基于ArcGIS 伊犁河谷旅游氣候舒適度研究

白 婷，祝小梅，劉金麗

（1.伊犁州氣象局，新疆 伊寧 835000；2.斗門區(qū)氣象局，廣東 珠海 519125）

伊犁河谷位于天山西部，三面環(huán)山，東端為特克斯縣河與鞏乃斯河交匯處，西端朝向中哈邊界，地勢(shì)東高西低。一條伊犁河橫貫伊犁河谷東西；屬多民族聚居區(qū)，擁有一體多元、異彩紛呈的多民族民俗文化和濃郁的異域風(fēng)情，在中亞具有突出的地理優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)略地位。伊犁河谷有著得天獨(dú)厚的旅游氣候資源，第三次中央新疆工作座談會(huì)的召開，進(jìn)一步推動(dòng)了伊犁旅游的跨越式發(fā)展，一系列有益于發(fā)展伊犁旅游康養(yǎng)行業(yè)的城市名片陸續(xù)誕生，例如：特克斯縣被評(píng)為“生態(tài)氣候康養(yǎng)宜居縣”，鞏留縣和尼勒克縣被授予“中國天然氧吧”稱號(hào)，伊寧市被評(píng)為“優(yōu)秀旅游城市”、“中國十大宜居城市”。因此，有必要開展伊犁旅游氣候舒適度的研究工作，以此助力當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展。

對(duì)于旅游氣候舒適度的研究，國外起步較早，建立了不舒適指數(shù)、舒適指數(shù)CI、風(fēng)效指數(shù)WEI模型、溫濕指數(shù)THI和風(fēng)寒指數(shù)模型WC[1-3]，我國對(duì)于旅游氣候舒適度的研究，始于20 世紀(jì)80 年代，以定性描述為主[4-5]。近些年來，國內(nèi)學(xué)者應(yīng)用溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、穿衣指數(shù)等人體舒適度模型定量地開展了當(dāng)?shù)厥孢m度評(píng)價(jià)研究[6-11]，也有學(xué)者利用地理信息技術(shù)[12-15]得出當(dāng)?shù)貧夂蚴孢m的區(qū)域分布特征。然而伊犁區(qū)域旅游氣候舒適度方面的研究較少，且研究多基于較大的時(shí)間尺度，忽略了游客多數(shù)在旅游地僅停留幾天的實(shí)際情況。為了解決上述問題，本研究利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)伊犁河谷10 個(gè)國家氣象觀測(cè)站進(jìn)行逐候分析，并采用地理信息技術(shù)得出伊犁地區(qū)夏季旅游氣候舒適度時(shí)空分布特征，以期達(dá)到對(duì)伊犁地區(qū)旅游氣候舒適度評(píng)價(jià)定量分析的目的。

1 資料與研究方法

1.1 資料來源

本研究選取1961—2018 年伊寧市、霍爾果斯市、霍城縣、察布查爾縣、伊寧縣、鞏留縣、新源縣、尼勒克縣、特克斯縣、昭蘇縣10 個(gè)國家氣象觀測(cè)站（圖1）6—8 月逐日平均氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速等常規(guī)氣象觀測(cè)資料。

圖1 10 個(gè)國家氣象觀測(cè)站點(diǎn)分布

1.2 研究方法

1.2.1 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法。該綜合評(píng)價(jià)法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。它具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合各種非確定性問題的解決。

人體在不同外界環(huán)境條件下，皮膚、眼、神經(jīng)等器官受環(huán)境刺激產(chǎn)生不同感覺，經(jīng)大腦神經(jīng)系統(tǒng)整合形成舒適或不舒適的總體感覺。自然環(huán)境中，氣象因素是影響人體舒適度的主要因子。模糊綜合評(píng)價(jià)法能夠較客觀準(zhǔn)確地分析評(píng)價(jià)某一區(qū)域的旅游氣候舒適度，揭示當(dāng)?shù)芈糜螝夂蚴孢m度的時(shí)空分布特征[16-18]。由環(huán)境衛(wèi)生學(xué)獲知，24 ℃的氣溫、2 m/s 的風(fēng)速、70%的相對(duì)濕度是夏季人體最舒適的氣候條件。本研究以氣溫、風(fēng)、相對(duì)濕度作為人體舒適度的影響因素，并將24 ℃的氣溫、2 m/s 的風(fēng)速、70%的相對(duì)濕度作為最舒適的氣候條件。選定因素的論域?yàn)椋篣=（氣溫t，相對(duì)濕度f，風(fēng)速v），評(píng)價(jià)的論域?yàn)椋篈={很舒適B1，舒適B2，較舒適B3，不舒適B4}。對(duì)三要素建立的隸屬函數(shù)方程分別為：

