基于氣象大數(shù)據(jù)的承德市避暑旅游景區(qū)評(píng)價(jià)

王多　童俊　彭九慧

摘要 為了加強(qiáng)氣象大數(shù)據(jù)在避暑旅游資源開發(fā)中的應(yīng)用，提取承德市288個(gè)區(qū)域氣象站的氣溫、濕度等資料、數(shù)字高程等資料，利用層次分析法對(duì)承德市47個(gè)主要旅游景區(qū)5—8月逐月建立避暑分級(jí)評(píng)價(jià)模型，基于GIS空間分析技術(shù)制作了承德市逐月避暑指數(shù)分布圖。結(jié)果表明：5月下旬與8月承德縣中南部、興隆縣東部景區(qū)有中暑的可能性，其他大部地區(qū)均涼爽舒適;6月最適宜避暑的景區(qū)位于承德市北部縣區(qū)、平泉市大部;7月最宜避暑的景區(qū)位于壩上地區(qū)、圍場(chǎng)縣大部、豐寧縣中北部、隆化縣北部、平泉市北部，中南部景區(qū)均易發(fā)生中暑。

關(guān)鍵詞 氣象觀測(cè)數(shù)據(jù);層析分析法;暑熱指數(shù);避暑區(qū)域

中圖分類號(hào)：F592.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2022）04–0071–03

氣象歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)具有觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、時(shí)空分辨率高、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)。近年來，氣象大數(shù)據(jù)已被廣泛運(yùn)用于社會(huì)的各行各業(yè)，氣象大數(shù)據(jù)與社會(huì)科學(xué)眾多領(lǐng)域或商業(yè)行為相結(jié)合，彰顯其全新的價(jià)值，并大大改變了人們的生活方式。例如，將氣象大數(shù)據(jù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，能夠指導(dǎo)農(nóng)戶合理安排各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)，減輕由氣象原因造成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失[1-2]。李社宏[3]認(rèn)為，大數(shù)據(jù)分析為氣象數(shù)據(jù)分析提供了全新的思路、方法，也開辟了廣闊的發(fā)展空間。目前，國(guó)內(nèi)基于Hadoop框架下的氣象大數(shù)據(jù)研究大多是在框架理論上進(jìn)行探討，應(yīng)用于天氣的預(yù)測(cè)與災(zāi)害的防御較多，而應(yīng)用于服務(wù)地方旅游、促進(jìn)旅游經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的研究較少。

近年來，避暑旅游成為夏季追求旅游舒適度的首選，吳普等[4]認(rèn)為避暑旅游是以目的地涼爽舒適的夏季氣候?yàn)橹饕锖蛣?dòng)機(jī)而實(shí)施的旅游休閑度假;侯亞紅等[5]認(rèn)為對(duì)避暑旅游氣象指數(shù)的研究，可為旅游氣候資源綜合開發(fā)，旅行社和游客合理安排避暑旅游度假時(shí)間和地點(diǎn)，以及氣象部門開展旅游氣象服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。

承德市旅游資源十分豐富，尤其是馳名中外的避暑山莊與壩上草原，更是夏季避暑旅游的最佳選擇，但是，承德市地域廣闊，各縣區(qū)的氣候特點(diǎn)差異明顯，即使在同一緯度，海拔不同氣溫也相差較大。

隨著氣象探測(cè)站網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展，高時(shí)空分辨率的氣象數(shù)據(jù)為開展避暑景區(qū)評(píng)估提供了條件。本研究應(yīng)用承德市（2005—2019年）288個(gè)兩要素區(qū)域氣象站、135個(gè)四要素區(qū)域氣象站和9個(gè)國(guó)家氣象站（1981—2010年）常規(guī)觀測(cè)的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)承德市主要風(fēng)景區(qū)的氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速、相對(duì)濕度、降水量等歷史數(shù)據(jù)建立分步式數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)與分析承德市主要風(fēng)景區(qū)的氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合海拔高度確定各景區(qū)最佳避暑旅游區(qū)域時(shí)段，從而提高旅游氣象服務(wù)的科學(xué)性和針對(duì)性。

