氣象旅游資源評估方法與應用研究

侯亞紅 徐方姝 明惠青 張蕊 趙淼 關健華

（1 遼寧省氣象服務中心，沈陽 110166； 2 沈陽市東陵區氣象局，沈陽 110168）

0 引言

近年來，隨著生活水平的提高，旅游、度假成為人們閑暇時主要的生活方式。天氣、氣候條件被認為是一項重要的旅游資源，也是出游者選擇旅游目的地的重要考量指標。氣象旅游資源評估是選擇旅游地中氣象旅游資源及其衍生的大氣、物候景觀等為評估內容和對象，運用一定的方法來對氣象旅游資源的開發潛力做出評估，它不僅可以為旅游景區的規劃設計、合理利用旅游資源提供科學依據，而且可以向游客提供盡可能豐富和完善的氣象旅游服務。

早在20世紀50年代，國際上就開始了對旅游資源評估的研究。1966年特吉旺[1]在美國大陸生理氣候評估中創造性地使用了舒適指數和風效指數這兩個評估指數，開創了用定量評估的方法來研究旅游資源的先河；朝鮮人金圣三提出了溫濕指數[2]，用濕度和溫度兩種要素來衡量氣候的舒適度[3]；加拿大氣象局建立了舒適指數測評模型[4]；1993年史密斯根據氣候數據劃分旅游適宜區[5-6]，為旅游者選擇目的地提供了依據。國內的旅游氣候研究始于20世紀80年代，初期以定性描述為主，而后更多的學者從定量的角度將氣象指標引入研究。范業正等[7]運用溫濕指數和風效指數進行了中國海濱旅游地氣候舒適度評估；馮粉粉等[12]開展了華東地區旅游氣候適宜性研究；余志豪[8]等分析了40°N以北城市夏季氣候舒適度及消夏旅游潛力；馬麗君等[9-11]分析了極端天氣氣候事件對旅游業的影響和城市氣候舒適度與游客網絡關注度的關系。近年來氣象部門先后有深圳《旅游氣象指數等級》《貴州省旅游氣象舒適度標準》[13]和吉林《旅游氣象指數》等相關地方標準出臺。但總體來說，我國在氣象旅游評估研究上，科學性不夠，還偏重于經驗歸納，具有科學基礎的定量成分偏少，缺乏對氣象旅游開發深入系統的研究。因此，有必要對氣象旅游資源開發潛力進行研究，建立氣象旅游資源評估標準，對氣象旅游資源的開發潛力進行評估，針對氣象旅游資源開發的優、劣勢進行分析，并據此提出針對性的建議及相應的對策。

1 數據和方法

1.1 資料

采用2006—2015年（6—9月）遼寧62個國家級自動站天氣現象、氣溫、風速、相對濕度、日照時數、臺風日數、暴雨日數；中國空氣質量在線監測分析平臺2014—2017年6—9月空氣質量指數（AQI）日報數據。

1.2 標準化處理

標準化是將有量綱的數值轉化為無量綱的數值，進而消除各指標的量綱差異。

本文采用的正向指標計算公式[14]為：

逆向指標計算公式為：

式中：Yij是j站點第i個指標的標準化值，Xij是j 站點第i個原始值，max(Xij)和min(Xij)分別是第i個指標值中的最大值和最小值。

1.3 權重確定方法

氣象旅游資源評估采取層次分析法[15]和專家打分法相結合確定各指標權重。層次分析法的原理是把一個復雜系統中的每個指標分解為若干個有序層次，每一層次中的元素具有大致相等的地位，并且每一層與上一層次的某個指標和下一層次的若干指標有著一定的聯系，每一個層次之間按照隸屬關系組成一個有序的遞階層次結構模型。在這個層次結構模型中，根據客觀事實的判斷，通過兩兩比較判斷的方式確定同一層次中每個指標的相對重要性，以數字的方式建立判斷矩陣，然后利用向量的計算方法得出同一層次中每個指標的相對重要性權重系數，最后通過組合計算所有層次的相對權重系數得到每個最底層指標相對于目標的重要性權重系數。