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

將各站日平均氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速帶入上述隸屬公式分別求出各個(gè)氣象要素的隸屬函數(shù)值，根據(jù)函數(shù)值確定舒適程度，U≥0.85 為很舒適，0.85＞U≥0.75 為舒適，0.75＞U≥0.60 為較舒適，U＜0.60 為不舒適。分別以日平均氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速作為評(píng)判因素，建立U到A的單因素評(píng)判矩陣R，R中的每個(gè)元素值是U中不同氣象要素的隸屬函數(shù)值所對(duì)應(yīng)的A中相應(yīng)等級(jí)的個(gè)數(shù)在該元素中所占的百分比。

6—8 月，以每5 d 為一候，為了便于計(jì)算，其中分別以7 和8 月最后6 d，即26—31 日為一候，將整個(gè)夏季共劃分為18 候。

以第一候?yàn)槔?，?jì)算伊寧市1961—2018 年6 月1—5 日平均氣溫隸屬函數(shù)值，對(duì)比舒適度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，很舒適為83 次、舒適為29 次、較舒適為37次、不舒適為146 次，在這295（59a×5d）個(gè)氣象記錄中每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)次數(shù)所占百分比分別為0.28、0.10、0.13、0.50。計(jì)算出第一行元素，依據(jù)同樣的方法依次計(jì)算相對(duì)濕度、平均風(fēng)速所對(duì)應(yīng)的第二、三行元素，最后計(jì)算出伊寧市1961—2018 年6 月第一候旅游氣候舒適度的單因素評(píng)判矩陣：

氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速對(duì)人體舒適度的影響權(quán)重是不同的，本文設(shè)3 要素的對(duì)應(yīng)權(quán)重為：V=（0.6，0.2，0.2）；而綜合評(píng)判為：B=V·R。伊寧市1961—2018年6 月第一候結(jié)果為：B=（0.30，0.10，0.15，0.45）

用同樣的方法計(jì)算伊寧市6—8 月其他候的單因素判斷矩陣。以此類推，逐個(gè)計(jì)算伊犁其他9 個(gè)國家氣象觀測(cè)站6—8 月每候的單因素判斷矩陣。

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

為了全面地分析伊犁河谷夏季旅游氣候舒適度空間分布特征，本文在模糊評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，基于GIS的基本插值原理，采用克里金插值方法，利用ArcMap 將伊犁河谷旅游氣候舒適度進(jìn)行插值處理，得到伊犁旅游氣候舒適度空間分布圖。

2 旅游氣候舒適度評(píng)價(jià)

2.1 旅游氣候舒適度時(shí)間特征分析

由旅游氣候舒適度時(shí)間分布圖（圖2）可知，霍爾果斯市、霍城縣、察布查爾縣、伊寧市、伊寧縣西部5 個(gè)縣市夏季氣候舒適度指數(shù)最舒適級(jí)B1，舒適級(jí)B2，較舒適級(jí)B3 前三項(xiàng)之和均＞0.5，西部5 個(gè)縣市氣候舒適度狀況良好，游客可以任意選擇出行時(shí)段。

東部的3 個(gè)縣，鞏留縣除第一候和最后一候外，新源縣除前三候外，其他時(shí)段氣候舒適度指數(shù)前三項(xiàng)之和均＞0.5，夏季大多數(shù)時(shí)段氣候舒適度都比較適宜。就尼勒克縣而言，7 月6 日—8 月15 日氣候較舒適。

南部的特克斯縣氣候舒適的時(shí)段較短，僅出現(xiàn)在11、12 和14 候即7 月21—31 日和8 月6—10日。昭蘇縣夏季氣候舒適度指數(shù)前三項(xiàng)之和都＜0.5，氣候舒適度相對(duì)較低。

2.2 旅游氣候舒適度空間分布特征分析

在旅游氣候舒適度模糊評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)分析伊犁河谷夏季氣候舒適度空間分布特征，得出旅游氣候舒適度空間分布（圖3）。