1 數(shù)據(jù)與處理方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與提取

所有氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)來源于承德市氣象局，平均氣溫提取承德市氣象局2005—2019年288個(gè)兩要素（降水、氣溫）區(qū)域觀測(cè)站5、6、7、8月，每日4次觀測(cè)（02：00、08：00、14：00、20：00）的氣溫?cái)?shù)據(jù)并計(jì)算平均值;日最高氣溫提取135個(gè)四要素區(qū)域站，逐日5分鐘刷新一次的所有觀測(cè)記錄中的最大值;空氣相對(duì)濕度提取四要素觀測(cè)站每日14：00達(dá)到最高氣溫時(shí)刻的相對(duì)濕度值。

1.2 數(shù)據(jù)歸一化處理

由于景區(qū)避暑評(píng)價(jià)各指標(biāo)量綱不同，為了消除由數(shù)據(jù)量綱不同引起的差異，選用公式（1）將各指標(biāo)歸一化成可計(jì)算的0～1之間的無向量指標(biāo).

其中，xi′與xi分別表示數(shù)據(jù)的量化值和原始值，xmax表示指標(biāo)i在所有數(shù)據(jù)中的最大值。在進(jìn)行ArcGIS空間分析時(shí)，要對(duì)不同權(quán)重的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格計(jì)算，所以每個(gè)Raster圖層的柵格大小均設(shè)為1 km。

2 避暑區(qū)域的評(píng)價(jià)方法

2.1 景區(qū)避暑評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

氣溫、相對(duì)濕度等氣象觀測(cè)資料對(duì)景點(diǎn)避暑指數(shù)的高低起決定性作用，張文強(qiáng)認(rèn)為[6]，海拔高度、坡度與坡向?qū)鉁氐挠绊戄^大，海拔高度越高氣溫越低，坡度與坡向也會(huì)因日照時(shí)數(shù)和接收太陽輻射能的角度不同，對(duì)氣溫產(chǎn)生影響。因此，選取較高空間分辨率的氣溫、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)計(jì)算暑熱指數(shù)，構(gòu)建與暑熱指數(shù)反相關(guān)的涼爽指數(shù)、代表氣候因素的多年平均氣溫以及海拔高度這3個(gè)指標(biāo)，作為景區(qū)避暑評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.2 評(píng)價(jià)因子的權(quán)重處理方法

綜合加權(quán)評(píng)價(jià)法是一種綜合考慮每個(gè)因子對(duì)總體對(duì)象的影響程度，用一個(gè)總的量化指數(shù)來表達(dá)評(píng)價(jià)對(duì)象優(yōu)劣的評(píng)價(jià)方法。層次分析法是綜合加權(quán)評(píng)價(jià)常用的方法之一。其主要原理：首先，建立層次結(jié)構(gòu)模型;其次，通過元素之間的成對(duì)比較構(gòu)造判斷矩陣;最后，根據(jù)判斷矩陣計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重并做一致性檢驗(yàn)。本研究將涼爽指數(shù)、多年平均氣溫、海拔高度這3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用層次分析法建立3階判斷矩陣，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，通過GIS圖層計(jì)算，得到全市風(fēng)景區(qū)逐月以柵格為評(píng)價(jià)單元的避暑氣象指數(shù)分布圖，從而直觀、精細(xì)化地呈現(xiàn)出最佳避暑景區(qū)與不適宜避暑景區(qū)的分布特征。

3 構(gòu)建涼爽指數(shù)

暑熱指數(shù)是日最高氣溫和其出現(xiàn)時(shí)的相對(duì)濕度綜合對(duì)機(jī)體產(chǎn)生影響的指標(biāo)。暑熱指數(shù)越低，涼爽指數(shù)越高，因此，利用承德市景區(qū)附近現(xiàn)有的135個(gè)氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)，根據(jù)河北省地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T 1537—2012中暑熱指數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算2005—2019年承德市夏季逐日暑熱指數(shù)，計(jì)算公式：

