基于能見(jiàn)度的重慶中心城區(qū)眺望適宜時(shí)間研究

李璐，彭瑤玲，肖卓爾

（重慶市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，重慶 401147）

1 研究背景

重慶中心城區(qū)位于最典型的褶皺山地，是著名的“山城、江城”。登高遠(yuǎn)眺，觀(guān)賞山、水、城相依相融的獨(dú)特景觀(guān)，是市民與游客領(lǐng)略重慶“山水之城”特色的重要方式。重慶市于2015年編制了《重慶主城區(qū)山系、綠系、水系管控規(guī)劃》，并在“山系保護(hù)與利用”篇章中，首次提出了“城市風(fēng)光眺望系統(tǒng)”，規(guī)劃了32處風(fēng)光眺望點(diǎn)、46處城市內(nèi)部眺望點(diǎn)以及22條眺望點(diǎn)之間的視線(xiàn)通廊，并對(duì)風(fēng)光眺望點(diǎn)、城市內(nèi)部眺望點(diǎn)提出了相應(yīng)的景觀(guān)管控要求。為保障規(guī)劃意圖得以實(shí)現(xiàn)，開(kāi)展了“山地城市眺望點(diǎn)景觀(guān)控制方法研究——以重慶主城區(qū)為例”的研究，本文基于對(duì)影響山地城市眺望的自然條件子課題，研究其中最重要的氣象要素——能見(jiàn)度對(duì)眺望活動(dòng)的影響。眺望活動(dòng)是一項(xiàng)基于視覺(jué)感官的景觀(guān)觀(guān)賞活動(dòng)，不可避免要受到空氣透明度，即能見(jiàn)度等氣象因素的影響。因此，研究能見(jiàn)度及其季節(jié)變化趨勢(shì)，有利于人們更好地掌握能見(jiàn)度變化的規(guī)律，根據(jù)能見(jiàn)度情況安排與眺望相關(guān)的出行活動(dòng)。

2 研究方法

本文利用網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)數(shù)據(jù)，獲取重慶能見(jiàn)度的歷史信息，通過(guò)尋找其變化特征，結(jié)合與之相關(guān)的溫度等氣象因素加以綜合研究。

研究時(shí)段：本文主要研究重慶主城區(qū)從2011年7月27日至2016年8月20日，共五年1852天的能見(jiàn)度情況。

數(shù)據(jù)來(lái)源：目前國(guó)內(nèi)已有較多的第三方氣象信息提供商，但大多數(shù)據(jù)不夠完善，尤其是能見(jiàn)度歷史信息無(wú)法獲取，而利用爬蟲(chóng)抓取數(shù)據(jù)有取值區(qū)間靈活、可獲取信息廣泛等優(yōu)點(diǎn)。

數(shù)據(jù)源：www.wuderground.com。

信息處理：利用Python腳本對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)清洗。

數(shù)據(jù)分析：利用Excel、Spss對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

數(shù)據(jù)展示：利用Matplotlib和Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。

3 能見(jiàn)度變化規(guī)律與分級(jí)

能見(jiàn)度是一項(xiàng)反映空氣透明度的指標(biāo)，能見(jiàn)度的定義為具有正常視力的人在當(dāng)時(shí)的天氣條件下能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)出目標(biāo)物（黑色、大小適度）的最大水平距離。

3.1 近5年能見(jiàn)度變化規(guī)律

通過(guò)數(shù)據(jù)抓取和清洗，1852天的能見(jiàn)度數(shù)據(jù)中有效數(shù)據(jù)共1849個(gè)，有效數(shù)據(jù)覆蓋度：從圖1可以看出，從2011年到2016年，能見(jiàn)度的變化從時(shí)間上以一整年為一個(gè)周期，共經(jīng)歷了四個(gè)完整周期以及單獨(dú)的下降、上升周期。能見(jiàn)度的最大值一般出現(xiàn)在7月份，最小值在12月份，與實(shí)際體驗(yàn)相符（圖1）。

圖1 重慶能見(jiàn)度時(shí)間圖（2011.07.27—2016.08.20）

通過(guò)對(duì)視線(xiàn)可見(jiàn)距離的頻數(shù)分布分析可以得出，重慶視線(xiàn)能見(jiàn)度基本呈正態(tài)分布，平均值是6.68km，標(biāo)準(zhǔn)差為3.47?？梢?jiàn)距離主要集中在3～10km，全年70%的時(shí)間集中在這一區(qū)間內(nèi)（圖2）。

圖2 重慶能見(jiàn)度頻數(shù)分布直方圖

3.2 能見(jiàn)度分級(jí)

3.2.1 相關(guān)研究中對(duì)能見(jiàn)度的分級(jí)

