摘 要：游步道選線及規(guī)劃在森林公園規(guī)劃中舉足輕重，是決定規(guī)劃成敗的關(guān)鍵因素之一。但是傳統(tǒng)的道路選線（CAD）存在著現(xiàn)場勘探困難、效率低下以及精度不高等多種問題。GIS（Geographic Information System）技術(shù)作為一門集信息科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)和管理科學(xué)于一體的新興學(xué)科，在對環(huán)境等自然地理要素的整合上，其強(qiáng)大的空間分析功能具有其他技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。本文通過綜合運用CAD與GIS技術(shù)，對鵝形山森林公園游步道選線作了一個初步的研究。

關(guān)鍵詞：游步道選線；GIS技術(shù)；空間分析

Abstract:The tour line selecting and organizing play an important role in the plan of forest park， is one of the key factors in determining planning success or failure. However， the traditional tour road selecting(CAD) has many problems in surveying the place ，and has a low efficiency and poor accuracy. GIS(Geographic Information System) technology， a new emerging discipline， as a set of information science ，computer science， geography and management science， in the integration of geographical elements of the environment， the powerful space analysis capabilities unmatched by other technologies advantage. In this paper， by using CAD and GIS synthetically， made a preliminary study in the tour line selecting in the Goose-shaped Mountain Forest Park.

Keywords:the tour line selecting；GIS technology；space analysis

中圖分類號：TU985.18

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0422（2012）05-0111-03

1 引言

隨著工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，人們的生活水平進(jìn)一步提高，越來越多的人進(jìn)入到城市，城市生活處于高競爭的運行中，使城市環(huán)境有了一定的污染。另外，也因為人們物質(zhì)生活水平的提高，越來越多的人開始追求精神享受，生態(tài)保護(hù)、綠色環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展等觀念逐漸被大眾所熟悉，求新、求樂、求奇的旅游愿望逐步加強(qiáng)，對旅游的形式及內(nèi)容要求也隨之不斷翻新，“回歸大自然，走近大自然，體驗森林樂趣”成為現(xiàn)代人追求的旅游新時尚。森林生態(tài)旅游(Forest Recreation)是國際上正在興起的一種有利于保護(hù)森林的新型旅游業(yè)，是一種集休閑時尚與生態(tài)于一體的旅游活動，而森林公園是森林旅游的主要形式[1]。

森林公園蘊含了登山探險、宗教朝拜、森林浴、植物觀賞等多種娛樂體閑、科教價值，是很多城市的后花園，為人們提供了良好的居住環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，是集“游覽觀光、體閑娛樂、健身療養(yǎng)、科普教育”于一體的特定場所，是森林旅游的主要載體[2]。

游步道是森林公園的重要組成部分，是連接各景點及觀景點的步行道路，是一項主要的基礎(chǔ)設(shè)施。從景觀生態(tài)學(xué)的角度上看，游步道是作為景觀的廊道而存在，一定程度上破壞了景觀原有的穩(wěn)定性[3]。另外，游步道布局不合理、選線不當(dāng)以及人為強(qiáng)行改變自然風(fēng)格造成與周邊環(huán)境不協(xié)調(diào)均會降低森林公園景觀的質(zhì)量。因此游步道選線是森林公園規(guī)劃中極為重要的基礎(chǔ)設(shè)計，是森林旅游規(guī)劃中的核心內(nèi)容之一。

2 研究區(qū)概況

鵝形山森林公園是湖南省省級森林公園，位于省會長沙市以北，湘陰縣東南部與望城區(qū)、汨羅市交界處，公園區(qū)位交通便利，可達(dá)性較好。距湘陰縣城25km，距長沙市區(qū)25km，其中燎原水庫距湘長公路僅500m，最遠(yuǎn)處距湘長公路僅5km。全境共有公路36km，其中硬化道路22km。鵝形山森林公園隸屬于湘陰縣東南部的玉華鄉(xiāng)和界頭鋪鎮(zhèn)，地處東經(jīng)112o59'6''— 113o56'39''，北緯28o33'21''— 28o32'33''，東連汨羅市川山坪鎮(zhèn)，南接望城縣的梅花嶺鎮(zhèn)，東西寬6222m，南北長7666m。公園規(guī)劃區(qū)總面積為1192.27hm2。公園位處中亞熱帶向北亞熱帶過度的季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，濕潤多雨，具有春溫變幅大，初夏雨水多，伏秋天熱易旱，冬季嚴(yán)寒不多的特點。

鵝形山森林公園景觀資源豐富，按照《中國森林公園風(fēng)景資源質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18005-1999)，對鵝形山森林公園進(jìn)行景觀資源詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)和提煉景源共45處。其中，人文旅游資源7處，自然旅游資源38處，既有連綿十余公里的群山環(huán)繞，又有常家洞水庫、天鵝湖等水體景觀；既有嶙峋崢嶸的奇峰怪巖，又有茂密繁盛的原始次生闊葉林和那一眼望不到邊的蒼茫林海。景源的組合度較好，景區(qū)內(nèi)已經(jīng)有一定規(guī)模的開發(fā)建設(shè)，各資源景點的交通都比較方便，可進(jìn)入性強(qiáng)。

