基于GIS技術(shù)的森林公園道路選線設(shè)計與規(guī)劃

摘 要： 基于為旅游景區(qū)選擇更合適更舒適的森林公園道路，運(yùn)用綜合的方法對影響道路選擇的成分進(jìn)行分析，例如層次分析法和等級賦值法，這些方法可以科學(xué)而精確地進(jìn)行函數(shù)計算，最終可得GIS的靈石山國家重點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)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(guān)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(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）17?0060?03

道路景觀以及相關(guān)研究在國外早已提出開發(fā)與保護(hù)純自然景觀的主題，將道路景觀應(yīng)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(shè)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(shè)方面相對較晚，目前為止我國建設(shè)的森林公園仍然以保護(hù)和適度開發(fā)景觀資源為主。本課題是基于GIS技術(shù)對森林公園道路進(jìn)行分析和選址，理論基礎(chǔ)有：森林美學(xué)，可持續(xù)發(fā)展論，地理信息系統(tǒng)，游客心理學(xué)。

1 本課題研究內(nèi)容與技術(shù)

1.1 研究內(nèi)容與區(qū)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(chǔ)提出道路選線方案，具體研究內(nèi)容包括實地勘測，查閱資料，歸類和分析數(shù)據(jù)，將現(xiàn)有游步道與心得選線結(jié)果對照，并將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，觀景線路的規(guī)劃。該地區(qū)海拔在80～700 m，大多數(shù)地形的坡度在30°左右，局部地區(qū)坡度達(dá)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(fēng)氣候，具有冬暖夏涼的特點(diǎn)；從這一地區(qū)的地質(zhì)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(shù)支持

本文研究所需的技術(shù)以Arc GIS為主，運(yùn)用其優(yōu)異的提取信息數(shù)據(jù)源的特性，對現(xiàn)有森林公園已經(jīng)存在的游步道與新選出的游步道的結(jié)果進(jìn)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(shù)字化模型

本文在收集資料時主要是對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行收集、核查以及匯總，同時以相關(guān)圖像資料為輔綜合處理，技術(shù)人員在對收集來的圖像資料處理時對圖像的精確度進(jìn)行了控制，兼顧數(shù)據(jù)的精確性，最后利用掃描儀將其變?yōu)楹诎讝鸥駡D形。研究者根據(jù)具體實際的經(jīng)緯度創(chuàng)建二維模型，再根據(jù)實際地形制作出精確的數(shù)字化地形圖。

圖形配準(zhǔn)，在Arc map中打開jpg格式的圖片，使用Georeferncing工具，運(yùn)用Add Control Point命令，在其中根據(jù)實際需要選擇一個適宜的點(diǎn)，接著確定該點(diǎn)的實際位置，利用這一方法選取4個各樣的點(diǎn)，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(zhuǎn)換為三角網(wǎng)，將三角網(wǎng)柵格化。

在GIS上面對森林公園地理位置進(jìn)行分析，同時運(yùn)用相關(guān)技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為二維坐標(biāo)中的某一位置。

2.2 景點(diǎn)水系和植被等因子提取

水為現(xiàn)實因素，通過Arc View強(qiáng)大的水文分析功能獲得靈石山森林公園的水文信息并設(shè)置緩沖區(qū)，見圖2，圖3。

2.3 整理和統(tǒng)計問卷數(shù)據(jù)

本文根據(jù)研究需要確定了問卷方式，由調(diào)查方負(fù)責(zé)問卷的設(shè)計，由景區(qū)的游客填寫，待調(diào)查完后匯總數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)。在進(jìn)行調(diào)查當(dāng)中主要涉及到靈山寺和龍?zhí)毒暗鹊?，同時運(yùn)用問卷的方式對其進(jìn)行調(diào)查。

2.3.1 旅客的人物特征

游客性別結(jié)構(gòu)：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(jié)構(gòu)：在調(diào)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(yè)結(jié)構(gòu)：旅游客源市場職業(yè)結(jié)構(gòu)中，企業(yè)員工所占比例最大。

游客來源：據(jù)調(diào)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(jù)問卷數(shù)據(jù)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(jié)伴方式

