基于GIS技術的森林公園道路選線設計與規劃

摘 要： 基于為旅游景區選擇更合適更舒適的森林公園道路，運用綜合的方法對影響道路選擇的成分進行分析，例如層次分析法和等級賦值法，這些方法可以科學而精確地進行函數計算，最終可得GIS的靈石山國家重點森林公園的人行通道，之后，將時間納入考察因素范圍，同時借用GIS在網絡方面的精確處理，將獲得不同類型的森林公園人行觀景通道并驗證了GIS可視化。

關鍵詞： 森林公園； GIS； 虛擬可視化道路； 游步道選線； 觀景線路

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）17?0060?03

道路景觀以及相關研究在國外早已提出開發與保護純自然景觀的主題，將道路景觀應用于森林公園最早的屬美國，其次是歐洲國家都追求道路與景觀以自然融洽的方式融合到一起，降低游客因游覽設施給游客造成的觀景視覺沖擊。而我國在森林公園研究與建設方面相對較晚，目前為止我國建設的森林公園仍然以保護和適度開發景觀資源為主。本課題是基于GIS技術對森林公園道路進行分析和選址，理論基礎有：森林美學，可持續發展論，地理信息系統，游客心理學。

1 本課題研究內容與技術

1.1 研究內容與區域概況

本課題以福建省靈石山森林公園為研究對象，并以該對象的地址信息和景觀信息為基礎提出道路選線方案，具體研究內容包括實地勘測，查閱資料，歸類和分析數據，將現有游步道與心得選線結果對照，并將數據保存到數據庫，觀景線路的規劃。該地區海拔在80～700 m，大多數地形的坡度在30°左右，局部地區坡度達45°；從氣候方面來說，這一森林公園屬于亞熱帶和海洋性季風氣候，具有冬暖夏涼的特點；從這一地區的地質成分來看，土壤多為花崗巖腐化形成的酸性土壤，海拔在600 m以下的土壤成分多為紅土壤，600 m以上的成分多為紅土壤和黃土壤相間。

1.2 研究所需技術支持

本文研究所需的技術以Arc GIS為主，運用其優異的提取信息數據源的特性，對現有森林公園已經存在的游步道與新選出的游步道的結果進行提取和分析。完整的研究過程如圖1所示。

2 基本信息的收集處理

2.1 建立數字化模型

本文在收集資料時主要是對相關文獻進行收集、核查以及匯總，同時以相關圖像資料為輔綜合處理，技術人員在對收集來的圖像資料處理時對圖像的精確度進行了控制，兼顧數據的精確性，最后利用掃描儀將其變為黑白柵格圖形。研究者根據具體實際的經緯度創建二維模型，再根據實際地形制作出精確的數字化地形圖。

圖形配準，在Arc map中打開jpg格式的圖片，使用Georeferncing工具，運用Add Control Point命令，在其中根據實際需要選擇一個適宜的點，接著確定該點的實際位置，利用這一方法選取4個各樣的點，得到更新后的圖像。利用R2V操作圖像，得到等高線圖像，最后使用 Arc GIS將實體圖像轉換為三角網，將三角網柵格化。

在GIS上面對森林公園地理位置進行分析，同時運用相關技術將其轉化為二維坐標中的某一位置。

2.2 景點水系和植被等因子提取

水為現實因素，通過Arc View強大的水文分析功能獲得靈石山森林公園的水文信息并設置緩沖區，見圖2，圖3。

2.3 整理和統計問卷數據

本文根據研究需要確定了問卷方式，由調查方負責問卷的設計，由景區的游客填寫，待調查完后匯總數據，分析數據。在進行調查當中主要涉及到靈山寺和龍潭景等地，同時運用問卷的方式對其進行調查。

2.3.1 旅客的人物特征

游客性別結構：男性游客有57人，占比54.8%，女性游客有43人，占比45.2%。

游客年齡結構：在調查中主要是60歲以下的游客，20歲以下有25人，占比27%，21～40歲有68人，占比65%，41～60歲有9人，占比8%。

游客職業結構：旅游客源市場職業結構中，企業員工所占比例最大。

游客來源：據調查顯示外地或境外游客占比54%，本市游客占比46%。

2.3.2 游客的參觀特征

根據問卷數據獲得的出游方式如表1所示。從問卷上來看，35人屬半日游，占比33.1%；61人屬游游客，占比57.5%，10人是二日游，占比9.4%。游客旅游項目如表2所示。

表1 出游結伴方式

[出游結伴方式＼比例 /%＼與家人或朋友＼78.3＼社團或單位＼7.6＼旅游團＼12.8＼獨行＼1.3＼]

表2 旅游項目

[參與活動＼比例 /%＼登山＼83.9＼拍照＼63.4＼野餐＼60.7＼健行＼34.7＼觀賞風景＼76.5＼水邊停憩＼65.2＼宗教、朝拜＼37.9＼科普教育＼0.9＼其他＼0.2＼]

3 森林公園游步道路線的確定

3.1 選線原則

對于游步道，最重要的就是使人可以更加舒適的進行觀景和放松，根據這一作用，制訂了選線原則，具體如下：

（1） 選擇新的路線時，首先應該優先在已有旅游觀賞路線四周進行考慮，一方面可以充分利用已有資源，降低建設新路線的成本；另一方面可以以已有路線為主干，形成結構分明的主輔關系。

（2） 在設計新觀賞路線之前，必須使用先進的工具對實際地形進行勘察，在對地形充分了解的基礎上，根據設計藝術靈感和游客需要進行設計。在進行勘察過程中，經常是對土壤的軟硬度、景觀資源豐富與否以及地形的陡峭度等進行精確測量，在設計旅游道路時應該盡量避免這些地形，以保證游客的生命安全。