3 GIS應(yīng)用模塊的選擇

地理信息系統(tǒng)(GIS)的本質(zhì)就是空間可視化的輔助決策系統(tǒng)。GIS在分析和處理問題時能夠方便的使用多種數(shù)據(jù)源，重視空間分析模型的設(shè)計和集成，具有空間定性、定量和定位的綜合分析功能，這些特征使得基于GIS的道路選線成為可能[4]。

目前，主流的GIS軟件比較多，本文選擇了美國ESRI公司開發(fā)的ArcGIS軟件，及其附帶的Arcgis空間分析模塊(Spatial Analyst)作為研究平臺。Arcgis空間分析模塊(Spatial Analyst)提供了一個范圍廣闊且功能強(qiáng)大的空間分析和建模工具集，它可以從GIS數(shù)據(jù)中快速獲取所需信息，并以多種方式進(jìn)行分析操作，包括距離制圖、表面分析、重分類、柵格計算等。這一擴(kuò)展模塊還可以幫助模擬現(xiàn)實世界中的地理條件與情景，使用該模塊可以進(jìn)行諸如選址分析、尋找最佳路徑、統(tǒng)計分析等，從而使得運用GIS進(jìn)行道路選線成為現(xiàn)實，并為以后這方面的研究提供了參考。

4 研究方法

4.1 游步道選線因子選擇

4.1.1 游步道選線因子選擇的原則

影響森林公園游步道選線的因子數(shù)量繁多，其中某些因子對路線的設(shè)置有著重要的影響，某些次之。因此因子的選取合理與否決定了游步道選線的結(jié)果是否可行。制約游步道選線的因子很多，有定量因子和定性因子，在因子選擇時應(yīng)遵循以下幾個原則[5]：

（1）差異性原則: 不同的氣候類型，不同的地形種類選擇因子應(yīng)有所不同。

（2）主導(dǎo)因素原則：影響游步道選線的因素眾多，要選取對森林公園游步道選線影響最大最重要的主要因子，剔除次要因子，使選線結(jié)果更準(zhǔn)確更符合客觀實際，一方面也減少了工作量。

（3）穩(wěn)定性原則：即選中的因子要具有一定的穩(wěn)定性，不能隨著時間、氣候、季節(jié)的改變而改變，這樣才能使得選線結(jié)果相對穩(wěn)定，具有較長時間的應(yīng)用價值。

（4）現(xiàn)實性原則：即是要考慮獲取數(shù)據(jù)的可行度，避免從不準(zhǔn)確的資料中選取因子，盡量考慮現(xiàn)有資料，必要時進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊巴饪辈旌褪覂?nèi)分析加以補(bǔ)充完善。

4.1.2 游步道選線因子的類型

由前面的分析可知，影響游步道選線的因子有很多，有定性的也有定量的，是一個非常復(fù)雜的體系，游步道選線因子的合理與否直接影響到游步道選線的結(jié)果。根據(jù)游步道選線的原則以及要求，將重要的因子進(jìn)行比較分析，并參考閱讀相關(guān)文獻(xiàn)以及根據(jù)研究區(qū)域鵝形山森林公園的地形情況，選定影響游步道選線的因子如下：

（1）高程

高程即山形的高低錯落，高程分析主要用來表示研究區(qū)內(nèi)的地形起伏情況。從自然地理角度，高程分為絕對高程和相對高程。我國的地形一般分為平原、丘陵和山地三大類，后兩類的高差一般較大，影響道路的縱坡特性。而鵝形山森林公園為海拔300-600m的高山區(qū)域，故其游步道的設(shè)置必須滿足一定的縱坡要求，在特殊地段高差還決定游步道是否需要該線等關(guān)鍵問題。在游步道選線時不應(yīng)過度改變山形及高差，應(yīng)盡量配合地形，減少地質(zhì)地貌的破壞[6]。

（2）坡度

指地面的傾斜程度。坡度是影響游步道選線的主要因素之一，因為地勢陡峭會給道路施工帶來很多的困難和經(jīng)濟(jì)投入，在開發(fā)建設(shè)時應(yīng)盡量選擇坡度平緩區(qū)域。一般來說，道路建設(shè)場地都要求地勢比較平坦，排水良好，土石方工程量小，工程成本小。這樣才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)型和實用性的最大一致，而且森林公園的游步道建設(shè)還與景點的布置有著密切的關(guān)系，坡度越大，景觀敏感度就越大，景觀被注意和觀察的可能性就越大[7]。因此，游步道選線的另一個重要因子就是坡度。

