基于GIS的洛阳市旅游度假区气候舒适度分析.pdf

第 卷 第 期 年 月林 业 调 查 规 划 :/基于 的洛阳市旅游度假区气候舒适度分析冉 晨(洛阳市气象局河南 洛阳 )摘要:选取 年洛阳市的 个气象站点的月数据分别对 年间的舒适度指数进行统计分析和空间可视化从时空演变的角度对洛阳市旅游气候的舒适度实现精细化评估 结果表明各舒适度指数的舒适月集中分布于 月和 月在 年间温湿指数逐年上升着衣指数逐年下降风效指数和综合舒适度指数在春、秋和冬季逐年上升夏季呈平稳波动下降趋势 在空间分布上温湿指数为东北高、西南低的空间格局风效指数呈西南部和东北部低东南部至西北部高的带状分布趋势着衣指数为东北低、西南高的空间格局 综合舒适度最佳时间为 月和 月主要分布于洛阳市东北部区域 月和 月舒适度较好以西南部的栾川和东北区域为主 洛阳市的气候趋于暖湿化舒适度在 年间呈波动上升趋势关键词:气候舒适度空间分布温湿指数风效指数着衣指数综合舒适度洛阳市中图分类号:文献标识码:文章编号:()引文格式:冉晨 基于 的洛阳市旅游度假区气候舒适度分析 林业调查规划():/.():/():.收稿日期:基金项目:洛阳市气象局气象科学技术研究项目()第一作者:冉晨()女河南洛阳人工程师 主要研究方向为应用气象 冉 晨:基于 的洛阳市旅游度假区气候舒适度分析 .:气候条件是影响人类生活舒适和身体健康的主要因素之一因此气候是娱乐和旅游环境的重要基础条件 旅游气候舒适度评价起源于气候舒适性研究随着旅游产业的发展以及对舒适性气候的追求气候舒适度评价逐渐成为旅游气候学研究的热点问题 早在 年 等提出了气候舒适度指数()的概念并对美国大陆的人居气候舒适情况进行了评估 年 在裸露实验的基础上建立了风寒指数测评标准加拿大气象局建立了舒适性指数测评的标准模型 我国旅游气候研究主要针对中小尺度区域进行气候舒适度分析以长时间序列的气象数据为主韩蓓蓓等通过华山气象站数据对旅游气候舒适度进行时空特征评价李东等基于近 年的气象数据分析了乌鲁木齐市综合旅游气候舒适度 在我国大小城市之间孔钦钦等通过通用热气候指数分析了我国 个重点旅游城市的气候舒适度及其近 年间的变化趋势孙根年等基于 和 线各 个城市分析了气候舒适度与地形三级阶梯的关系徐静等、马丽君等分别以秦皇岛和我国东部沿海区域的 个热点城市为主要研究区域基于气候舒适度评价模型划分舒适度的时空差异与适宜旅游活动等级和时段 除针对气象数据进行分析外部分学者运用地理信息系统空间分析方法针对甘肃省庆阳市、河南省南阳市、浙江省丽水市等在空间分布上对气候舒适度进行直观呈现并对气候舒适度年内分布、空间分布、季节分布和旅游资源稀缺性进行分析 刘艳霞等对温湿指数模型进行改进利用 地表温度和大气降水量数据在较大尺度范围内分析气候舒适度的时空演变 随着遥感和地理信息技术的发展和气候舒适度评价的逐步成熟韦夷等利用 可视化编程语言和 工具开发了针对旅游区舒适度的评价系统在空间上将目标区域的舒适度进行可视化处理在生态旅游方面具有指导意义 邱粲等依据海拔高程对气候舒适度进行空间上的精细化评估是对区域气候舒适度评价的精准化表达的进步是气候舒适度的发展趋势本文选取洛阳市 个县级行政区设立的气象站点 