臨安市山地氣候旅游資源時空分布特征

王國新，楊曉娜，蘇 飛

臨安市山地氣候旅游資源時空分布特征

王國新，楊曉娜，蘇 飛

根據(jù)15個氣象站點所觀測的2012年氣候資料，采用溫濕指數(shù)、風效指數(shù)、氣溫垂直遞減率和拉普拉斯壓高方程等分析了浙江省臨安市山地氣候旅游資源時空分布特征。結(jié)果表明：時間上，按照12個月的氣候特征差異，將氣候旅游資源劃分為3種類型即山地休療型（4-6月和9-10月）、避暑消夏型（7-8月）和冰雪運動型（11-3月）；空間上，3類氣候旅游資源主要分布在北部窯頭山、天目山，西北部清涼峰和西南部大明山、青山殿等區(qū)域。最后，通過地理信息系統(tǒng)（GIS）空間疊加分類綜合評價了臨安市山地氣候旅游資源狀況：海拔621 m以下不適宜3類山地旅游活動開展，海拔621～800 m適合冬季冰雪（人工）旅游活動開展；海拔800～975 m適合春秋季山地休療活動且南坡向也可進行冬季冰雪（人工）旅游活動，海拔975 m及以上即能滿足多種氣候旅游活動。圖6表4參33

山地氣候；氣候舒適度；氣溫垂直遞減率；時空分布；臨安市

旅游活動的開展離不開氣象氣候條件［1］。因海拔和地形影響而形成的山地氣候，對人體具有一定的醫(yī)療保健作用［2］。隨著城市化進程加速，人類活動加劇了全球氣候變暖，影響了旅游消費需求趨向。例如，長江中下游地區(qū)≥0℃和≥10℃的積溫及持續(xù)天數(shù)普遍增加，導致浙江省旅游流發(fā)生了季節(jié)性變化，越來越多的游客傾向于選擇 “山水線”［3-4］。中國山地氣候資源分布廣泛，研究和分析山地氣候旅游資源時空分布特征有利于合理開發(fā)寶貴的山地旅游資源，更好地滿足旅游客的需求。山地氣候資源的小氣候特征明顯，受影響因素較多，表現(xiàn)為很強的時空分布的不確定性，是國內(nèi)外氣候與旅游界研究焦點問題之一［5-8］。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第5次評估報告指出，氣候變化將帶來全球平均氣溫升高，而在此背景下平均降水量的變化將會出現(xiàn)顯著空間差異，21世紀末中緯度和副熱帶干旱地區(qū)平均降水將可能較少，而許多中緯度濕潤地區(qū)的平均降水可能增加［9］。氣溫和降水均是影響山地氣候的因素之一，也必將加劇山地旅游資源的時空演變。Daniel等［10］以加拿大沃特頓湖國家公園為例，從定量和定性2個方面研究了氣候變化對游客量的影響。Bas等［11］構(gòu)建旅游氣候指數(shù)（tourism climate index，TCI）評價了氣候變化對澳大利亞旅游舒適度時空演變的推進，理想氣候條件將向南轉(zhuǎn)移，與此同時，北方氣候吸引力下降。此外，氣候還將影響旅游資源的垂直分布。低海拔地區(qū)與中高海拔地區(qū)相比更易受氣候濕熱影響而發(fā)生洪澇災害等［12-13］，但高海拔地區(qū)仍具有舒適氣候環(huán)境的優(yōu)勢［14］。相比國外研究，中國學者也開始對氣候變化對旅游資源分布影響進行了一些探索和研究，如通過旅游氣候舒適度（溫濕指數(shù)ITH）對目的地適游期進行季節(jié)性劃分［15］，從橫向比較層面得出氣候旅游資源區(qū)域格局［16］，或借助地理理信息系統(tǒng)（GIS）空間技術(shù)分析氣候舒適度時空分布特征［17-18］等?？傮w來看，中國在此領(lǐng)域的研究多數(shù)局限于定性描述或旅游氣候舒適度單方面進行評價和分析［15-20］，對海拔高度、地形因素等多個變量對氣候旅游資源時空分布的影響研究不多。因此，本研究以氣候差異性為基礎(chǔ)，并將它視為旅游資源，借鑒前人成果將它劃分為山地休療型、避暑消夏型和冰雪運動型［15,19］。嘗試將 “人造雪”雪線高度和拉普拉斯壓高公式引入到山地氣候旅游資源的垂直測定和區(qū)域類型劃分上，并以浙江省臨安市為例，研究中國南方獨特地域條件下山地氣候旅游資源時空分布格局。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

