打开文本图片集
摘 要：游步道选线及规划在森林公园规划中举足轻重，是决定规划成败的关键因素之一。但是传统的道路选线（CAD）存在着现场勘探困难、效率低下以及精度不高等多种问题。GIS（Geographic Information System）技术作为一门集信息科学、计算机科学、地理学和管理科学于一体的新兴学科，在对环境等自然地理要素的整合上，其强大的空间分析功能具有其他技术不可比拟的优势。本文通过综合运用CAD与GIS技术，对鹅形山森林公园游步道选线作了一个初步的研究。
关键词：游步道选线；GIS技术；空间分析
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
中圖分类号：TU985.18
文献标识码：A
文章编号：1008-0422（2012）05-0111-03
1 引言
随着工业化、城市化的快速发展，人们的生活水平进一步提高，越来越多的人进入到城市，城市生活处于高竞争的运行中，使城市环境有了一定的污染。另外，也因为人们物质生活水平的提高，越来越多的人开始追求精神享受，生态保护、绿色环境、可持续发展等观念逐渐被大众所熟悉，求新、求乐、求奇的旅游愿望逐步加强，对旅游的形式及内容要求也随之不断翻新，“回归大自然，走近大自然，体验森林乐趣”成为现代人追求的旅游新时尚。森林生态旅游(Forest Recreation)是国际上正在兴起的一种有利于保护森林的新型旅游业，是一种集休闲时尚与生态于一体的旅游活动，而森林公园是森林旅游的主要形式[1]。
森林公园蕴含了登山探险、宗教朝拜、森林浴、植物观赏等多种娱乐体闲、科教价值，是很多城市的后花园，为人们提供了良好的居住环境和生态环境，是集“游览观光、体闲娱乐、健身疗养、科普教育”于一体的特定场所，是森林旅游的主要载体[2]。
游步道是森林公园的重要组成部分，是连接各景点及观景点的步行道路，是一项主要的基础设施。从景观生态学的角度上看，游步道是作为景观的廊道而存在，一定程度上破坏了景观原有的稳定性[3]。另外，游步道布局不合理、选线不当以及人为强行改变自然风格造成与周边环境不协调均会降低森林公园景观的质量。因此游步道选线是森林公园规划中极为重要的基础设计，是森林旅游规划中的核心内容之一。
2 研究区概况
鹅形山森林公园是湖南省省级森林公园，位于省会长沙市以北，湘阴县东南部与望城区、汨罗市交界处，公园区位交通便利，可达性较好。距湘阴县城25km，距长沙市区25km，其中燎原水库距湘长公路仅500m，最远处距湘长公路仅5km。全境共有公路36km，其中硬化道路22km。鹅形山森林公园隶属于湘阴县东南部的玉华乡和界头铺镇，地处东经112o59"6""— 113o56"39""，北纬28o33"21""— 28o32"33""，东连汨罗市川山坪镇，南接望城县的梅花岭镇，东西宽6222m，南北长7666m。公园规划区总面积为1192.27hm2。公园位处中亚热带向北亚热带过度的季风气候区，四季分明，湿润多雨，具有春温变幅大，初夏雨水多，伏秋天热易旱，冬季严寒不多的特点。
鹅形山森林公园景观资源丰富，按照《中国森林公园风景资源质量等级评定标准》(GB/T18005-1999)，对鹅形山森林公园进行景观资源详细调查，发现和提炼景源共45处。其中，人文旅游资源7处，自然旅游资源38处，既有连绵十余公里的群山环绕，又有常家洞水库、天鹅湖等水体景观；既有嶙峋峥嵘的奇峰怪岩，又有茂密繁盛的原始次生阔叶林和那一眼望不到边的苍茫林海。景源的组合度较好，景区内已经有一定规模的开发建设，各资源景点的交通都比较方便，可进入性强。
3 GIS应用模块的选择
地理信息系统(GIS)的本质就是空间可视化的辅助决策系统。GIS在分析和处理问题时能够方便的使用多种数据源，重视空间分析模型的设计和集成，具有空间定性、定量和定位的综合分析功能，这些特征使得基于GIS的道路选线成为可能[4]。