年间气象数据以温湿指数、风效指数和着衣指数为评价指标对多年四季的指数进行线性拟合运用样条插值法对各指标进行数据空间可视化以此对洛阳市整体旅游气候舒适度进行时空变化分析并在现有基础上做出精细化评价以期为洛阳市旅游业的发展规划以及决策者管理区域旅游业提供借鉴 研究区概况洛阳市地处中原位于黄河中游地势西南高东北低跨越中国第二阶梯与第三阶梯的交界带行政区划内的海拔高差相对较大山川丘陵广布占洛阳市面积的 地形复杂多样河渠密布分属长江、黄河与淮河三大水系 洛阳市属暖温带大陆性季风气候四季分明雨热同期 年末洛阳市总人口 万人其中常住人口 万人洛阳市地区生产总值 亿元三次产业结构为 其中第三产业比重很大景区、度假区等相关服务类行业的发展尤为重要而气候舒适度正是影响居民出行、休闲娱乐的重要因素故气候舒适度的精细化评价对洛阳市旅游业的发展具有一定的参考价值洛阳市下辖 个县级市、个县、个区本文以洛阳市 个县级行政区设立的气象站点为主(个区以孟津为准)个气象站分别为栾川、洛宁、孟津、汝阳、嵩县、新安、偃师、伊川、宜阳 资料来源与研究方法 资料来源选取的 个气象站点的气象数据源于洛阳市气象局其中有 个基本站和 个一般站气象数据包括气象站号、时间、经纬度、月平均气温()、月平均风速(/)、月降水量()、月平均相对湿度()和月日照时间()为保证数据的时效性和连续性选用 年共 年的长序列时间跨度数据并对部分气象要素缺失的数据与县气象局第 期林 业 调 查 规 划进行核验补充以保证计算和评价结果的准确度 研究方法国内学者对气候舒适度研究的计算模型和方法大同小异气候舒适度评价技术和方法也不断完善丁玲玲等认为着衣指数对旅游气候舒适度影响不大邱粲等认为风效指数即可反映当地气候特点对人体的综合影响故本文采用温湿指数、风效指数和着衣指数为评价指标综合舒适度指数参照张可心等采用专家打分法与层次分析法确定的权重值增大风效指数的权重减小着衣指数的权重以此计算洛阳市的综合舒适度指数 温湿指数温湿指数(简称)是通过温度和湿度的组合来反映人体与周边环境的热量交换是人类气候舒适感受的首要指标计算公式为:()()()()式中:为气温()为相对湿度()气温的改变直接影响到人体内热量的散发快慢湿度的高低则决定了人体的热代谢和水盐代谢速度 风效指数风效指数(简称)是依据风寒指数()演变而来的计算公式为:()()()式中:为风速(/)为气温()为日照时数(/)着衣指数着衣指数(简称)是综合了气温、风速、太阳辐射等多种因素对人体的影响提出人们可以通过穿衣来改变气候带来的不舒适情况 计算公式为:()()式中:为某一评价时段的平均温度本文选取月平均气温()为人体代谢率的 文中取轻活动量下的代谢率此时 /为人体对太阳辐射的吸收情况 为垂直阳光在单位面积土地上所接收的太阳辐射 /是太阳高度角(当地纬度正午太阳直射点纬度)正午太阳直射点纬度分别选取春秋分、夏至、冬至日的太阳直射点 为风速(/)综合舒适指数旅游气候综合舒适指数是根据公众调查评分和层次分析法确定温湿指数、风效指数和着衣指数权重温湿指数赋值月迹线变化较大穿衣指数赋值次之、风效指数赋值变化较小由此建立旅游气候舒适度的综合评价计算模型 计算公式为:()式中:代表综合舒适指数、分别代表温湿指数、风效指数、着衣指数、分别代表温湿指数、风效指数和着衣指数的赋值 空间插值分析样条函数有两种类型分别为规则样条函数方法和张力样条函数方法 