（3） 旅游道路設計時不僅僅要與地形相適應，減少道路建設的成本，保證游客的安全，同時設計道路應該考慮游客的游玩心理，也就是說游客道路形狀應該呈現環狀，這樣游客可以從其中任何一點切入進行游玩，也可以從任何一點退出，同時不需要走相同的路。

（4） 游客道路的設計應該考慮到在游客使用這條道路時，目的是什么，使用的是什么交通工具，例如游客走某條道路，可能是為了爬山，可能是為了散步，可能是步行，可能是自行車等，那么根據這些設計不同的道路，根據功能進行分區，更加方便游客使用。

（5） 游客道路的設置最基本的就是要滿足游客的游玩需求，可能幫助游客安全而順利的到達景區，滿足游客在任何時候的需求，例如夏季和冬季，不被外界環境的變化而影響。

3.2 路線的關鍵因子選取

游客道路因子的選取是影響游步道選線的真實性和可行性的一個非常重要的方面。對游客道路選線產生影響的因素有很多，主要有定性和定量兩部分，為了選擇適宜的道路路線，需要遵守以下原則：

第一，主導因素原則：在對道路選擇的眾多因素中，要進行科學的判斷和分析，確定影響最深刻的一個因子，使選擇既可以符合實際情況，又可以降低成本。

第二，穩定性原則：即穩定性對道路因子的選擇是非常重要的，只有具有穩定性的因子才可以充當道路選擇的一個備用因素，才可以在長期分析中保持其狀態。

第三，現實性原則：現實性原則就是可行性原則，道路選擇因子中如果沒有可行性，根本無法在現實中應用，那么對于道路線路選擇是沒有價值的。

第四，易操作性原則：選擇的因子如果具有可行性，那么就要考慮在現實中使用的操作性和量化性，如果在實際中操作性不夠，不方便進行量化處理，那么不僅會影響道路設計的實施，也會影響結果的評估。如果操作性和量化性高，那么會使整個工作簡單易行，變得理性和科學。

3.3 利用層次分析法進行游步道路選線

層次分析法是分析復雜事物經常使用的一種方法，主要步驟是將事物按照某種方法分為幾個部分，然后將其進行分配，最后將其按照高低形成遞階層次結構。在過程中，往往有兩個因素是相對的，通過對比，突出其重要性，具體流程圖如圖4所示。

使用層次分析法對信息數據系統進行分析、判斷和決策時，主要由四個階段組成，具體如下：

（1） 認真分析系統中各因素和因素之間的關系結構，構建初步的遞階層次結構；

（2） 然后對其中一層次的各成分與其上一層中某一準則的重要性進行綜合對比，形成兩兩比較的判斷關系矩形；

（3） 接著根據判斷矩陣計算被比較元素對該準則的相對重要性；

（4） 最后精確計算各層元素對系統目標的合成比例，對其結果進行排序。

3.4 遞階層次結構的建立

在研究中，根據實際需要，將遞階層次結構劃分為兩個層次：目標層；準則層。

根據研究結構，假設上層元素[C]為準則，其所支配的下一層元素為對于準則[C]的相對重要性，即權重。

對于準則[C，n]個元素之間相對重要性的比較得到一個兩兩比較判斷矩陣，這個相對重要性用數值表示，就構成一判斷矩陣，按T. L. Saaty的九級標度法（取1～9），其含義見表3。

其中：1，2，3，…為元素[i]和元素[j]之間重要性比較，最后將計算結果進行一致性檢驗，符合題意即可。

4 觀景線路的選取

觀景路線需要根據景區的綜合地質、氣候等條件遵循以下條件：展現景觀特點，能夠使游客對水景、植物景觀產生較好的視覺效果；節約時間，提高觀景效率，適當減少部分路程，避免走回頭路；觀光要有動靜結合的效果，充分照顧游客的體質和心理情況；在選擇觀景路線時，一定要堅持保護自然資源，不要因為建設新的路線而破壞原有的自然資源。

5 結 論

本課題的研究是建立在GIS技術平臺上的，通過分析游步道路選線的關鍵因子和游覽線路定量組織，將道路距離量化為時間因子，具有創新性，在景區觀景路線方面利用GIS最短路徑的分析方法，降低觀景路線，同時不影響觀景，GIS技術經過實踐的考驗，目前在公園道路選擇方面有很廣范的應用。

參考文獻

[1] 馮書成.國家深林公園與深林旅游[M].西安：西安地圖出版社，1993.

[2] 張杰，那守海，李雷鵬.森林公園規劃設計原理與方法[M].哈爾濱：東北林業大學出版社，2003.

[3] 趙塵，馬健霄，陶建岳.基于GIS的道路選線輔助系統[J].南京林業大學學報（自然科學版），2001，25（4）：77?80.

[4] 羅靖，羅威.GIS與CAD相結合的方法探索[J].四川建筑，2003（1）：16?18.

[5] 陳永貴，陳英存.GIS技術支持下森林公園道路選線的輔助設計[J].西北林學院學報，2008，23（4）：184?188.

[6] 趙海泉，趙建林.美國的森林旅游[J].甘肅林業，1994（3）：37?38.

[7] 超勤，土錚.中國國家級旅游風景區基于GIS系統的研究[J].測繪科學，2001，26（2）：35?38.

[8] 金麗芳，劉雪萍.3S技術在風景區規劃中的應用研究[J].中國園林，1997，13（6）：23?25.

[9] 張漢松，侯淑濤，高君峰，等.3D GIS下基于坐標的地理空間場景復制[J].現代電子技術，2015，38（22）：150?154.