目前，主流的GIS软件比较多，本文选择了美国ESRI公司开发的ArcGIS软件，及其附带的Arcgis空间分析模块(Spatial Analyst)作为研究平台。Arcgis空间分析模块(Spatial Analyst)提供了一个范围广阔且功能强大的空间分析和建模工具集，它可以从GIS数据中快速获取所需信息，并以多种方式进行分析操作，包括距离制图、表面分析、重分类、栅格计算等。这一扩展模块还可以帮助模拟现实世界中的地理条件与情景，使用该模块可以进行诸如选址分析、寻找最佳路径、统计分析等，从而使得运用GIS进行道路选线成为现实，并为以后这方面的研究提供了参考。
4 研究方法
4.1 游步道选线因子选择
4.1.1 游步道选线因子选择的原则
影响森林公园游步道选线的因子数量繁多，其中某些因子对路线的设置有着重要的影响，某些次之。因此因子的选取合理与否决定了游步道选线的结果是否可行。制约游步道选线的因子很多，有定量因子和定性因子，在因子选择时应遵循以下几个原则[5]：
（1）差异性原则: 不同的气候类型，不同的地形种类选择因子应有所不同。
（2）主导因素原则：影响游步道选线的因素众多，要选取对森林公园游步道选线影响最大最重要的主要因子，剔除次要因子，使选线结果更准确更符合客观实际，一方面也减少了工作量。
（3）稳定性原则：即选中的因子要具有一定的稳定性，不能随着时间、气候、季节的改变而改变，这样才能使得选线结果相对稳定，具有较长时间的应用价值。
（4）现实性原则：即是要考虑获取数据的可行度，避免从不准确的资料中选取因子，尽量考虑现有资料，必要时进行适当的野外勘察和室内分析加以补充完善。
4.1.2 游步道选线因子的类型
由前面的分析可知，影响游步道选线的因子有很多，有定性的也有定量的，是一个非常复杂的体系，游步道选线因子的合理与否直接影响到游步道选线的结果。根据游步道选线的原则以及要求，将重要的因子进行比较分析，并参考阅读相关文献以及根据研究区域鹅形山森林公园的地形情况，选定影响游步道选线的因子如下：
（1）高程
高程即山形的高低错落，高程分析主要用来表示研究区内的地形起伏情况。从自然地理角度，高程分为绝对高程和相对高程。我国的地形一般分为平原、丘陵和山地三大类，后两类的高差一般较大，影响道路的纵坡特性。而鹅形山森林公园为海拔300-600m的高山区域，故其游步道的设置必须满足一定的纵坡要求，在特殊地段高差还决定游步道是否需要该线等关键问题。在游步道选线时不应过度改变山形及高差，应尽量配合地形，减少地质地貌的破坏[6]。
（2）坡度
指地面的倾斜程度。坡度是影響游步道选线的主要因素之一，因为地势陡峭会给道路施工带来很多的困难和经济投入，在开发建设时应尽量选择坡度平缓区域。一般来说，道路建设场地都要求地势比较平坦，排水良好，土石方工程量小，工程成本小。这样才能达到经济型和实用性的最大一致，而且森林公园的游步道建设还与景点的布置有着密切的关系，坡度越大，景观敏感度就越大，景观被注意和观察的可能性就越大[7]。因此，游步道选线的另一个重要因子就是坡度。
（3）地质、地类
地质情况是游步道建设必须考虑的因素之一，不良地质现象强烈的地方应避免建设游步道，以免造成游客人身安全的隐患。地类即土地利用现状分类，根据现行国标土地利用现状分类，主要有建设用的和非建设用地两大类，公园范围内大都属于非建设用地，主要包括林地、园地、耕地、村民居住生活用地、水域等等。森林公园的游步道建设应适当处理好与各种不同地类的关系。综合考虑地质地类因素，避免造成土地的不合理利用。
（4）视觉敏感度