规则样条函数方法()是产生平滑的表面和平滑的一阶导数使用可能位于样本数据范围之外的值来创建渐变的平滑表面张力样条函数方法()是根据建模现象的特征调整表面的硬度其使用受样本数据范围约束更为严格的值来创建不太平滑的表面 本文的样条函数法最适合生成平缓变化的表面例如:高程、地下水位高度或污染程度样条函数插值法优于内插法表现在:表面必须恰好经过数据点表面必须具有最小曲率即通过表面上每个点获得的表面的二阶导数项平方的累积总和必须最小 由于指数值区间划分舒适度较为严格故本文选用张力样条函数方法将指数数据控制在一定范围内运用 进行计算以精准呈现舒适度指数的空间分布状况 指数等级标准基于人体感觉的温湿指数、风效指数和着衣指数的分级标准见表 为实现精准化评价将指数值的划分精确至两位小数其中温湿指数在 范围为人体感觉最佳状态风效指数介于 范围为相对舒适范围薄厚适中的衣物对应的着衣指数为 结果与分析 舒适度指数变化基于洛阳市的 个气象站在 年间的气温、风速、相对湿度等数据分别计算温湿指数、风效指数和着衣指数将其月平均指数分组为 个季节季节划分为春季(月)、夏季(月)、秋季(月)和冬季(月)对近 年的各指数进行统计与线性拟合分析第 卷冉 晨:基于 的洛阳市旅游度假区气候舒适度分析表 温湿指数、风效指数和着衣指数的等级标准及赋值 温湿指数人体感觉 风效指数人体感觉着衣指数穿着衣服设定符号很冷极不舒适极冷 羽绒或毛皮衣寒冷不舒适 冷风 便服加厚实外套 偏冷较舒适 稍冷风 冬季常用服装 清凉舒适 凉风 春秋常用服装 凉非常舒适 舒适风 衬衫和常用便服 暖舒适 暖风 轻便的夏服 偏热较舒适 暖热风 短袖开领衫 闷热不舒服热风 热带单衣 极其闷热极不舒服炎热风 超短裙 温湿指数经统计分析洛阳市 年的逐月温湿指数介于 范围温湿指数在一年中由春季到冬季呈现先上升后下降的趋势夏季最高冬季最低春秋适中 由表 可知温湿指数介于 范围属于人体感觉舒适阶段在近 年间地累计共有 个月的温湿指数在舒适范围内占月总量的 集中分布于 月、月、月和 月而在部分地区的舒适月份有所延迟或缩短以栾川最为明显对 年各季节的区域平均温湿指数进行统计结果如图 所示图 洛阳市温湿指数及变化趋势 由图 看出洛阳市的温湿指数在 年间呈波动上升趋势整体趋势显示洛阳市趋于暖湿化春季与冬季的上升幅度较为显著夏季和秋季的上升幅度较小冬季温湿指数波动最大春秋两季次之夏季最为平稳 风效指数对于风效指数洛阳市近 年的逐月风效指数介于 范围在一年中由春季到冬季呈先上升后下降趋势与温湿指数相同 由表 可知风效指数介于 范围属于人体感觉舒适阶段在近 年间 地累计共有 个月的风效指数在舒适范围内占月总量的 集中分布于春、秋和冬季夏季由于气温高主要为暖热风和热风舒适度相对较低对 年各季节的区域平均风效指数进行统计结果如图 所示第 期林 业 调 查 规 划图 洛阳市风效指数及变化趋势 从图 看出洛阳市的风效指数在 年间变化幅度较小整体无明显趋势在春、秋和冬季呈波动上升趋势其中春季上升幅度最大秋季升幅最小而夏季的风效指数呈平稳波动下降趋势春季的上升幅度较为显著 波动幅度中冬季风效指数波动最大呈先上升后下降趋势 年时达到最高值 年为最低值 着衣指数洛阳市近 年的逐月着衣指数介于 范围在一年中由春季到冬季呈先下降后上升趋势夏季最低冬季最高春秋适中 由表 可知着衣指数介于 