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1、林业调查规划?2006?Dec?31(6):134 137Forest?Inventory?and?PlanningCN 53-1172/S?ISSN1671-3168空间视域分析在风景区旅游服务设施规划中的应用?以中山陵风景区为例?刘 礼,李明阳(南京林业大学森林资源与环境学院,江苏?南京?210037)摘要:在对中山陵风景区服务设施进行实地调查的基础上,以南京紫金山的数字高程模型(DEM)和紫金山的遥感卫星图片为主要信息源,借助于遥感图像处理软件 ERDAS8?7强大的分析和处理数据的功能,对行健亭、光化亭、仰止亭等主要景点进行空间视域分析。研究结果表明,中山陵风景区主要的亭台楼阁只具有休
2、憩、纳凉的功能,风景区应加强观光服务设施的建设。提出了研究区域服务设施空间布局的合理化建议。关键词:空间视域分析;风景区旅游服务设施规划;中山陵风景区中图分类号:F590?文献标识码:A?文章编号:1671-3168(2006)06-0134-04Application of GIS Ken Analysis to the Infrastructure Planning ofthe Scenic Spots?A Case Study on Sun Yat?sen?s MausoleumLIU Li,LI Ming?Yang(College of Forest Resources and Env
3、ironment,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037 Jiangsu,China)Abstract:Based on the field survey on service infrastructures of the scenic spot in Sun?Yat?sen?s mau?soleum,the spatial ken analysis on the major scenic spots including Xingjian Pavilion,Guanghua Pavilion andYangzhi Pavilion has been
4、 conducted with the help of GIS platform of Erdas 8?7,using its strong functions ofanalysis and data processing,and deriving the major information sources from DEM andhigh resolution satelliteimages.The result indicates that most of the pavilions in the study only act as the rest arena from sunshine
5、 andrainfall instead of sightseeing service infrastructure.Thus rational suggestionson spatial arrangement of regionalservice infrastructure are proposed.Key words:spatial ken analysis;the scenic spots;infrastructure planning of tourism service;SunYat?sen?smausoleum?空间视域分析是指依据数字高程模型来分析一个或多个观测点的通视度、可
6、视范围和阻挡范围的操作。观测者的位置、高度、视程等参数都是可以任意调整的,其通视度、可视范围和阻挡范围既可以通过图形直观表达,也可以通过表格定量表达1。空间视域分析是基于对象的地理位置和形态特征的空间数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息,将三维虚拟技术应用到旅游区规划中,在室内直观地再现景区景点的空间分布以及各景点的视域范围,实现旅游规划的数字化2。视域分析工具对于城市标志性建筑、通讯设施等的选址与建筑高度的确定具有重要的意义。数字高程模型(Digital Elevation Model)是指用于描述地形表面起伏特征的几何模型3,它是用于空间视域分析的基础。本文着重研究南京中山陵风景区旅