1.3.1 建立層次結構

將問題所含的因素按照相互關系進行分層，各因素可分別歸入不同的層次結構，以框架結構說明各結構之間的從屬關系。

1.3.2 構造判斷矩陣

判斷矩陣是對各指標的重要性定量化的基礎，它反映了決策者對各指標的相對重要性的認識。采用1～9標度法對各指標進行成對比較，確定各指標之間的相對重要性并給出相應的比值，見表1。

表1 兩兩比較賦值表 Table 1 Assigned values and their explanation for pairwise comparison

即上述過程得出的判斷矩陣A為：

式中：aii=1，aji=1/aij。

然后計算相對權重，通過求解判斷矩陣A的最大特征值及最大特征值對應的特征向量W，得出同一層次各指標的相對權重系數。

最后計算合成權重，這一過程叫層次總排序。當所有層次的相對權重計算得出后，利用各層次指標的層次單排序結果，進一步計算遞階層次結構模型中最底層指標相對于總目標的組合權重。

1.3.3 專家打分法

專家打分法[16]是通過發送問卷調查，向有關專家和游客咨詢打分，通過反饋的問卷構成判別矩陣，經計算后得出氣象旅游評估體系中所有指標的權重。專家和游客在指標權重中所占的比例分別為0.7和0.3[17]。

1.3.4 權重計算結果

氣候舒適度、有旅游價值的氣象及衍生景觀、日照和災害性天氣因子的權重計算結果見表2。

2 氣象旅游評估體系

2.1 評估指標

氣象旅游評估主要是對旅游景區內氣象旅游資源的整體評估。評估范圍主要包括現有的氣象旅游資源和潛在的氣象旅游資源，包括大氣中的風、云、雨、雪、霜、霧、光等各種天氣現象和賞花、觀鳥、采摘、賞楓等物候現象所構成的旅游資源。評估的目的是對不同地域的氣象旅游資源進行開發價值比較。評估方法為定性與定量相結合。

根據氣象旅游資源的特點和氣象對旅游的影響，建立氣象旅游評估體系，該體系由4個一級指標和5個二級指標構成。

從圖1可以看出，氣象旅游評估指標體系中的一級指標由氣候舒適度、有旅游價值的氣象及衍生景觀、日照和災害性天氣等4個因子組成。其中氣候舒適度由溫濕指數、風寒指數和穿衣指數3個二級指標組成。溫濕指數[18]反映了評估地區人體對環境溫度和濕度的綜合感受。風寒指數[19]反映了評估地區人體對風和溫度的綜合感受。穿衣指數是反映人們通過選擇不同的衣服來改變氣候帶來的不舒適性，它綜合了氣溫、太陽輻射、人體代謝和風速等多種因素。有旅游價值的氣象及衍生景觀由大氣現象和物候現象兩個二級指標組成。大氣現象包括云霧、海市蜃樓、佛光、霧凇、雨凇等種類的多少和出現頻率的高低，反映了評估地區大氣現象旅游資源質量的高低。物候景觀是指評估地區內各種植物、動物、氣象的季變現象或其形成的景觀（包括賞花、觀鳥、賞楓等）。日照指評估地區多年平均日照時數，反映了旅游地區光照資源的充沛程度和晴天的多少。災害性天氣指評估地區有暴風雨（雪）、臺風、空氣污染等氣象災害，用年平均發生次數來表示，反應災害性天氣發生頻率的高低。

2.2 評估方法

氣象旅游資源評估公式設計為：

式中：MI為氣象旅游資源評估指數；A1為溫濕指數標準值；W1為溫濕指數所占權重；A2為風寒指數標準值；W2為風寒指數所占權重；A3為穿衣指數標準值；W3為穿衣指數所占權重；B1為大氣現象指標標準值；W4為大氣現象指標所占權重；B2為物候景觀指標標準值；W5為物候景觀指標所占權重；C為日照指標標準值；W6為日照指標所占權重；D為災害性天氣指標標準值；W7為災害性天氣指標所占權重。

2.2.1 溫濕指數

根據評估地區多年平均氣溫和相對濕度[8]計算得到：

式中：THI為溫濕指數；t為某評估時段平均氣溫（℃）；f 為某評估時段平均相對濕度（%）。

2.2.2 風寒指數

根據評估地區多年平均氣溫和風速計算得到：

式中：WCI為風寒指數；v為某一評估時段平均風速（m/s）。

2.2.3 穿衣指數

式中，ICL為穿衣指數[20]；H為人體代謝率的75%，本文取輕活動下的代謝率，H=87 W·m-2；a為人體對太陽輻射的吸收情況，本文取0.06；R為垂直于陽光的單位面積土地所接受的太陽輻射，R=1385±7 W·m-2；α為太陽高度角，當緯度為φ時，夏季、冬季和春秋季太陽高度角分別為90°-φ+23°26′、90°-φ-23°26′和90°-φ。