范围属于人体感觉舒适阶段在近 年间 地累计共有 个月的着衣指数在舒适范围内占月总量的 集中分布于 月、月、月和 月 月和 月由于气温高以短袖开领衫或热带单衣为主冬季由于气温低穿着主要为便服加厚实外套或羽绒服或毛皮衣舒适度相对较低对 年各季节的区域平均着衣指数进行统计结果如图 所示图 洛阳市着衣指数及变化趋势 从图 看出洛阳市的着衣指数在 年间呈波动下降趋势整体趋势显示洛阳市趋于温暖着衣数量和厚度均在下降冬季与春季的下降幅度较秋季和夏季明显冬季着衣指数于 年之前波动幅度较小 年之后波动幅度增大夏季着衣指数最为平稳第 卷冉 晨:基于 的洛阳市旅游度假区气候舒适度分析 舒适度指数空间分布对洛阳市 个气象站点的 年平均气候舒适度指数进行季节划分挑选其中最具代表性的月份对 月、月、月和 月的温湿指数、风效指数、着衣指数和综合舒适度指数进行空间插值结合等值线对洛阳市的旅游气候舒适度进行空间分布分析 温湿指数利用 年 月、月、月和 月的温湿指数绘制洛阳市温湿指数空间分布图(图)由图 可知洛阳市近 年间的平均温湿指数形成东北高、西南低的空间格局 与地形相关西南地区多山脉丘陵分布东北部以平原为主城市建筑面积相对集中海拔因素与城市热岛效应相结合致使温湿差异明显 在 个典型月份中 月的温湿指数等值线相较于其他 个月份更为密集温湿指数在东北和西南部分区域的差异较大全年中的高温月份仅有栾川区域为偏热感受较舒适洛宁、嵩县等其他区域均为闷热而伊川和偃师附近区域为高值区人体感受更加不舒服在全年气温较低的 月由于汝阳的温湿指数稍高且偃师的温湿指数较低温湿指数的等值线由宜阳和新安向东南延伸形成中部偏西北的带状区域但由于 月最高温湿指数低于 所以洛阳区域感受均为极不舒适相较于 月和 月 月和 月的温湿指数相对适中其中 月的偃师、伊川和宜阳感受凉爽属于非常舒适区域 月除洛阳的西南边缘地区感受偏冷外其余区域均为令人感受清凉的舒适区 风效指数利用 年 月、月、月和 月的风效指数绘制洛阳市风效指数空间分布图(图)由图 可知洛阳市风效指数在空间分布上呈西南部最低、东北部较低、东部较高、东南部至西北部高的带状分布趋势 其中 月的等值线相较于其他 个月更为密集风效指数在南北空间上的差异相对较大作为全年低气温的月份嵩县区域为舒适风洛宁、栾川和汝阳等其他区域为凉风 月整体区域均为舒适风 月的风效指数值比 月整体偏高但同样在嵩县形成高值区为暖风其他区域为舒适风全年气温较高的 月由于伊川和偃师的风效指数升高等值线向东北延伸形成由西北向中部进而转向东北的带状高值区为热风其他区域为暖热风处于舒适范围内 月时嵩县与洛宁的风效指数分别形成了高值区为暖风依此为中心数值向南北两侧逐渐降低为舒适风人体感受最佳图 洛阳市温湿指数空间分布 第 期林 业 调 查 规 划图 洛阳市风效指数空间分布 着衣指数利用 年 月、月、月和 月的着衣指数绘制洛阳市着衣指数空间分布图(图)由图 可知洛阳市近 年间的平均着衣指数在空间上形成东北低、西南高的空间格局与气温形成相关关系气温越高着衣指数越低穿着衣物越薄而西南地区气温相对较低穿着衣物相对较厚在 个典型月份中同温湿指数相似 月的着衣指数等值线相对更为密集着衣指数等值线在东北区域稀疏西南部分区域则沿着西北东南方向密集排布故西南区域着衣指数的相对差异较大 