7、游服务设施的空间布局。收集南京紫金山地区的高分辨率遥感?基金项目:国家自然科学基金课题?风景林多情境规划方法研究?以紫金山为例?(30571490)。收稿日期:2006-07-22作者简介:刘 礼(1982-?),男,河南南阳人,硕士,主要研究方向:森林可持续经营规划与资源管理。数据、地面高程数据,在地面调查的基础上,借助于遥感图像处理软件 ERDAS8?7 提供的强大的数据分析和处理功能,对中山陵、明孝陵、山顶公园等景区的主要服务设施进行视域分析,从而为旅游服务设施空间布局提供科学依据。1?研究区域的概况紫金山又名钟山,坐落于南京城的东北部,位于东经118?48?24?118?53?04?,
8、北纬 32?01?57?32?16?15?。山有 3峰:主峰北高峰,海拔 468m,是金陵最高峰;第二峰偏于东南,名小茅山,海拔360m,中山陵在其南麓;第三峰偏于西南,由于太平天国时期曾在山上筑天堡城,故此峰又称天堡山,海拔 250m,著名的紫金山天文台即建在此山顶上。以紫金山为主体形成的国家风景名胜区?中山陵风景区,由钟山南麓风景区和钟山北麓风景区两部分组成。风景区内现有文物古迹、遗址共200 处以上。代表景点有中山陵、明孝陵、紫金山天文台等,其中的明孝陵景点已经获准为世界文化遗产。本文在研究过程中选取了观梅轩、光华亭、行健亭、仰止亭和山顶公园的观光亭为研究对象进行空间视域分析。观梅轩北面
9、明孝陵,南向果园,远眺城郭,近视花木,1929 年这里被辟为中山陵园植物园的蔷薇花木区,开始植梅。该亭为木结构,东西长16m,宽 4m,四周有砖砌栏杆可以坐憩观梅。光华亭位于中山陵东面小山阜上,亭呈八角形,重檐飞角,全部用花岗石构建,是陵区最精美的一座纪念性建筑物。行健亭位于中山陵陵墓之西南,陵园大道与明陵路的交叉口。亭为正方形,边长 9?3m,高12m。仰止亭座落在流徽榭北面二道沟侧的小山丘下。此亭 1932 年秋落成,仰止亭单檐攒尖顶,覆蓝色琉璃瓦,朱红色立柱,额仿、藻井、雀替均饰以彩绘,雅丽不俗。山顶公园观光亭坐落于紫金山头陀峰上,附近景点繁多,有刘基洞、一人泉、太子岩、黑龙潭、摩崖石刻
10、以及永慕庐、天文台等。2?视域分析的研究方法2?1?数据来源中山陵风景区的 DEM 模型,2004 年中山陵风景区的 IKONOS 卫星数据(全色波段+多光谱影像)。2?2?软件平台遥感图像处理系统软件 ERDAS IMAGINE 8?7是由美国 ERDAS 公司开发的产品。该系统中提供的Virtual GIS 模块是一个功能强大的,可对栅格、矢量等多种结构类型数据进行三维可视化分析的工具。该模块提供了 VirtualGIS 显示、三维动画制作、空间视域分析和虚拟世界编辑等功能。2?3?视域分析的具体操作2?3?1?遥感数据的处理在 Viewer 窗口中显示需要进行校正的原始图像,通过菜单条中
11、的 Raster/Geometric Correction 命令打开几何校正模块进行参数设定。本次几何校正选用计算模型为多项式变换(Polynomial),确定多项式次数方(Order)为 2 次,设定校正投影参数为UTM 投影下的WGS-84 坐标系统。Ikonos 卫星影像具有分辨率为 1m 的全色波段和分辨率为 4m 的多光谱影像,为充分利用数据,减少信息量的丢失,应对遥感影像进行分辨率融合处理。在ERDAS 中启动图像解译模块,打开 Reso?lution Merge 对话框并确定输入文件,设定融合方法为主成分变换法(Principle Component),设定重采样方法为双线性插值
12、法(Bilinear Transform)。为更加真实和准确地反映研究区地表地物特征,要对融合处理后的图像进行自然色彩变换操作。在图像解译模块中选择 Spectral Enhancement/Natural Color 命令打开相应的对话框,在输入光谱范围选项卡中分别确定原始图像的 1、2、3 波段为G、R、NI 波段并选中 Ignore Zero in Stats 复选框确保在数据统计时忽略零值。2?3?2?视域分析的数据准备在 VirtualGIS Viewer 窗 口 中选 择 File/Open/DEM 命令,打开 Select Layer To Add 对话框,确定输入文件路径。在R
13、aster Options 选项卡中确定文件类型为 DEM,点击 OK 完成中山陵风景区 DEM 模型的添加。以同样的方式选择 File/Open/RasterLayer 命令,打开并向窗口中加载 2004 年中山陵风景区的卫星图片。在以三维模式显示的窗口中可以通过 View 菜单可以完成对 VirtualGIS 工程中 DEM模型的夸大程度和图像显示详细程度的调整。得到满足分析需要的图像后,将其保存为一个 Virtual?GIS 工程文件。2?3?3?二维窗口的视域分析在VirtualGIS Viewer 窗口打开已经创建的 Virtu?alGIS 工程文件,该图像显示为 3D模式,不能直接