式（2）中：HI為暑熱指數(shù)，T為日最高氣溫，單位為℃;RH為日最高氣溫出現(xiàn)時(shí)的相對(duì)濕度，單位為%。取平均后得到承德市各景區(qū)5—8月多年逐月暑熱指數(shù);因?yàn)槭顭嶂笖?shù)越大，暑熱等級(jí)級(jí)別越高，對(duì)應(yīng)的數(shù)值卻越小，因此將暑熱等級(jí)GI所對(duì)應(yīng)的數(shù)值按照公式（1）歸一化處理后得到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)逐月的涼爽指數(shù)CI，數(shù)值越大，越?jīng)鏊m宜避暑（表1）。

4 構(gòu)建景區(qū)避暑評(píng)價(jià)模型

選取涼爽指數(shù)、與氣溫反相關(guān)的數(shù)字化高程數(shù)據(jù)以及月平均氣溫作為避暑景區(qū)評(píng)價(jià)的指標(biāo)。采用層次分析法構(gòu)建3階判斷矩陣。計(jì)算得到評(píng)價(jià)因子的權(quán)重向量W={0.5396，0.297，0.1631}，并通過一致性檢驗(yàn)。因此得到避暑指數(shù)的計(jì)算公式：

其中，RI為避暑指數(shù);HI為涼爽指數(shù);TI=1-T，為月平均氣溫指數(shù)，T為歸一化月平均氣溫，DI為歸一化高程指數(shù)。

按照公式（3）分別計(jì)算承德市夏季（5—8月）逐月的避暑指數(shù)分布。通過GIS柵格計(jì)算即可得到逐月精細(xì)化的承德市旅游景區(qū)避暑區(qū)域分布圖。

5 逐月景區(qū)避暑評(píng)價(jià)

利用承德市各縣區(qū)近15年區(qū)域氣象觀測(cè)站5—8月平均氣溫，計(jì)算承德市景區(qū)附近各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣溫分布特征，同時(shí)，基于GIS分析逐月避暑指數(shù)分布，從而確定承德市夏季各月最佳避暑區(qū)域。

承德市5月各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均氣溫在8℃ ～21℃之間，全市氣溫涼爽適宜，只有市區(qū)與承德縣、興隆縣部分地區(qū)，寬城大部平均氣溫在18℃以上。從避暑指數(shù)分布來看（圖1a），只有市區(qū)、承德縣部分地區(qū)、興隆縣的東南部有發(fā)生中暑的可能性。結(jié)合氣溫的時(shí)間分布規(guī)律，5月下旬全市多年平均氣溫18.9℃，高于中上旬氣溫，因此，5月下旬只在避暑指數(shù)低的景區(qū)（避暑山莊及其周圍寺廟、興隆山景區(qū)）蟠龍湖景區(qū)有發(fā)生中暑的可能性，其他景區(qū)均適合避暑。

6月承德市中南部大部地區(qū)平均氣溫已達(dá)20℃以上，只有圍場(chǎng)縣、豐寧縣北部、隆化縣北部、平泉市與興隆縣的高海拔地區(qū)月平均氣溫在20℃以下，從避暑指數(shù)分布看（圖1b），壩上地區(qū)仍為涼爽區(qū)，圍場(chǎng)縣、豐寧縣、隆化縣大部、平泉市大部為不易中暑區(qū)，其他地區(qū)有發(fā)生中暑的可能性，較易發(fā)生中暑的景區(qū)有雙塔山、金山嶺長(zhǎng)城、白云古洞、寬城蟠龍湖景區(qū)、興隆山景區(qū)。