浙江省臨安市位于浙江省西北部天目山區(qū)，界于29°56′～30°23′N和118°51′～119°52′E的中緯度地區(qū)，總面積為3 126.8 km2。地勢自西北向東南傾斜，北、西、南3面環(huán)山，向東呈蹄形開口，屬杭州山地南、北兩支主干山北支的天目山、白際山及與之直交的昱嶺山系；境內(nèi)海拔高差達1 770 m，西北、西南部山區(qū)平均海拔在1 000 m以上，其中，境西北最高點清涼峰海拔為1 787 m，境東最低點海拔僅為9 m。

臨安市屬中亞熱帶季風氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，具有春多雨，夏濕熱，秋氣爽，冬干冷，山地立體氣候效應十分明顯的氣候特征。根據(jù)臨安市氣象局1981-2010年資料顯示，該域年平均氣溫為16.2℃，四季平均氣溫分別為15.7，26.5，17.7，5.6℃［14］，垂直地帶年溫差為7.0℃。全年日照時數(shù)為1 847.3 h，年平均降水量為1 463.6 mm，年平均無霜期為241.0 d，雨日160.0 d，積雪天數(shù)11.3 d，最大積雪深度為36.0 cm，森林覆蓋率達76.5%。根據(jù)中文百科在線資料顯示，臨安市境內(nèi)山地有中山（海拔＞1 000 m）面積占5.4%，中低山（海拔800～1 000 m）占8.8%，低山（海拔500～800 m）占18.3%，山地資源尤為豐富。

1.2 數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)來源于臨安市境內(nèi)15個中尺度氣象站（昌化、雙石、大氣站、臨安站、於潛、清涼峰、天目山、青山殿、老殿、大明山、青山湖、千洪、寺前、島石、板橋）數(shù)據(jù)，氣象要素包括氣溫、相對濕度、氣壓、風速等，資料時間為2012年1月1日至12月31日，數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)由臨安市旅游局提供。文中涉及氣候舒適度的指標值取逐日氣象資料的月平均值進行計算；部分缺失數(shù)據(jù)（比如，清涼峰1-4月數(shù)據(jù)缺失）根據(jù)現(xiàn)有站點之間的分布情況，取其插值；而各個指數(shù)與海拔高度之間的關(guān)系選定昌化氣象站點（海拔168.5 m，地處臨安腹地）為基準測站，以其標高為參考，進行研究和計算。

2 研究方法

采用氣候舒適度、 “人造雪”雪線高度和拉普拉斯壓高方程的模型分別對山地休療型、避暑消夏型和冰雪運動型旅游資源等的適宜開發(fā)期及空間分布范圍進行分析和探討。其中，山地休療型旅游資源是依托山地資源，以休療為主要目的，達到吸引游客前來休閑度假的一種旅游資源；避暑消夏型旅游資源是因其特殊的海拔高度和自然環(huán)境使得氣溫、相對濕度達到人體舒適狀態(tài)，可以滿足游客在夏季炎熱時期納涼、休閑的旅游資源；冰雪運動型旅游資源借助冬季山區(qū)與地面氣溫之間的差異，可以為游客提供滑雪條件的旅游資源。首先以旅游氣候舒適度劃分3種類型旅游資源的適宜開發(fā)期，其次通過氣溫垂直遞減率、 “人造雪”雪線高度和拉普拉斯壓高方程等分別確定3種類型旅游資源的空間分布范圍。

2.1 氣候舒適度

舒適的氣候是一個區(qū)域重要的山地休閑度假旅游資源。氣候舒適度從氣象角度來講是人體在不同氣候條件下不借助任何避暑消寒措施而保證生理過程正常進行的氣候條件［21］，主要受氣溫、相對濕度和風速等3個因素的制約。有關(guān)氣候舒適度的計算模型較多［17－18,22－25］，本研究采用目前較為常用的溫濕指數(shù)ITH（temperature humidity index）和風效指數(shù)K（wind effect index）評價山地氣候舒適度。

