基于ArcGIS 伊犁河谷旅游气候舒适度研究

白 婷，祝小梅，刘金丽

（1.伊犁州气象局，新疆 伊宁 835000；2.斗门区气象局，广东 珠海 519125）

伊犁河谷位于天山西部，三面环山，东端为特克斯县河与巩乃斯河交汇处，西端朝向中哈边界，地势东高西低。一条伊犁河横贯伊犁河谷东西；属多民族聚居区，拥有一体多元、异彩纷呈的多民族民俗文化和浓郁的异域风情，在中亚具有突出的地理优势和战略地位。伊犁河谷有着得天独厚的旅游气候资源，第三次中央新疆工作座谈会的召开，进一步推动了伊犁旅游的跨越式发展，一系列有益于发展伊犁旅游康养行业的城市名片陆续诞生，例如：特克斯县被评为“生态气候康养宜居县”，巩留县和尼勒克县被授予“中国天然氧吧”称号，伊宁市被评为“优秀旅游城市”、“中国十大宜居城市”。因此，有必要开展伊犁旅游气候舒适度的研究工作，以此助力当地旅游业的发展。

对于旅游气候舒适度的研究，国外起步较早，建立了不舒适指数、舒适指数CI、风效指数WEI模型、温湿指数THI和风寒指数模型WC[1-3]，我国对于旅游气候舒适度的研究，始于20 世纪80 年代，以定性描述为主[4-5]。近些年来，国内学者应用温湿指数、风效指数、穿衣指数等人体舒适度模型定量地开展了当地舒适度评价研究[6-11]，也有学者利用地理信息技术[12-15]得出当地气候舒适的区域分布特征。然而伊犁区域旅游气候舒适度方面的研究较少，且研究多基于较大的时间尺度，忽略了游客多数在旅游地仅停留几天的实际情况。为了解决上述问题，本研究利用模糊综合评价法对伊犁河谷10 个国家气象观测站进行逐候分析，并采用地理信息技术得出伊犁地区夏季旅游气候舒适度时空分布特征，以期达到对伊犁地区旅游气候舒适度评价定量分析的目的。

1 资料与研究方法

1.1 资料来源

本研究选取1961—2018 年伊宁市、霍尔果斯市、霍城县、察布查尔县、伊宁县、巩留县、新源县、尼勒克县、特克斯县、昭苏县10 个国家气象观测站（图1）6—8 月逐日平均气温、相对湿度、风速等常规气象观测资料。

图1 10 个国家气象观测站点分布

1.2 研究方法

1.2.1 模糊综合评价法

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰、系统性强的特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，适合各种非确定性问题的解决。

人体在不同外界环境条件下，皮肤、眼、神经等器官受环境刺激产生不同感觉，经大脑神经系统整合形成舒适或不舒适的总体感觉。自然环境中，气象因素是影响人体舒适度的主要因子。模糊综合评价法能够较客观准确地分析评价某一区域的旅游气候舒适度，揭示当地旅游气候舒适度的时空分布特征[16-18]。由环境卫生学获知，24 ℃的气温、2 m/s 的风速、70%的相对湿度是夏季人体最舒适的气候条件。本研究以气温、风、相对湿度作为人体舒适度的影响因素，并将24 ℃的气温、2 m/s 的风速、70%的相对湿度作为最舒适的气候条件。选定因素的论域为：U=（气温t，相对湿度f，风速v），评价的论域为：A={很舒适B1，舒适B2，较舒适B3，不舒适B4}。对三要素建立的隶属函数方程分别为：

式（1）中a=0.047 6，式（2）中a=0.003 8，式（3）中c=0.563 4。

将各站日平均气温、相对湿度、风速带入上述隶属公式分别求出各个气象要素的隶属函数值，根据函数值确定舒适程度，U≥0.85 为很舒适，0.85＞U≥0.75 为舒适，0.75＞U≥0.60 为较舒适，U＜0.60 为不舒适。分别以日平均气温、相对湿度、风速作为评判因素，建立U到A的单因素评判矩阵R，R中的每个元素值是U中不同气象要素的隶属函数值所对应的A中相应等级的个数在该元素中所占的百分比。

6—8 月，以每5 d 为一候，为了便于计算，其中分别以7 和8 月最后6 d，即26—31 日为一候，将整个夏季共划分为18 候。

以第一候为例，计算伊宁市1961—2018 年6 月1—5 日平均气温隶属函数值，对比舒适度等级标准可知，很舒适为83 次、舒适为29 次、较舒适为37次、不舒适为146 次，在这295（59a×5d）个气象记录中每个等级对应次数所占百分比分别为0.28、0.10、0.13、0.50。计算出第一行元素，依据同样的方法依次计算相对湿度、平均风速所对应的第二、三行元素，最后计算出伊宁市1961—2018 年6 月第一候旅游气候舒适度的单因素评判矩阵：