[出游結(jié)伴方式＼比例 /%＼與家人或朋友＼78.3＼社團(tuán)或單位＼7.6＼旅游團(tuán)＼12.8＼獨(dú)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(fēng)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(jìn)行觀景和放松，根據(jù)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(yīng)該優(yōu)先在已有旅游觀賞路線四周進(jìn)行考慮，一方面可以充分利用已有資源，降低建設(shè)新路線的成本；另一方面可以以已有路線為主干，形成結(jié)構(gòu)分明的主輔關(guān)系。

（2） 在設(shè)計新觀賞路線之前，必須使用先進(jìn)的工具對實際地形進(jìn)行勘察，在對地形充分了解的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計藝術(shù)靈感和游客需要進(jìn)行設(shè)計。在進(jìn)行勘察過程中，經(jīng)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(jìn)行精確測量，在設(shè)計旅游道路時應(yīng)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(shè)計時不僅僅要與地形相適應(yīng)，減少道路建設(shè)的成本，保證游客的安全，同時設(shè)計道路應(yīng)該考慮游客的游玩心理，也就是說游客道路形狀應(yīng)該呈現(xiàn)環(huán)狀，這樣游客可以從其中任何一點(diǎn)切入進(jìn)行游玩，也可以從任何一點(diǎn)退出，同時不需要走相同的路。

（4） 游客道路的設(shè)計應(yīng)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(jù)這些設(shè)計不同的道路，根據(jù)功能進(jìn)行分區(qū)，更加方便游客使用。

（5） 游客道路的設(shè)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(dá)景區(qū)，滿足游客在任何時候的需求，例如夏季和冬季，不被外界環(huán)境的變化而影響。

3.2 路線的關(guān)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(chǎn)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(dǎo)因素原則：在對道路選擇的眾多因素中，要進(jìn)行科學(xué)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(wěn)定性原則：即穩(wěn)定性對道路因子的選擇是非常重要的，只有具有穩(wěn)定性的因子才可以充當(dāng)?shù)缆愤x擇的一個備用因素，才可以在長期分析中保持其狀態(tài)。

第三，現(xiàn)實性原則：現(xiàn)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(xiàn)實中應(yīng)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(xiàn)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(jìn)行量化處理，那么不僅會影響道路設(shè)計的實施，也會影響結(jié)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(xué)。

3.3 利用層次分析法進(jìn)行游步道路選線

層次分析法是分析復(fù)雜事物經(jīng)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(jìn)行分配，最后將其按照高低形成遞階層次結(jié)構(gòu)。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(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行分析、判斷和決策時，主要由四個階段組成，具體如下：

（1） 認(rèn)真分析系統(tǒng)中各因素和因素之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建初步的遞階層次結(jié)構(gòu)；

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

（3） 接著根據(jù)判斷矩陣計算被比較元素對該準(zhǔn)則的相對重要性；

（4） 最后精確計算各層元素對系統(tǒng)目標(biāo)的合成比例，對其結(jié)果進(jìn)行排序。

3.4 遞階層次結(jié)構(gòu)的建立

在研究中，根據(jù)實際需要，將遞階層次結(jié)構(gòu)劃分為兩個層次：目標(biāo)層；準(zhǔn)則層。

根據(jù)研究結(jié)構(gòu)，假設(shè)上層元素[C]為準(zhǔn)則，其所支配的下一層元素為對于準(zhǔn)則[C]的相對重要性，即權(quán)重。

對于準(zhǔn)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(shù)值表示，就構(gòu)成一判斷矩陣，按T. L. Saaty的九級標(biāo)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(jié)果進(jìn)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(jù)景區(qū)的綜合地質(zhì)、氣候等條件遵循以下條件：展現(xiàn)景觀特點(diǎn)，能夠使游客對水景、植物景觀產(chǎn)生較好的視覺效果；節(jié)約時間，提高觀景效率，適當(dāng)減少部分路程，避免走回頭路；觀光要有動靜結(jié)合的效果，充分照顧游客的體質(zhì)和心理情況；在選擇觀景路線時，一定要堅持保護(hù)自然資源，不要因為建設(shè)新的路線而破壞原有的自然資源。

5 結(jié) 論

本課題的研究是建立在GIS技術(shù)平臺上的，通過分析游步道路選線的關(guān)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(chuàng)新性，在景區(qū)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(shù)經(jīng)過實踐的考驗，目前在公園道路選擇方面有很廣范的應(yīng)用。

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