在长寿城区及以南和长寿中部地区，这些地方的乡村旅游景点可重点开发。

3 结论与讨论

3.1 结论

①全区乡村旅游气候舒适度的空间差异主要来自地于“三山夹两槽”的地形差异。长寿地区除了夏季乡村旅游气候舒适度为不舒适外，其余大部分时候全区气候舒适度较高。

②全区各地乡村旅游气候舒适期为4～6个月，不舒适期为2～3个月，可见全年舒适期长，不舒适期短，具有较强的乡村旅游气候资源优势。

③乡村旅游气候舒适期较长的区域主要分布在长寿城区及以南和长寿中部地区。

3.2 讨论

①本文所采用的旅游气候舒适度评价指标为温湿指数、风效指数统一分为9级的生理气候评价指标分级，并根据各等级人体感觉描述考虑是否适合才安排旅游。尽管如此，未来仍然有必要在两个指标分级的地域适用性上进行更加深入的研究考证。

②目前的研究主要是基于气象站点的常规观测资料，由于本地区域站建设于2016年才逐步趋于完善，因此资料长度不够。虽然近几年的数据也能够代表一个年代际周期内的气候变化，但是如果有更长年限的气象观测资料，研究成果的置信度会更高。另一方面，本文研究的舒适期是以月为单位，若能采用日数据，则能够得到更为精准的舒适期。