（3）地質(zhì)、地類

地質(zhì)情況是游步道建設(shè)必須考慮的因素之一，不良地質(zhì)現(xiàn)象強(qiáng)烈的地方應(yīng)避免建設(shè)游步道，以免造成游客人身安全的隱患。地類即土地利用現(xiàn)狀分類，根據(jù)現(xiàn)行國標(biāo)土地利用現(xiàn)狀分類，主要有建設(shè)用的和非建設(shè)用地兩大類，公園范圍內(nèi)大都屬于非建設(shè)用地，主要包括林地、園地、耕地、村民居住生活用地、水域等等。森林公園的游步道建設(shè)應(yīng)適當(dāng)處理好與各種不同地類的關(guān)系。綜合考慮地質(zhì)地類因素，避免造成土地的不合理利用。

（4）視覺敏感度

視覺敏感度是景觀被注意到的程度的度量，是景觀醒目程度的綜合反映。目前，森林公園游覽線路規(guī)劃一般從交通方便功能區(qū)考慮，而忽略了最重要的游客的視覺心理特征，導(dǎo)致游覽線路設(shè)置不甚合理，因此，景觀的視覺敏感度是不可缺少的因素。

4.2 各因子權(quán)重的確定

目前有多重確定權(quán)重的方法：專家打分法、層次分析法、調(diào)查統(tǒng)計法等，本文運用層次分析法（AHP）來確定各因子的權(quán)重，具體步驟如下：

（1）建立比較矩陣。

（2）計算權(quán)重，包括以下三個步驟。

a：將以上比例矩陣（表1）中的數(shù)據(jù)按列相加求和（表1），

b：將以上比例矩陣（表1）中數(shù)據(jù)除以其所在列的和，得到標(biāo)準(zhǔn)比例矩陣（表2），

c：將標(biāo)準(zhǔn)比例矩陣（表2）中數(shù)據(jù)按行求和，并除以評價因子的個數(shù)（即為4），就得到每個因子的權(quán)重（表2）。

（3）一致性檢驗

a：計算加權(quán)后的相對重要性之和。將比例矩陣（表1）的數(shù)據(jù)乘以與其相對應(yīng)比較準(zhǔn)則的權(quán)重。

b：計算一致向量。將上述所得數(shù)據(jù)按行求和，再除以相應(yīng)準(zhǔn)則的權(quán)重，即可得到一致向量（表3）。

c：計算一致性指標(biāo)C.I.。

一致性指數(shù) ；其中λ是最大特征值，即通過上述計算得到的一致向量平均值，n是矩陣的階數(shù)，即4；由此得出C.I.=0.08；

d：計算一致性比例C.R. 。

一致性比例 ； R.I.是平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，經(jīng)查表（表4）得 R.I.=0.89；計算得出C.R.=0.09<0.10，說明一致性誤差在可允許范圍之內(nèi)，以上比例矩陣符合要求。

4.3 基于GIS的游步道選線系統(tǒng)的建立

基于GIS的游步道選線的基本思路是以數(shù)字地形模型為基礎(chǔ)，把影響選線的各種因子，即上述選擇的高程、坡度、地質(zhì)地類、視覺敏感度四個選線因子轉(zhuǎn)化為矢量地圖，對基本地圖內(nèi)每個柵格中各個因子對游步道布置的適宜性作出評價[8]，然后根據(jù)各因子的具體特征以及其對游步道建設(shè)影響的程度情況進(jìn)行重分類并按照等級予以賦值。幾種因素圖層經(jīng)過加權(quán)疊加后得到鵝形山森林公園游步道選線累計得分圖，最好的路線應(yīng)該是圖上得分最高的區(qū)域。最后再利用GIS的最短路徑分析方法，得到幾個比較優(yōu)的方案，然后經(jīng)過評價選出最優(yōu)的路線方案。圖2表示該模型的選線方法示意圖。

5 結(jié)論

經(jīng)過系統(tǒng)的分析設(shè)計和應(yīng)用研究表明，利用GIS技術(shù)進(jìn)行游步道選線是可行的，不但變繁重的戶外工作為輕松的內(nèi)業(yè)設(shè)計工作，其開發(fā)的成果可以直接應(yīng)用于具體項目的規(guī)劃和設(shè)計之外，而且也反映了應(yīng)用高科技手段進(jìn)行游步道選線是時代進(jìn)步的產(chǎn)物，應(yīng)用多學(xué)科技術(shù)尤其是GIS系統(tǒng)的數(shù)字高程模型分析及空間分析功能為森林公園游步道選線提供了快速、準(zhǔn)確的數(shù)字地形分析工具，方便了路線方案的定量分析、比較和優(yōu)化，這對于規(guī)劃部門提高設(shè)計質(zhì)量、加快設(shè)計進(jìn)度，將發(fā)揮很大的作用。

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