中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《能見(jiàn)度等級(jí)和預(yù)報(bào)》[1]依據(jù)能見(jiàn)度預(yù)報(bào)和服務(wù)的需求，將能見(jiàn)度的等級(jí)劃分為0—6，并確定定性用語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)，氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將能見(jiàn)度較差時(shí)（小于2000m）分為四個(gè)等級(jí)，將能見(jiàn)度較好時(shí)（大于2000m）分為好、一般兩個(gè)等級(jí)（表1）。

表1 氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中能見(jiàn)度等級(jí)范圍

交通運(yùn)輸部門(mén)對(duì)能見(jiàn)度研究的側(cè)重點(diǎn)不同，對(duì)能見(jiàn)度的分級(jí)方式也不同。丁峰、劉飛等[2]基于氣象條件的船舶引航風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，將能見(jiàn)度對(duì)船舶引航的影響等級(jí)分為5級(jí)：較小、一般、較大、很大、極大，分別對(duì)應(yīng)V≥4km、2km＜V≤4km、1km＜V≤2km、0.5km＜V≤1km、V＜0.5km。

吳珂、秦奔奔等[3]在南京市能見(jiàn)度變化趨勢(shì)及其影響因素的研究中，將大氣能見(jiàn)度分成1—5個(gè)等級(jí)：很好、較好、一般、較差、很差，分別對(duì)應(yīng)V＞40km、20km＜V≤39.9km、9km＜V≤19.9km、1.9km＜V≤9km、V≤1.9km。

3.2.2 基于視覺(jué)分析的能見(jiàn)度分級(jí)

眺望者通過(guò)視覺(jué)觀(guān)察獲取客觀(guān)事物的光學(xué)信息，發(fā)現(xiàn)事物之間的聯(lián)系，并進(jìn)行觀(guān)察定位。由于視覺(jué)的這一特性，視覺(jué)感覺(jué)范圍受視域限制和視距影響。

根據(jù)人眼對(duì)不同距離物體的識(shí)別觀(guān)察能力，可以將視域劃分為近景區(qū)、中景區(qū)、遠(yuǎn)景區(qū)和眺望區(qū)。近景區(qū)是半徑在0～400m的視距范圍內(nèi)的區(qū)域，可觀(guān)察到物體細(xì)部；中景區(qū)是半徑在400～1000m的視距范圍內(nèi)的區(qū)域，可觀(guān)察到物體的體量、肌理和色彩；遠(yuǎn)景區(qū)是在半徑1000～2000m的視域范圍內(nèi)的區(qū)域，可遠(yuǎn)觀(guān)物體的輪廓線(xiàn)；眺望區(qū)是在半徑5000m范圍內(nèi)的區(qū)域，可以遠(yuǎn)觀(guān)物體模糊的形象[4]。

人的視力各有不同，正常人的視力，在距離250～270m的范圍內(nèi)時(shí)能看清景物的細(xì)節(jié)輪廓，在大于500m時(shí)，能看到景物的模糊形象，4000m以外的景物不易看清楚。在天氣晴朗時(shí)，一個(gè)人可以看到大海的最遠(yuǎn)距離S（單位：km），可用公式S2=16.88h來(lái)估算，其中，h是眼睛離海平面的高度（單位：m）。如果一個(gè)人站在岸邊，當(dāng)眼睛離海平面的高度是1.5m時(shí)，最遠(yuǎn)可以看到25.32km以外。

綜合以上對(duì)能見(jiàn)度分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合重慶自身的氣象特征，本研究將能見(jiàn)度分為好、中等、不佳，分別對(duì)應(yīng)V＞9km、4km＜V≤9km、V≤4km。能見(jiàn)度V＞4km時(shí)，可以滿(mǎn)足觀(guān)看到完整的前景、中景、遠(yuǎn)景、背景區(qū)域，在這種視線(xiàn)條件下適合進(jìn)行眺望類(lèi)活動(dòng)。

通過(guò)對(duì)重慶近五年的能見(jiàn)度分析得出，重慶主城區(qū)能見(jiàn)度在中等（大于4000m）以上的天數(shù)每年能達(dá)到73.5%，近268天，說(shuō)明適合進(jìn)行眺望活動(dòng)的時(shí)間較多，眺望景觀(guān)的氣候基礎(chǔ)較好。通過(guò)分析得出，能見(jiàn)度在7月最高，12月最低，其他月份在兩者之間，能見(jiàn)度極好的情況占全年的23.8%（大于9000m），主要分布在3—5月和6—10月，也就是春夏兩季。視線(xiàn)不佳的時(shí)間（能見(jiàn)度小于4000m）占全年的26.4%，其余49.8%的時(shí)間視線(xiàn)尚可（圖3）。

圖3 重慶能見(jiàn)度散點(diǎn)圖（2011.07.27—2016.08.20）

4 基于能見(jiàn)度的眺望適宜時(shí)間研究

4.1 不同季節(jié)能見(jiàn)度分析

在以上基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)春夏秋冬四季能見(jiàn)度變化規(guī)律和特征進(jìn)行分析研究。