气温、相对湿度、风速对人体舒适度的影响权重是不同的，本文设3 要素的对应权重为：V=（0.6，0.2，0.2）；而综合评判为：B=V·R。伊宁市1961—2018年6 月第一候结果为：B=（0.30，0.10，0.15，0.45）

用同样的方法计算伊宁市6—8 月其他候的单因素判断矩阵。以此类推，逐个计算伊犁其他9 个国家气象观测站6—8 月每候的单因素判断矩阵。

1.2.2 基于GIS（Geography Information System）的研究方法

为了全面地分析伊犁河谷夏季旅游气候舒适度空间分布特征，本文在模糊评价的基础上，基于GIS的基本插值原理，采用克里金插值方法，利用ArcMap 将伊犁河谷旅游气候舒适度进行插值处理，得到伊犁旅游气候舒适度空间分布图。

2 旅游气候舒适度评价

2.1 旅游气候舒适度时间特征分析

由旅游气候舒适度时间分布图（图2）可知，霍尔果斯市、霍城县、察布查尔县、伊宁市、伊宁县西部5 个县市夏季气候舒适度指数最舒适级B1，舒适级B2，较舒适级B3 前三项之和均＞0.5，西部5 个县市气候舒适度状况良好，游客可以任意选择出行时段。

东部的3 个县，巩留县除第一候和最后一候外，新源县除前三候外，其他时段气候舒适度指数前三项之和均＞0.5，夏季大多数时段气候舒适度都比较适宜。就尼勒克县而言，7 月6 日—8 月15 日气候较舒适。

南部的特克斯县气候舒适的时段较短，仅出现在11、12 和14 候即7 月21—31 日和8 月6—10日。昭苏县夏季气候舒适度指数前三项之和都＜0.5，气候舒适度相对较低。

2.2 旅游气候舒适度空间分布特征分析

在旅游气候舒适度模糊评价的基础上，利用地理信息系统技术分析伊犁河谷夏季气候舒适度空间分布特征，得出旅游气候舒适度空间分布（图3）。

图3 旅游气候舒适度空间分布

伊犁河谷旅游气候适度夏季最高的区域包括察布查尔县北部、霍尔果斯市、霍城县南部、伊宁市、伊宁县西南部、巩留县西北部地区，B1+B2+B3＞0.65，整体来看，旅游气候舒适度呈现由平原区向高海拔地区逐渐减小趋势。

评估平均气温对旅游气候舒适度影响后发现，其在伊犁河谷的分布与旅游气候舒适度总体分布一致，呈平原区向高海拔地区逐渐减小趋势；而平均风速项与平均气温项正好相反，其舒适度呈现平原区向高海拔地区逐渐增大趋势；相对湿度项舒适度则有2 个高值中心，分别位于昭苏县、特克斯县、巩留县和新源县的部分地区，东部和南部大部分地区相对湿度项比较大，越向西北，相对湿度项越小。即使平均风速舒适度项和相对湿度舒适度项在昭苏县和特克斯县都有比较高的值，但由于平均气温项所占权重比较大，仍然导致旅游气候舒适度不够理想。

3 结论与讨论

运用模糊综合评价法和地理信息系统技术，将夏季分为18 候对伊犁河谷旅游气候舒适度进行时空特征分析，得出以下结论：

（1）西部5 个县市（伊宁市、伊宁县、霍城县、察布查尔县、霍尔果斯市）气候舒适度状况良好，游客可以任意选择出行时段；东部的巩留县6 月6 日—8月25 日，新源县6 月16 日—8 月31 日，尼勒克县7月6 日—8 月15 日气候较舒适；南部的特克斯7 月21—31 日和8 月6—10 日2 个时段气候较舒适，昭苏由于气温较低，导致整体旅游气候舒适度不舒适。因此，7 月21 日—8 月10 日最适宜在伊犁各地旅游。

（2）夏季伊犁河谷旅游气候适度最好的地区位于察布查尔县北部、霍尔果斯市、霍城县南部、伊宁市、伊宁县西南部、巩留县西北部地区，旅游气候舒适度总体上呈平原区向高海拔地区逐渐减小趋势。

（3）对组成旅游气候舒适度指数的3 个气象因子分析发现，旅游气候舒适度平均气温项在伊犁河谷的分布情况与旅游气候舒适度指数一致；而平均风速项正好相反，呈现由高海拔地区逐渐向平原地区减小趋势；平均相对湿度项由东南部向西北部减少。

（4）尼勒克县、特克斯县、昭苏县3 县部分时段夏季旅游气候舒适度指数不够理想，是由于其平均气温舒适度项为负贡献，而其所占权重在3 个气象因子中最大，抵消了相对湿度、风速的正贡献。

（5）影响旅游气候舒适度的气象因子除平均气温、平均风速、平均相对湿度外，还包括日照时数、太阳辐射、气压等气象因子。因此，有必要建立一个加入这3 项气象因子的舒适度评价模型，使评价结果更接近实际，这有待进一步深入研究。