月为全年中的高温月份户外活动的人穿着衣物相对较薄其中栾川区域适宜穿轻便的夏服属于舒适范围内而洛宁、嵩县等其他区域感受偏热适宜穿短袖开领衫 月由于孟津、新安和偃师的着衣指数稍高着衣指数以嵩县为中心在洛宁、宜阳、伊川和汝阳区域形成了等值线闭合的低值区域整体来看由于气温低洛阳市整体适宜穿便服加厚实外套 月和 月的着衣指数介于 范围其中 月的栾川、月的栾川和新安适宜穿春秋常用服装其他区域较暖适宜穿衬衫和常用便服均为舒适的感受区域 综合舒适度指数为实现旅游气候舒适度精细化评价基于洛阳市 年间的月温湿指数、风效指数和着衣指数数值运用公式()对综合舒适度指数进行计算并将月平均指数按四季划分得到近 年的四季指数变化及其线性拟合结果(图)经统计分析洛阳市 年逐月综合舒适度指数介于 范围与温湿指数和风效指数相同由春季到冬季呈先上升后下降趋势对各季节的区域平均综合舒适度指数进行线性拟合春季与冬季综合舒适度指数的上升幅度较为显著秋季的上升幅度较小夏季为微小幅度下降斜率近似于水平冬季的指数波动幅度最大春秋两季次之夏季最为平稳 洛阳市的综合舒适度指数在 年间整体呈波动上升趋势由此说明洛阳市的旅游气候舒适度波动上升趋势向好根据 年洛阳市 个气象站的观测资料依据公式()、()、()及各指数值设定的区间符号分别计算出各区县月平均温湿指数、风效指数和着衣指数其对应设定的代码组合见表 从各区县的温湿指数、风效指数和着衣指数组合情况来看洛阳市在 月和 月适宜出行和旅游感受较为舒适 月在偃师、伊川和宜阳人第 卷冉 晨:基于 的洛阳市旅游度假区气候舒适度分析图 洛阳市着衣指数空间分布 图 洛阳市综合舒适度指数及变化趋势 体感受的舒适度最佳气温凉爽舒适风穿着轻便而 月气温低感受为极不舒适的寒冷除嵩县为舒适风外其余区域均为凉风穿着厚实舒适度较差 月作为不舒适至舒适的过渡月份各指数值均向舒适区间靠近 月由寒冷转为偏冷进而转向舒适清凉凉风转为舒适风穿着由厚实的外套转为冬季常用服进而转向衬衫和常用便服而 月与之相反由舒适的月份向不舒适过渡在夏季的 个月中洛阳市均受到不同程度的温度和风速等因素的影响舒适度在 月有所降第 期林 业 调 查 规 划表 各区县的月平均温湿指数、风效指数和穿衣指数 气象站 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月栾川洛宁孟津汝阳嵩县新安偃师伊川宜阳低在春季至秋季之间舒适度出现小范围“山谷”状波动人体感受多为偏热、闷热、较不舒适暖热风适宜穿着轻便的夏服和短袖开领衫在 月和 月中洛宁、嵩县和偃师的人体感受指向为暖热风其他地区为较舒适的暖风栾川的温湿感受为非常舒适凉爽宜人而其他区域感受舒适、温暖着衣无区域差异均适宜较薄的衬衫或便服在 月和 月中除 月的偃师、伊川和宜阳温湿指数指向为凉、非常舒适外其余区域的人体感受均为清凉、感受舒适除去温湿指数 月和 月的孟津、汝阳和新安的人体感受指向为舒适风适宜穿轻便的衬衫、便服而 月的洛宁、月的偃师、伊川和宜阳与前三区域相同嵩县在 月和 月均为暖风宜穿着衬衫、便服而洛宁 月的舒适度与之相同栾川于 月和 月的人体感受为舒适风受海拔等因素影响气温较低宜穿春秋常用服 结 论以洛阳市 年 个气象站点的月数据对气候舒适度各指数进行舒适月份统计分别对 年间四季的舒适度指数趋势进行拟合并结合 