圖3 旅游氣候舒適度空間分布

伊犁河谷旅游氣候適度夏季最高的區(qū)域包括察布查爾縣北部、霍爾果斯市、霍城縣南部、伊寧市、伊寧縣西南部、鞏留縣西北部地區(qū)，B1+B2+B3＞0.65，整體來看，旅游氣候舒適度呈現(xiàn)由平原區(qū)向高海拔地區(qū)逐漸減小趨勢(shì)。

評(píng)估平均氣溫對(duì)旅游氣候舒適度影響后發(fā)現(xiàn)，其在伊犁河谷的分布與旅游氣候舒適度總體分布一致，呈平原區(qū)向高海拔地區(qū)逐漸減小趨勢(shì)；而平均風(fēng)速項(xiàng)與平均氣溫項(xiàng)正好相反，其舒適度呈現(xiàn)平原區(qū)向高海拔地區(qū)逐漸增大趨勢(shì)；相對(duì)濕度項(xiàng)舒適度則有2 個(gè)高值中心，分別位于昭蘇縣、特克斯縣、鞏留縣和新源縣的部分地區(qū)，東部和南部大部分地區(qū)相對(duì)濕度項(xiàng)比較大，越向西北，相對(duì)濕度項(xiàng)越小。即使平均風(fēng)速舒適度項(xiàng)和相對(duì)濕度舒適度項(xiàng)在昭蘇縣和特克斯縣都有比較高的值，但由于平均氣溫項(xiàng)所占權(quán)重比較大，仍然導(dǎo)致旅游氣候舒適度不夠理想。

3 結(jié)論與討論

運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，將夏季分為18 候?qū)σ晾绾庸嚷糜螝夂蚴孢m度進(jìn)行時(shí)空特征分析，得出以下結(jié)論：

（1）西部5 個(gè)縣市（伊寧市、伊寧縣、霍城縣、察布查爾縣、霍爾果斯市）氣候舒適度狀況良好，游客可以任意選擇出行時(shí)段；東部的鞏留縣6 月6 日—8月25 日，新源縣6 月16 日—8 月31 日，尼勒克縣7月6 日—8 月15 日氣候較舒適；南部的特克斯7 月21—31 日和8 月6—10 日2 個(gè)時(shí)段氣候較舒適，昭蘇由于氣溫較低，導(dǎo)致整體旅游氣候舒適度不舒適。因此，7 月21 日—8 月10 日最適宜在伊犁各地旅游。

（2）夏季伊犁河谷旅游氣候適度最好的地區(qū)位于察布查爾縣北部、霍爾果斯市、霍城縣南部、伊寧市、伊寧縣西南部、鞏留縣西北部地區(qū)，旅游氣候舒適度總體上呈平原區(qū)向高海拔地區(qū)逐漸減小趨勢(shì)。

（3）對(duì)組成旅游氣候舒適度指數(shù)的3 個(gè)氣象因子分析發(fā)現(xiàn)，旅游氣候舒適度平均氣溫項(xiàng)在伊犁河谷的分布情況與旅游氣候舒適度指數(shù)一致；而平均風(fēng)速項(xiàng)正好相反，呈現(xiàn)由高海拔地區(qū)逐漸向平原地區(qū)減小趨勢(shì)；平均相對(duì)濕度項(xiàng)由東南部向西北部減少。

（4）尼勒克縣、特克斯縣、昭蘇縣3 縣部分時(shí)段夏季旅游氣候舒適度指數(shù)不夠理想，是由于其平均氣溫舒適度項(xiàng)為負(fù)貢獻(xiàn)，而其所占權(quán)重在3 個(gè)氣象因子中最大，抵消了相對(duì)濕度、風(fēng)速的正貢獻(xiàn)。

（5）影響旅游氣候舒適度的氣象因子除平均氣溫、平均風(fēng)速、平均相對(duì)濕度外，還包括日照時(shí)數(shù)、太陽輻射、氣壓等氣象因子。因此，有必要建立一個(gè)加入這3 項(xiàng)氣象因子的舒適度評(píng)價(jià)模型，使評(píng)價(jià)結(jié)果更接近實(shí)際，這有待進(jìn)一步深入研究。