14、?135?第 6 期刘 礼等:空间视域分析在风景区旅游服务设施规划中的应用?以中山陵风景区为例用于空间视域分析操作。在 VirtualGIS 工具条中单击Load Displayed Data to 2D Viewer 图标,用户可以在此二维窗口中自定义观测者的位置以方便地进行视域分析。在 VirtualGIS 模块中选择 Creat ViewshedLayer 命令打开图像选择指示器,指定新生成的二维窗口为视域生成窗口。在弹出的Viewshed 对话框中,选择输出类型为多观察点模式,以方便多层视域数据在同一窗口中显示。在二维窗口中单击选择图标,拖动观测点到指定位置(山顶公园观光亭)。打开 V
15、iewshed 对话框中的 Observers 选项卡,自定义观测点的各个参数。调整 视 点 距 离 地 面 高 度(AGL)、视 程 范 围(Range)、视域范围(FOV)等参数数据,单击 Ap?ply 按钮完成视域参数设置,生成第一个视域层保存。在 Viewshed窗口中,利用 Creat 按钮,可以继续添加新的观测点,并生成新的视域层。2?3?4?视域分析三维显示在以 3D 模式显示 VirtualGIS 工程文件的窗口中,选择 View 菜单,单击 Link/Unlink Viewers 命令,可以在二维窗口与三维窗口之间建立连接。这时在二维窗口中出现定位工具,包括 Eye 和Tar
16、get。将 Eye 移动到已经添加的观测点上,同时用鼠标在二维窗口中拖动 Target,便可以看到三维窗口中的三维视景随之发生变换。2?3?5?视域分析的数据操作在视窗模块中打开 Viewer 窗口,单击 File/Open/Raster Layer 命令,选择路径打开第一个视域层。在显示视域分析结果的二维窗口中,单击Raster/Attributes 命令,打开 Raster Attributes Editor窗口,进行属性数据的修改。为了能够直观、方便地读取数据,可以通过 Edit/Add Class Name 命令在属性表中添加 Class Name 字段。同时,利用 Edit/Add
17、Area Column命令在属性数据表中添加面积字段并自动生成属性数据,选择面积单位为 hm2。以同样方法打开其他二维视域层,并进行视域分析的属性数据操作。3?研究结果分析表 1?各个观测点的视域分析结果ObserverXYASL/mAGL/m视程范围/mFOV/?可视面积/hm2不可视面积/hm2观梅轩673 0643 547 79450?302?2030036013?358 014?750 0光华亭674 8003 548 43363?683?003003608?659 719?458 0行健亭674 0973 548 29677?212?0030036014?754 013?364 0仰
18、止亭675 1403 548 42062?002?0030036011?606 016?513 0山顶公园673 7043 549 945449?29?201 200360205?650 0246?660 0新增点 1673 0643 547 79454?806?7050036053?287 025?214 0新增点 2675 8383 548 30063?003?0030036023?757 04?361 4?表1 显示了风景区内几个已有景点和待建地点的视域分析结果。其中 X 和 Y 分别表示各景点在UTM(WGS-84)投影下的横、纵坐标值。ASL(Above Sea Level)和 AG
19、L(Above Ground Level)分别表示观测点距离海平面和地平面的高度。ASL 数据可由系统自动获取,其数值为观测点海拔高度(由 DEM 文件提供)和 AGL 数值之和;AGL 数值通过手工键盘输入,这里 AGL 数值在确定时考虑到了服务设施底座高度(数据通过实地调查获取)和游客平均眼高(暂定为 1?70m)2 个因素。视程范围是指游客所能观测到的水平距离,笔者在实地调查的基础上,考虑到各景点服务设施海拔位置、建造高度以及周围环境的影响,将山顶公园观光亭的视程范围确定为 1 200m,而其他景点的视程范围为 300m 左右。FOV(Field of View)显示了各景点的观测视场角