空间插值对典型月份的多年平均指数进行空间可视化得到以下结论:)温湿指数和着衣指数的舒适月集中分布于 月、月、月和 月主要受夏季和冬季气温的影响舒适月主要在春秋两季风效指数则集中分布于 月和 月 月和 月也有大量分布夏季受闷热风的影响舒适月相对较少)在 年间温湿指数整体呈波动上升趋势春季与冬季的上升幅度较为显著着衣指数呈波动下降趋势冬季与春季的下降幅度较明显风效指数和综合舒适度指数在春、秋和冬季呈波动上升趋势春季的上升幅度较为显著夏季呈平稳波动下降趋势其中风效指数下降趋势较大)受地形和海拔因素影响温湿指数形成东北高、西南低的空间格局风效指数在空间分布上呈西南部和东北部低东南部至西北部高的带状分布趋势着衣指数与温湿指数相反在空间上形成东北低、西南高的空间格局气温越高着衣指数越低穿着衣物越薄)洛阳市舒适度最佳时间为 月主要集中于偃师、伊川和宜阳为主的东北部较小范围区域内其余东北部次之 月舒适度很好主要分布于洛阳市东北部区域 月和 月舒适度较好其中栾川的舒适度优于其他区域其次为东北区域再次是洛宁、嵩县和伊川)在全球变暖的趋势下洛阳市的气候也逐渐趋于暖湿化综合舒适度指数在 年间整体呈波动上升趋势由此说明洛阳市的旅游气候舒适度波动上升、趋势向好为游客外出旅行、休闲娱乐提供了良好的气候条件有利于洛阳市旅游业的长足发展 讨 论由于获取洛阳市气象站的数据是以月为单位不足之处是在统计分析和评价旅游气候舒适度时无法计算至各旬的指数值但本文将舒适度指数划分标准精确至小数点后 位小数提高了指数分段精第 卷冉 晨:基于 的洛阳市旅游度假区气候舒适度分析度在此 个气象站共 个月数据的基础上对气候舒适度各指数进行舒适月份统计对四季指数变化的趋势进行拟合并结合 技术对典型月份的多年平均指数进行空间可视化利用等值线的走向和排列情况进行空间舒适度分析由此从时空角度对洛阳市旅游气候的舒适度实现精细化评估对于洛阳市的旅游气候舒适度研究成果相对较少本文对其近 年间的气候舒适度进行评价发现洛阳市的气候趋于暖湿化利于旅游业的发展对于夏季舒适度较差区域可在较高海拔区域依山而建旅游度假区冬季可开发冰雪娱乐项目等参考文献:.():.:韩蓓蓓陈兴全李东等 华山旅游气候舒适度时空变化分析 气象与环境科学():李东杨兆萍时卉等 乌鲁木齐市旅游气候与旅游气候舒适度分析 干旱区研究():孔钦钦葛全胜席建超等 中国重点旅游城市气候舒适度及其变化趋势 地理研究():孙根年余志康 中国、线城市气候舒适度与地形三级阶梯的关系 干旱区地理():徐静卢宪梅刘志刚等 年秦皇岛气候舒适度时空变化特征 气象与环境学报():马丽君孙根年王洁洁 中国东部沿海沿边城市旅游气候舒适度评价 地理科学进展():张可心 年庆阳市气候舒适度特征分析及评价 干旱区地理():陈建新易伟霞祝晓红 基于 的南阳旅游舒适度分析 气象与环境科学():张建国唐笛扬潘心禾 丽水市旅游气候舒适度时空特征分析 林业与生态科学():刘艳霞冯莉田慧慧等 中国气候舒适度时空分布特征分析 地球信息科学学报():韦夷胡慧敏 基于 的生态旅游舒适度评价系统研究 山东农业大学学报(自然科学版)():邱粲曹洁林隆超等 基于 的山东省旅游气候舒适度精细化评估 资源科学():丁玲玲傅辉张弢 汉江流域旅游气候舒适度的变化特征分析 重庆师范大学学报(自然科学版)():责任编辑:许易琦第 期