7月承德市大部平均氣溫已達(dá)20℃以上，只有圍場(chǎng)縣中北部、豐寧縣北部壩上地區(qū)平均氣溫仍在20℃以下。從避暑指數(shù)（圖2a）分布來看，壩上、圍場(chǎng)縣大部、豐寧縣中北部、隆化縣北部、平泉市北部適宜避暑，市區(qū)南部、承德縣部分地區(qū)、灤平縣的西南部的金山嶺長(zhǎng)城景區(qū)、興隆縣的東南部景區(qū)易發(fā)生中暑，中南部景區(qū)除平泉市的遼河源景區(qū)和興隆的霧靈山景區(qū)外均較易發(fā)生中暑。

承德市8月各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均氣溫在13℃～24℃之間，只有承德市中南部平均氣溫仍在20℃以上，從避暑指數(shù)分布來看（圖2b），只有市區(qū)、承德縣中南部、興隆縣東部、灤平縣南部景區(qū)有發(fā)生中暑的可能性，其他地區(qū)均適宜避暑。

6 結(jié)論

（1）利用區(qū)域氣象站多年逐日氣溫、相對(duì)濕度等氣象大數(shù)據(jù)，根據(jù)河北省地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T 1537—2012，計(jì)算了承德市夏季逐月精細(xì)到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的暑熱指數(shù)。

（2）基于和暑熱指數(shù)反相關(guān)的涼爽指數(shù)、與溫度負(fù)相關(guān)的海拔高度和代表地域氣候背景的月平均氣溫3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。采用層次分析法確定其權(quán)重，建立了承德市夏季旅游景區(qū)避暑評(píng)價(jià)模型，結(jié)合GIS制作了承德市夏季（5—8）逐月主要景區(qū)最佳避暑區(qū)域分布圖。

在實(shí)際工作中，可以根據(jù)精細(xì)化的天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品，提前幾天計(jì)算每天的涼爽指數(shù)，結(jié)合海拔高度與歷史平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，得到全市精細(xì)化的旅游景點(diǎn)避暑區(qū)域預(yù)測(cè)圖。旅游部門可以根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，開發(fā)利用旅游線路，規(guī)劃游客流量，提高旅游服務(wù)的科學(xué)性與針對(duì)性。

但是，由于承德地域遼闊，氣象觀測(cè)站點(diǎn)的空間分辨率還需進(jìn)一步提高。此外，因區(qū)域站建站時(shí)間不同，導(dǎo)致樣本觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)短不一樣等，隨著氣象資料的完善，本研究成果有待進(jìn)一步檢驗(yàn)、修訂。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Evaluation of Chengde Summer Resort Based on Meteorological Big Data

WANG Duo et al（Hebei Petroleum Vocational and Technical University， Chengde， Hebei 067000）

Abstract In order to apply meteorological big data to the development and application of summer vacation tourism resources， the temperature， humidity and digital elevation data of 288 regional meteorological stations in Chengde city were extracted. The hierarchical evaluation model of summer vacation was established month by month for 47 major scenic spots in Chengde city from May to August by using analytic hierarchy process， and the monthly summer vacation index distribution map of Chengde city was made based on GIS spatial analysis technology. The results showed that there was a possibility of heatstroke in the central and southern part of Chengde county and the eastern part of Xinglong county in late May and August， and most other areas were cool and comfortable; In June， the most suitable scenic spot for summer vacation was located in the northern county and district of Chengde city and most of Pingquan city; The most suitable scenic spots for summer vacation in July were located in Bashang area， most of Weichang county， the north central part of Fengning county， the north of Longhua county and the north of Pingquan city. The central and southern scenic spots were prone to heatstroke.

Key words Meteorological observation data; Chromatographic analysis; Summer heat index; Summer resort area

基金項(xiàng)目 2019年度河北省教育廳科研項(xiàng)目“基于氣象大數(shù)據(jù)的承德市旅游資源開發(fā)及服務(wù)”（z2019077） 。

作者簡(jiǎn)介 王多（1990—），女，河北承德人，講師，主要從事計(jì)算機(jī)技術(shù)與大數(shù)據(jù)教學(xué)。

收稿日期 2022-01-05