视觉敏感度是景观被注意到的程度的度量，是景观醒目程度的综合反映。目前，森林公园游览线路规划一般从交通方便功能区考虑，而忽略了最重要的游客的视觉心理特征，导致游览线路设置不甚合理，因此，景观的视觉敏感度是不可缺少的因素。
4.2 各因子权重的确定
目前有多重确定权重的方法：专家打分法、层次分析法、调查统计法等，本文运用层次分析法（AHP）来确定各因子的权重，具体步骤如下：
（1）建立比较矩阵。
（2）计算权重，包括以下三个步骤。
a：将以上比例矩阵（表1）中的数据按列相加求和（表1），
b：将以上比例矩阵（表1）中数据除以其所在列的和，得到标准比例矩阵（表2），
c：将标准比例矩阵（表2）中数据按行求和，并除以评价因子的个数（即为4），就得到每个因子的权重（表2）。
（3）一致性检验
a：计算加权后的相对重要性之和。将比例矩阵（表1）的数据乘以与其相对应比较准则的权重。
b：计算一致向量。将上述所得数据按行求和，再除以相应准则的权重，即可得到一致向量（表3）。
c：计算一致性指标C.I.。
一致性指数 ；其中λ是最大特征值，即通过上述计算得到的一致向量平均值，n是矩阵的阶数，即4；由此得出C.I.=0.08；
d：计算一致性比例C.R. 。
一致性比例 ； R.I.是平均随机一致性指标，经查表（表4）得 R.I.=0.89；计算得出C.R.=0.09<0.10，说明一致性误差在可允许范围之内，以上比例矩阵符合要求。
4.3 基于GIS的游步道选线系统的建立
基于GIS的游步道选线的基本思路是以数字地形模型为基础，把影响选线的各种因子，即上述选择的高程、坡度、地质地类、视觉敏感度四个选线因子转化为矢量地图，对基本地图内每个栅格中各个因子对游步道布置的适宜性作出评价[8]，然后根据各因子的具体特征以及其对游步道建设影响的程度情况进行重分类并按照等级予以赋值。几种因素图层经过加权叠加后得到鹅形山森林公园游步道选线累计得分图，最好的路线应该是图上得分最高的区域。最后再利用GIS的最短路径分析方法，得到几个比较优的方案，然后经过评价选出最优的路线方案。图2表示该模型的选线方法示意图。
5 结论
经过系统的分析设计和应用研究表明，利用GIS技术进行游步道选线是可行的，不但变繁重的户外工作为轻松的内业设计工作，其开发的成果可以直接应用于具体项目的规划和设计之外，而且也反映了应用高科技手段进行游步道选线是时代进步的产物，应用多学科技术尤其是GIS系统的数字高程模型分析及空间分析功能为森林公园游步道选线提供了快速、准确的数字地形分析工具，方便了路线方案的定量分析、比较和优化，这对于规划部门提高设计质量、加快设计进度，将发挥很大的作用。
参考文献：
[1]王兴国，王建军.森林公园与生态旅游[J].旅游学刊，1998 13(2): 16- 19.
[2]冯书成.国家森林公园与森林旅游[M].西安:西安地图出版社，1993.
[3]陈永贵，陈英存，杨润，高阳林.GIS技术支持下森林公园道路选线的辅助设计[J].西北林学院学报 2008,23(4):184-188.
[4]付晶，郑中霖，高峻.GIS技术在旅游线路设计中的应用[J].上海师范大学学报(自然科学版)，2006，35(3): 92-97.
[5]林继卿. 基于GIS的灵石山国家森林公园游览线路组织研究[D]. 福建农林大学硕士学位论文，2009.
[6]张杰，那守海，李雷鹏.森林公园规划设计原理与方法[M].东北林业大学出版社，2003.
[7]吴妍.GIS技术在森林公园评价及规划中的应用——以三道关国家森林公园评价及规划为例[D].东北林业大学硕士学位论文,2004,47-48.
[8]徐永敏，刘鹏，李玉群.基于GIS的道路选线辅助系统的建立[C].数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集.2008,5(4).