2.2.4 大氣現象指標

大氣現象指標包括區域內具有旅游價值的大氣現象種類的多少和出現頻率的高低，該評估體系中評估的大氣現象包括日出、云海、海市蜃樓、佛光和霧（雨）凇等5類。通過橫向比較分級評估將其指標量化，等級分為5個標度，大氣現象的種類越多、出現頻率越高，標度越高，見表3。

2.2.5 物候景觀指標

物候景觀指標包括評估地區內各種植物、動物、氣象的季變現象或其形成的景觀，該評估體系中評估的物候景觀包括賞花、觀鳥、秋葉、采摘、潮汐等5類。通過橫向比較分級評估將其指標量化，等級分為5個標度，物候景觀的種類越多、出現頻率越高標度越高。見表4。

表3 大氣現象評估等級 Table 3 Assessment level of atmospheric phenomena

表4 物候景觀評估等級 Table 4 Assessment level of landscape

2.2.6 日照時數指標

根據評估地區的多年平均日照時數計算得到，反映了評估地區光照資源的充沛程度和晴天的多少。

2.2.7 災害性天氣指標

反映評估地區災害性天氣發生頻率的高低。該評估體系中濱海旅游景區以熱帶氣旋年平均登陸次數、暴雨年平均日數和空氣質量指數（AQI）為評估指標；山地和城市旅游景區以暴雨年平均日數和空氣質量指數（AQI）為評估指標。

2.3 評估等級

根據氣象旅游資源評估指數MI綜合得分，將其分為5個等級，從高到低見表5。

表5 氣象旅游資源評估等級Table 5 Assessment level of meteorological information for tourism

2.4 城市選取

選取大連作為氣象旅游資源評估案例，對比城市為東港、葫蘆島、岫巖和鞍山，大連、東港和葫蘆島為濱海代表站點，岫巖為山地代表站點，鞍山為城市代表站點。

大連地處遼東半島最南端，東瀕黃海，西臨渤海，南與山東半島隔海相望，北依遼闊的東北平原，海岸綿延曲折，海域廣闊，島嶼眾多，是著名的旅游勝地。大連6—9月的平均氣溫為22.1 ℃，平均降水量為412 mm，日照總時數為935 h。東港市位于遼東半島東端，南鄰黃海，東依鴨綠江，和朝鮮隔江相望，擁有沿海、沿江、沿邊的地理優勢，是中國海岸線上最北端的縣級市。東港市是東北地區降水量較多地區，6—9月降水量為619 mm，平均氣溫為21.4 ℃，日照總時數是744 h。 葫蘆島位于遼寧西南沿海，是東北地區進入關內的重要門戶，其南鄰渤海灣，地勢西北高東南低。濱海平原東西長100多千米，素有“遼西走廊”之稱。葫蘆島6—9月平均氣溫22.4 ℃，平均降水量436 mm，日照總時數834 h。

鞍山位于遼寧省中部，南鄰渤海，北接長白，東依鴨綠江，西俯遼河。夏季雨量充沛，氣溫高但少酷暑，6—9月平均氣溫23 ℃，平均降水量510.7 mm，日照總時數為947 h。岫巖位于遼東半島北部，境內多山，地勢北高南低，地形以山地、丘陵為主，間有小塊沖積平原和盆地，山地約占總面積的78%以上。岫巖6—9月平均氣溫21.1 ℃，平均降水量594 mm，日照總時數為663 h。

2.5 指標的標準化處理

按照氣象旅游資源評估指標體系，首先將各級指標分為正向指標和負向指標[21]，正向指標包括溫濕指數、風寒指數、穿衣指數、區域內具有旅游價值大氣現象、區域內具有旅游價值的物候景觀和日照時數。逆向指標包括臺風登陸次數、暴雨日數和空氣質量指數。然后，根據氣象旅游資源評估模型將各指標原始值（表6）通過標準化轉化為標準值（表7）。