2.1.1 溫濕指數(shù)［19］溫濕指數(shù)由20世紀20年代英國學者Houghton和Yaglou提出的有效溫度演變而來，即人體在溫度和濕度綜合作用下所產(chǎn)生的熱感覺。其計算公式為：

式（1）中：ITH為溫濕指數(shù)（℃），T為氣溫（℃），f為相對濕度（%）。通常來說，氣溫適中，相對濕度變化對人體體感舒適度影響較小；氣溫較高或較低，則影響較大［26］。

2.1.2 風效指數(shù)［27］由Oliver于提出，表示不同環(huán)境下氣溫與風速對裸露人體的影響。其物理意義是皮膚溫度為33℃時，體表單位面積的散熱量（W·m－2）。其計算公式為：

式（2）中：K為風效指數(shù)（W·m－2），v為風速（m·s－1）, T為氣溫 （℃）。通常，人體體感舒適度、較舒適、不舒適等指標值劃分標準如下（表1）。

2.2 “人造雪”雪線高度

南方高山地帶寒冷的氣候成為開展冰雪運動旅游項目的重要資源。雪線是界定這種氣候資源的標志線。其先決條件為月平均氣溫低于0℃［28］，而氣溫分布受到緯度、海拔高度、地形等多個環(huán)境要素的影響。本研究以臨安市人工造雪雪線高度環(huán)境要求為準，僅考慮影響氣溫分布權(quán)重最大的海拔高度和山地坡向（緯度忽略不計）。其計算公式為［29］： T＝T0－γh（z－z0）。即：

表1 氣候舒適度指標值［19］Table 1 The climatic comfort index

式（3）中：T0和T分別為基準測站氣溫和0℃氣溫，z0和z分別為基準測站海拔高度和雪線高度（m），γh為山地氣溫直減率。

根據(jù)氣象部門資料，臨安市昱嶺山東側(cè)氣溫垂直遞減率如下表2所示。

2.3 拉普拉斯壓高方程［30］

拉普拉斯壓高方程表征的是較大垂直范圍內(nèi)氣壓隨海拔高度變化的規(guī)律［31］。其計算公式為：

式（4）中：α＝1/273，Tm=（T+T0）/2。T0，z，p0分別為基準測站z0的氣溫、海拔高度、氣壓；T，p分別為海拔高度z的氣溫、氣壓。將式（3）代入式（4）得：

表2 臨安市昱嶺山東側(cè)氣溫垂直遞減率Table 2 Vertical lapse rates ofair temperature at east Mount Yuling of Lin’an City

根據(jù)醫(yī)療氣象學研究， “高光、低壓、適溫”的山地氣候環(huán)境對各種人體疾病有一定緩解作用［2］。海平面標準大氣壓中的氧分壓為212 hPa，并隨海拔高度的升高逐漸降低，而人體一般只能適應氧分壓20%的減少量，即當氧分壓低于167 hPa指標值（一般1 500 m是人體生理功能發(fā)生影響的臨界高度）時，就有可能因一時血氧不足（失調(diào)）而出現(xiàn)頭痛乏力、惡心嘔吐等不適癥狀。因此，考慮上限大氣壓是選擇一定的海拔高度和合理利用山地氣候旅游資源的有效途徑。

3 結(jié)果與分析

3.1 旅游氣候適游期

根據(jù)臨安市內(nèi)15個氣象觀測站所提供2012年逐日氣象資料，并取其月平均值代入式（1）式（2）綜合評價其各月份氣候舒適度（表3）。結(jié)果顯示：5月和9月ITH和K值均顯示舒適，氣候最為適宜，最適合春秋季山地休療旅游活動；7-8月ITH和K值顯示熱或偏熱，人體感覺悶熱不舒適，但隨著海拔高度的增加，氣溫降低、風速增大，可根據(jù)不同山地海拔高度的氣候舒適度，開展避暑消夏旅游活動；11-3 月ITH和K值顯示冷或偏冷，人體感覺極不舒適，不適宜旅游活動，但根據(jù)氣溫與海拔呈反比的關(guān)系，可計算雪線高度，利用冬季特殊的寒冷氣候開展冰雪旅游活動，如滑雪、冰燈等只有在低溫環(huán)境下才能保證進行；4月、6月、10月，ITH值顯示舒適而K值顯示偏冷，氣候較為適宜，適合春秋季山地休療旅游活動［20］。