20、度,由于各景点服务设施均是开放式建筑,四周没有墙壁遮挡,所以 FOV 数据皆为360?。3?1?存在问题分析观梅轩属于梅花山景区内的一个景点,1947年利用工程旧料、余料草率建造,质量较为低劣,而且建造时没有考虑其使用用途。从表格中数据可以看出观梅轩视点高度为海拔 50m 左右,视程范围为300m 左右,可视面积仅为 13?358hm2,而不可视面积达到 14?750hm2。游客在此亭内视域范围并不十分开阔,只能看到整个梅花山景区的35%左右。光华亭、行健亭和仰止亭均座落于中山陵景区内,都是 20 世纪 30 年代由当时的个人或政府捐?136?第 31 卷林 业 调 查 规 划建,是中山陵的附
21、属建筑。3 亭所在海拔位置都不太高,仅为六、七十米,亭本身建造高度也较低,由于地理位置和建造目的等多方面的原因,使得这几处设施视域十分狭窄,基本没有游览观光功能,游客来此多为休憩。山顶公园观光亭与以上几处设施不同,它位于紫金山头陀峰上,所处的地理位置较高,而且由于四周植物较为稀少,可以看到该景点的视程范围和可视区域都比较大。但是研究发现,该景点还是存在一定问题:首先,山顶公园内部服务设施和知名景点相对较少,纵使该观光亭视域范围不小,但游客在此也无法看到大量的知名景点。其次,通过二维窗口视域分析发现,该景点西北方向存在大面积不可视区域,究其原因发现是因为北高峰主峰位于该景点西北方向,其海拔高度较
22、高遮挡所致。3?2?合理规划建议梅花山内现存的观梅轩应当拆除,改建为一座多层仿古式楼阁建筑,这样既能做到与周围环境融为一体,又方便游人登楼眺望远景及欣赏梅花山全貌。根据视域分析研究结果数据(新增点 1)表明:在现有观梅轩位置,通过增加亭高的方法,可以在一定程度上扩大视程范围达 500m 左右,这样该景点可视面积可以提高到 53?287 hm2。游客在此景点就可以俯瞰到整个梅花山景区的 75%,从而使观梅轩名符其实,充分发挥其作用。行健亭、光华亭和仰止亭位于中山陵附近,是中山陵的附属建筑。由于它们特殊的地理位置,这些旅游设施周围的游人较多,在重新规划时,可以考虑改变这些设施的功能,使之作为供游人
23、休憩的场所。因此这几座亭子可以不做改动,在它们周围可以增加其它的服务设施,以完备它们的功能。对于山顶公园的规划,我们主要考虑解决现存问题。首先解决上山交通问题,永慕庐下的茅山路是游人徒步登山之道,应整修石级,竖立路标,方便游客登山游览山顶公园,并在东马腰和西马腰的登山道路中途增设石椅石凳、凉亭等。其次,应将主峰现有部队撤出,利用现有房屋并适当改建或增建适于登高远眺的楼亭及服务设施,二峰可利用现有部队撤出的房屋,选择西侧突出制高点建亭,以便游人登高望远。第三,继续加大对山顶公园景区内景点的开发,并且加大对山顶景区的宣传,提高已建成景点的知名度,吸引更多游客来此观光。此外,考虑到灵谷寺景区内旅游服
24、务设施较少,可以适当在灵谷寺附近增设一些具有观光、休憩功能的服务设施。视域分析结果(新增点 2)表明,在无梁殿东约 120m 处修建一些无需太高的建筑较为合适。该地区紧靠灵谷寺景点,在此修建服务设施,不仅可以为来此的游客提供一个休息娱乐场所,更重要的是,该地区具有宽广的视野范围和良好的通视度,松风阁、志公殿、邓演达墓以及三绝碑景点都在其可视范围以内。4?总结与讨论空间视域分析是 GIS 的核心部分之一,它在旅游风景区的规划建设过程中发挥着重要的作用。一方面借助于视域分析可以很直观地对风景区内已有服务设施的功能和作用作出客观和准确的评价;另一方面,它的分析结果为在风景区内兴建旅游服务设施提供了科
25、学的依据。借助于强大的功能软件进行空间视域分析不仅能够节省大量的人力、物力和财力,而且也可以在一定程度上消除人为因素的干扰,更加科学和准确地为风景区的合理规划提供决策基础并有效地缩短决策时间。尽管如此,也需看到空间视域分析研究在风景区服务设施规划中应用的一些缺陷:空间视域分析研究以景区 DEM 模型和遥感图像为基础,分析过程中难以考虑到设施周围的植物等因素对分析结果的影响,可能会对分析结果准确度造成影响。相信随着技术的发展,这一问题将最终得以解决。参考文献:1 党安荣,王晓栋,陈晓峰.ERDAS IMAGINE 遥感图像处理方法M.北京:清华大学出版社,2003.2 宫辉力,赵文吉,李小娟,等.旅游地理信息系统M.北京:科学出版社,20053 辛建荣.旅游区规划与管理M.天津:南开大学出版社,2004.4 李志林,朱 庆.数字高程模型M.武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000.5 兰思仁.国家森林公园的理论和实践M.北京:中国林业出版社,2004.?137?第 6 期刘 礼等:空间视域分析在风景区旅游服务设施规划中的应用?以中山陵风景区为例