表6 氣象旅游資源評估指標原始值 Table 6 Original evaluation index value of the meteorological information for tourism

2.6 評估結果分析

對評估指標體系中各指標進行專家咨詢和游客調查。共發放調查問卷40份，其中專家10份、游客30份。采用專家和游客咨詢和層次分析法(AHP)相結合的方法對評估指標體系中的的每一級指標賦予相應的權重（表2）。

根據計算公式（3）分別計算出大連、東港、葫蘆島、鞍山和岫巖等地的氣象旅游資源評估指數。

表7 氣象旅游資源評估指標標準值 Table 7 Standard evaluation index value of the meteorological information for tourism

圖2是大連、東港、丹東、鞍山和岫巖等5個城市舒適度因子、有價值的大氣和物候景觀因子、日照時數和災害性天氣因子的對比情況。

圖2 氣象旅游資源評估因子圖 （1溫濕指數，2風寒指數，3穿衣指數，4區域內有旅游價值的大氣現象，5區域內有旅游價值的物候景觀，6日照時數，7災害性天氣） Fig. 2 Evaluation index of meteorological information for tourism （1 temperature humidity index，2 wind chill index，3 dressing index，4 atmospheric phenomenon with tourism value，5 phonological landscape with tourism value，6 sunshine duration，7 disastrous weather）

從表8和圖2中可以看出，5個城市都比較適合夏季旅游，其中大連的旅游氣象資源最優越。在氣象旅游相關因子中，大連在溫濕指數、風寒指數、大氣現象和日照時數這幾方面都占有一定的優勢，尤其是大氣現象和日照時數的優勢比較明顯，這主要是由于大連具有云霧、海市蜃樓等氣象景觀。另外，大連的物候景觀也十分豐富，基本涵蓋了評估指標中的賞花、觀鳥、秋葉、采摘、潮汐等5大類。從日照時數來看，大連夏季（6—9月）平均日照時數是935 h，除略低于鞍山外，明顯高于其他三個城市，適宜濱海旅游的時間較長。

表8 氣象旅游資源評估結果 Table 8 Assessment results of meteorological information for tourism

在5個城市當中，葫蘆島和鞍山氣候較舒適，但在物候景觀因子如觀鳥、賞楓等項目上不占優勢，所以區域內有旅游價值的物候景觀因子得分略低于其他幾個城市，但葫蘆島暴雨日數較少、鞍山日照時數較長，對旅游出行有利。東港的優勢是空氣質量指數（AQI）較低，空氣清新，夏季相對涼快，比較適合濱海旅游，劣勢是夏季降水量多，平均日照時數較少，這對于濱海旅游這種需要較多晴天的旅游活動有一定影響，同時，東港是三個濱海城市中臺風登陸次數最多的地方，也對夏季旅游有一定的影響。岫巖的優勢是氣候舒適度的3個因子得分都比較高，溫度、濕度配置較好，人體舒適度較高，空氣質量僅次于東港，劣勢是暴雨日數較多，日照時數相對較少。

結論與討論

1）在對國內氣象旅游資源評估方法研究的基礎上，從氣候舒適度、氣象景觀、日照和災害性天氣等相關因素中，篩選出了7個指標，建立了氣象旅游資源評估指標體系。

2）對評估指標體系中各指標進行專家咨詢和游客調查。共發放調查問卷40份，其中專家10份、游客30份。采用專家和游客咨詢和層次分析法(AHP)相結合的方法對評估指標體系中的每一級指標賦予相應的權重。

3）在實例研究中，以大連地區為例，并選取葫蘆島、東港、鞍山、岫巖等4個城市為對照，結合多年的氣候統計數據，分別計算5個城市的氣象旅游資源評估指數，并進行橫向對比分析，找出各城市氣象旅游資源的優勢和不足。

4）由于數據樣本收集有限，氣象旅游資源評估指標還存在著一定的局限性，在今后的研究中應在更大范圍進行專家咨詢和游客調查，不斷改進和完善氣象旅游資源評估體系。評估體系中各指標要素的賦值還不是很規范，尤其是不能量化的指標要素，在取值標準上仍需要進一步探討。

5）在評估體系的普適性方面，由于不同類型旅游景區，氣象旅游資源有很大差別，要建立一個全國普適性的評估體系還有待進一步深入研究。