表3 臨安市氣候舒適度Table 3 Climatic comfort index of in Mount Qingliangfeng of Lin’an City

3.2 盛夏時期（以7－8月為準）不同海拔高度的氣候舒適度

以浙江省臨安市昌化氣象觀測站點為基準測站，其海拔高度為168.5 m，盛夏時期平均溫度為28.2℃，平均相對濕度為74.9%，平均風速為1.35 m·s-1，南坡向和北坡向氣溫垂直遞減率分別為0.53和0.41。通過分析溫濕指數(shù)與海拔之間的關(guān)系，風效指數(shù)與海拔之間的關(guān)系，結(jié)合現(xiàn)狀海拔上限1 787 m，采用疊加方法推算出盛夏時期氣候舒適范圍內(nèi)的海拔高度變化為：南坡向975～1 787 m，北坡向1 196～1 787 m。

3.2.1 溫濕指數(shù)與海拔之間的關(guān)系 將已知基準測站的海拔高度、氣溫、相對濕度、風速、氣溫垂直遞減率等，代入式（1）和式（3）得溫濕指數(shù)與海拔之間的關(guān)系（圖1）：南坡向ITH=27.06-0.004 6z；北坡向ITH=26.89-0.003 5z，以ITH=17.0和ITH=25.0所對應的海拔高度為閾值。結(jié)果顯示：溫濕指數(shù)與海拔呈負線性相關(guān)，在溫濕指數(shù)體感舒適范圍內(nèi)南坡向和北坡向的海拔高度分別為448～2 200 m和540～2 800 m。

圖1 盛夏時期溫濕指數(shù)與海拔之間的關(guān)系Figure 1 Relationship between thermal humidity index and altitude in midsummer

3.2.2 風效指數(shù)與海拔之間的關(guān)系 根據(jù)風切變指數(shù) （表征風速垂直變化的主要特征量之一），風速與海拔之間的冪指數(shù)公式為：其中v為推算高度處的海拔高度，v0為已知高度z0處的平均風速，m為穩(wěn)定指數(shù)參數(shù)0.16［32］。將已知基準測站海拔高度、平均風速、氣溫、氣溫垂直遞減率等代入式（2）式（3）和上述冪指數(shù)公式得風效指數(shù)與海拔之間的關(guān)系（圖2）。

以K=232.60和K=348.90所對應的海拔高度為閾值。結(jié)果顯示：風效指數(shù)與海拔呈近乎正線性相關(guān)，且在風效指數(shù)體感舒適范圍內(nèi)南坡向和北坡向的海拔高度分別為975～1 777 m和1 196～2 223 m。

圖2 盛夏時期風效指數(shù)與海拔之間的關(guān)系Figure 2 Relationship between wind effect index and altitude in midsummer

3.3 “人造雪”雪線高度

將先決條件0℃，已知昌化基準測站海拔高度168.5 m，代入式（3）得基準測站氣溫與雪線高度的線性關(guān)系（圖3）：南坡向，z=T0/0.005 3＋168.5；北坡向，z=T0/0.004 1＋168.5。根據(jù)已知11-3月氣溫資料，計算各月的旬平均氣溫，在此基礎(chǔ)上推導出具體人造雪 “雪線高度”（表4）。結(jié)果顯示：冬季南坡向和北坡向的雪線高度隨著基準測站氣溫的升高而升高，且變化范圍分別為621～2 602 m和754～3 315 m，但受到目前海拔上限1 787 m的限制，該范圍調(diào)整為南坡向621～1 787 m，北坡向，754～1 787 m。

圖3 基準測站氣溫與 “人造雪”雪線高度之間的關(guān)系Figure 3 Relationship between base-station temperature and snow line

3.4 山地休療最佳海拔范圍

根據(jù)以上研究適合山地休療的最佳月份為4-6月、9-10月。該時間環(huán)境下，基準測站昌化的平均氣壓為995.5 hPa，平均氣溫為20.5℃，海拔高度為168.5 m，代入式（5）得氣壓與海拔之間的關(guān)系