根據(jù)中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氣候季節(jié)劃分》[5]，春季為日平均氣溫或滑動(dòng)平均氣溫大于等于10℃且小于22℃，夏季為日平均氣溫或滑動(dòng)平均氣溫大于等于22℃，秋季為日平均氣溫或滑動(dòng)平均氣溫小于22℃且大于等于10℃，冬季為日平均氣溫或滑動(dòng)平均氣溫小于10℃。

根據(jù)重慶主城區(qū)近五年溫度變化分布情況（圖4），得出四季的一般分布規(guī)律（圖5），大致以3—5月為春天，6—8月為夏天，9—11月為秋天，12—2月為冬天。

圖4 近五年溫度變化情況

圖5 2015年四季能見(jiàn)度變化情況

選取2015年四季作為研究對(duì)象，分析四季的能見(jiàn)度，如表2所示。

表2 2015年四季能見(jiàn)度對(duì)比

從2015年的樣本來(lái)看，6—8月夏季能見(jiàn)度平均值最高，能見(jiàn)度高數(shù)值也集中出現(xiàn)在這一時(shí)段；春秋兩季能見(jiàn)情況次之，但是將春季與秋季比較，無(wú)論是平均值，還是最大值（極好值）、最小值（極差值），春季的情況均較秋季略好，冬季情況最差（圖5）。能見(jiàn)度的最大值一般出現(xiàn)在7月份，最小值出現(xiàn)在12月份。

4.2 溫度與能見(jiàn)度綜合分析

溫度和能見(jiàn)度的周期基本相同，且最大值、最小值出現(xiàn)在同一時(shí)段（圖6）。

圖6 能見(jiàn)度—溫度（2011.07.27—2016.08.20）

不同的是，溫度基本符合三角波，變化較為均勻，而圖3中能見(jiàn)度的曲線(xiàn)隱約呈現(xiàn)凸字形結(jié)構(gòu)。

綜合考慮對(duì)眺望活動(dòng)影響較大的兩個(gè)氣象因素：能見(jiàn)度、溫度，結(jié)合重慶的具體氣候特征，較為理想的舒適天氣條件應(yīng)是溫度在18℃～23℃之間，能見(jiàn)度＞9km。將2015年9月至2016年9月區(qū)間段內(nèi)的能見(jiàn)度、溫度數(shù)據(jù)作綜合分析，發(fā)現(xiàn)最適宜進(jìn)行眺望活動(dòng)的區(qū)間集中在4月至6月，也就是春季和初夏；除此之外10—11月的秋季也有部分時(shí)間（圖7）。

圖7 較為理想的眺望時(shí)間分布（2015.09—2016.09）

除去理想條件，在日常生活中，比較舒適的進(jìn)行眺望活動(dòng)的條件是溫度為10℃～30℃、能見(jiàn)度＞4km。以2015年9月至2016年9月區(qū)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)為例，可以進(jìn)行眺望活動(dòng)的時(shí)間在4—7月（春夏兩季的大部分時(shí)間），還有9—11月部分時(shí)間，也就是秋季天氣晴朗的時(shí)間（圖8）。

圖8 比較舒適的眺望時(shí)間分布（2015.09—2016.09）

5 結(jié)論

基于上述能見(jiàn)度數(shù)據(jù)研究，得到關(guān)于主城區(qū)眺望適宜時(shí)間的主要結(jié)論如下：

（1）重慶主城區(qū)能見(jiàn)度在中等（景深大于4000m）以上的天數(shù)每年能達(dá)到73.5%，近268天，可以眺望到完整的前景、中景、遠(yuǎn)景、背景區(qū)域；能見(jiàn)度極好的情況占全年的23.8%（景深大于9000m），主要分布在5—9月，主要集中在夏季?？傮w適合進(jìn)行眺望活動(dòng)的時(shí)間較多，眺望觀(guān)景的氣候基礎(chǔ)較好。

（2）能見(jiàn)度與季節(jié)、溫度變化密切相關(guān)，春夏高、秋冬低。夏季6—8月能見(jiàn)度值最高，其次是春季3—5月；能見(jiàn)度的最大值一般出現(xiàn)在7月，最小值在12月。一些對(duì)能見(jiàn)度要求極高的眺望、拍攝活動(dòng)可安排在7月。

（3）結(jié)合溫度、能見(jiàn)度兩個(gè)主要的氣象因素綜合考慮，重慶主城最適宜進(jìn)行眺望活動(dòng)的時(shí)間是每年的4—6月，最不適宜進(jìn)行眺望活動(dòng)的時(shí)間是11—2月寒冷的秋冬季節(jié)，以及8—9月的炎熱夏秋季節(jié)。