3.5 臨安市山地氣候旅游資源空間分布

臨安市山地氣候旅游資源按照氣候舒適度分為3類：山地休療型、避暑消夏型和冰雪運動型，根據(jù)3種不同類型的海拔要求范圍，利用臨安市數(shù)字高程模型（DEM）資料和地理信息系統(tǒng)ArcGIS 10.0的空間制圖功能，分別表示出不同氣候旅游資源類型的空間分布（圖5）。結(jié)果表明：①3類氣候旅游資源均主要分布于北部窯頭山、天目山，西北部清涼峰和西南部大明山、青山殿等區(qū)域；②圖5A和5C顯示，適于山地休療和冰雪運動的海拔高度處于中、低山系，而滿足夏季避暑消夏活動的海拔高度主要處于中山地區(qū)（圖5B）；③適于3類氣候旅游活動的山地面積：冰雪運動＞山地休療＞避暑消夏，由此可以看出臨安市冬季冰雪旅游資源具有極大開發(fā)潛力，然而目前境內(nèi)及區(qū)域交界處僅有大明山高山滑雪場（海拔1 100 m）和天目山東麓的江南天池滑雪場（海拔800 m）。因此，如何充分利用本域獨特氣候資源將是未來臨安旅游業(yè)發(fā)展的一個新思路。

考慮到氣候旅游資源的空間分布整體性特點，根據(jù)3種類型氣候旅游資源空間分布特征：適宜區(qū)（北）、適宜區(qū)（南）和其他，分別賦值為3，2，1，其中山地休療因不涉及南北坡向故賦值為1（適宜區(qū)）和0（其他）。通過GIS空間疊加分類將重疊部分數(shù)值相加，即得到2（1＋1＋0）～7（3＋3＋1）值域的臨安市山地氣候旅游資源總體空間分布（圖6），其中 “2”為3類氣候旅游資源的最小賦值相加，代表不適宜3類氣候旅旅游活動開展區(qū)域，海拔約為621 m以下； “3”代表冰雪運動區(qū)域，海拔為621～800 m；“4”代表冰雪運動（南坡向）和山地休療區(qū)域，海拔為800～975 m； “5～7”代表3類旅游活動均可開展的區(qū)域，海拔為975 m以上。

表4 臨安市11－3月南坡和北坡 “人造雪”雪線高度Table 4 Artificial snow-making line of southern and northern slopes in Lin’an from November to March

圖4 氣壓與海拔之間的關(guān)系Figure 4 Relationship between atmospheric pressure and altitude

圖5 臨安市3類氣候旅游資源空間分布Figure 5 Spatial distribution of three kinds of mountain climate tourism resources in Lin’an City

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

以臨安市為例，借鑒前人研究成果，采用溫濕指數(shù)、風效指數(shù)、氣溫垂直遞減率和拉普拉斯壓高方程等分析了臨安市山地氣候旅游資源時空分布特征。研究結(jié)果表明：①時間上，2012年各個月份氣候舒適度差異明顯，其中4-6月和9-10月氣候適宜，7-8月為盛夏炎熱時期，而根據(jù)ITH和K值顯示冬季氣候寒冷時期是11-3月。據(jù)此，將山地氣候旅游資源劃分為3種類型即山地休療型、避暑消夏型和冰雪運動型。②空間上，增加氣溫垂直遞減率和拉普拉斯壓高方程模型，通過分析發(fā)現(xiàn)海拔800～1 600 m適宜山地休療旅游活動開展，到了盛夏時期，氣溫隨海拔高度的增加而降低且風速增大，達到人體體感舒適范圍內(nèi)的海拔高度為975～1 787 m（南坡向）、1 196～1 787 m（北坡向），是人們避暑消夏的最佳選擇，而冬季氣候寒冷，在海拔621～1 787 m（南坡向）、754～1 787 m（北坡向）適合開展冬季冰雪運動。③根據(jù)GIS空間分析顯示，臨安市氣候旅游資源主要分布于境內(nèi)以南北兩支山脈（天目山脈和昱嶺山脈）為主的窯頭山、天目山、清涼峰、大明山、青山殿等區(qū)域；且適于3類氣候旅游活動的山地面積：冰雪運動＞山地休療＞避暑消夏。由此可以看出：臨安市冬季冰雪旅游資源具有極大開發(fā)潛力。通過綜合疊加分類發(fā)現(xiàn)，海拔621 m以下不具備山地氣候旅游資源條件，而海拔621～800 m僅適合開展冬季冰雪運動，海拔800～975 m是冰雪運動（南坡向）和山地休療活動的選擇區(qū)域，海拔975 m以上氣候旅游資源豐富可以滿足多種氣候旅游活動條件需求。

4.2 討論

總體而言，臨安市山地氣候旅游資源豐富，可滿足多種旅游活動需求。從其氣候特點和處于長三角都市圈副中心市場區(qū)位條件來看該域具有極大的冰雪旅游開發(fā)潛力。

由于山地地形的復雜性和小氣候環(huán)境的多變性，本研究在氣象要素選取和考慮方面存在一定的局限性。此外，基于舒適度的氣候旅游資源評價僅采用了2012年的氣象數(shù)據(jù)資料，相較于長期數(shù)據(jù)來說該計算結(jié)果仍存在不足。因此，如何借鑒目前部分學者運用土地質(zhì)量數(shù)據(jù)文件——地理信息系統(tǒng)（RI-GIS）模型以面帶點更科學地分析山地氣候旅游資源空間分布特點和從地形地貌、天氣氣候、生態(tài)環(huán)境、市場區(qū)位等多方面評價臨安市冬季人造滑雪場選址條件需求，將是進一步深入研究的方向。

圖6 臨安市山地氣候旅游資源空間分布Figure 6 Spatial distribution of mountain climate tourism resources in Lin’an City

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Spatial-temporal distribution of mountain-climate tourism resources in Lin’an,China

WANG Guoxin,YANG Xiaona,SU Fei
（School of Tourism and City Administation,Zhejiang Gongshang University,Hangzhou 310018,Zhejiang,China）

Climatic data representing Lin’an City in Zhejiang Province was collected in 2012 from 15 meteorological stations.Data was analyzed and evaluated for spatial and temporal distribution characteristics of mountain-climate tourism resources using temperature humidity index（THI）,wind effect index（K）,lapse-rate of air temperature,and a high pressure equation.Then using a spatial overlay classification from GIS,the spatial and temporal distribution characteristics of mountain-climate resources were determined.Results showed that 1）for a mountain climate the most comfortable time for tourist rest and recreation was from April to June and September to October at an altitude of 800-1 600 m.Meanwhile,July and August were relatively hot,so tourists could escape the heat at altitudes of 975-1 787 m for south facing slopes and 1 196-1 787 m for north facing slopes.November to March was the cold-winter-months period and was more suitable for skiing at altitudes of 621-1 787 m for north-facing slopes and 754-1 787 m for south-facing slopes.2）Considering spatial distribution,tourism resources for the mountain-climate in Lin’an were mainly distributed over the middle and lower mountain areas,such as Yaotou,Tianmu,and Daming Mountains.3）The spatial overlay classification from GIS showed no obvious mountain-climate characteristics in Lin’an below 621 meters.In a word,it will be convenient for us to emphasize the elevation factor and take advantage of its superior characteristics in the development process of mountain-climate resources.［Ch,6 fig.4 tab.33 ref.］

mountain climate;climate comfort index;lapse rate;spatial-temporal distribution;Lin’an City

S716；F592.99

A

2095-0756（2015）02-0298-10

（浙江工商大學 旅游與城市管理學院，浙江 杭州 310018）

浙 江 農(nóng) 林 大 學 學 報，2015，32（2）：298-307

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.02.018

2014-07-02；

2014-11-10

浙江省自然科學基金資助項目（LY12D01004）；浙江省新苗人才計劃項目；浙江工商大學科研創(chuàng)新基金項目（1040XJ513023）；浙江省高校人文社科重點研究基地資助項目（JYTyyjj20130105）

王國新，副教授，從事生態(tài)旅游、旅游規(guī)劃與區(qū)域經(jīng)濟。E-mail：gxwang02@126.com。通信作者：楊曉娜，從事旅游規(guī)劃與管理研究。E-mail：xnyang2012@163.com