李璐，彭瑤玲，肖卓爾

（重慶市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，重慶 401147）

1 研究背景

重慶中心城區(qū)位于最典型的褶皺山地，是著名的“山城、江城”。登高遠(yuǎn)眺，觀賞山、水、城相依相融的獨(dú)特景觀，是市民與游客領(lǐng)略重慶“山水之城”特色的重要方式。重慶市于2015年編制了《重慶主城區(qū)山系、綠系、水系管控規(guī)劃》，并在“山系保護(hù)與利用”篇章中，首次提出了“城市風(fēng)光眺望系統(tǒng)”，規(guī)劃了32處風(fēng)光眺望點(diǎn)、46處城市內(nèi)部眺望點(diǎn)以及22條眺望點(diǎn)之間的視線通廊，并對風(fēng)光眺望點(diǎn)、城市內(nèi)部眺望點(diǎn)提出了相應(yīng)的景觀管控要求。為保障規(guī)劃意圖得以實(shí)現(xiàn)，開展了“山地城市眺望點(diǎn)景觀控制方法研究——以重慶主城區(qū)為例”的研究，本文基于對影響山地城市眺望的自然條件子課題，研究其中最重要的氣象要素——能見度對眺望活動的影響。眺望活動是一項(xiàng)基于視覺感官的景觀觀賞活動，不可避免要受到空氣透明度，即能見度等氣象因素的影響。因此，研究能見度及其季節(jié)變化趨勢，有利于人們更好地掌握能見度變化的規(guī)律，根據(jù)能見度情況安排與眺望相關(guān)的出行活動。

2 研究方法

本文利用網(wǎng)絡(luò)公開數(shù)據(jù)，獲取重慶能見度的歷史信息，通過尋找其變化特征，結(jié)合與之相關(guān)的溫度等氣象因素加以綜合研究。

研究時(shí)段：本文主要研究重慶主城區(qū)從2011年7月27日至2016年8月20日，共五年1852天的能見度情況。

數(shù)據(jù)來源：目前國內(nèi)已有較多的第三方氣象信息提供商，但大多數(shù)據(jù)不夠完善，尤其是能見度歷史信息無法獲取，而利用爬蟲抓取數(shù)據(jù)有取值區(qū)間靈活、可獲取信息廣泛等優(yōu)點(diǎn)。

數(shù)據(jù)源：www.wuderground.com。

信息處理：利用Python腳本對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單數(shù)據(jù)清洗。

數(shù)據(jù)分析：利用Excel、Spss對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

數(shù)據(jù)展示：利用Matplotlib和Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。

3 能見度變化規(guī)律與分級

能見度是一項(xiàng)反映空氣透明度的指標(biāo)，能見度的定義為具有正常視力的人在當(dāng)時(shí)的天氣條件下能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)出目標(biāo)物（黑色、大小適度）的最大水平距離。

3.1 近5年能見度變化規(guī)律

通過數(shù)據(jù)抓取和清洗，1852天的能見度數(shù)據(jù)中有效數(shù)據(jù)共1849個，有效數(shù)據(jù)覆蓋度：從圖1可以看出，從2011年到2016年，能見度的變化從時(shí)間上以一整年為一個周期，共經(jīng)歷了四個完整周期以及單獨(dú)的下降、上升周期。能見度的最大值一般出現(xiàn)在7月份，最小值在12月份，與實(shí)際體驗(yàn)相符（圖1）。

圖1 重慶能見度時(shí)間圖（2011.07.27—2016.08.20）

通過對視線可見距離的頻數(shù)分布分析可以得出，重慶視線能見度基本呈正態(tài)分布，平均值是6.68km，標(biāo)準(zhǔn)差為3.47?？梢娋嚯x主要集中在3～10km，全年70%的時(shí)間集中在這一區(qū)間內(nèi)（圖2）。

圖2 重慶能見度頻數(shù)分布直方圖

3.2 能見度分級

3.2.1 相關(guān)研究中對能見度的分級

中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《能見度等級和預(yù)報(bào)》[1]依據(jù)能見度預(yù)報(bào)和服務(wù)的需求，將能見度的等級劃分為0—6，并確定定性用語標(biāo)準(zhǔn)，氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將能見度較差時(shí)（小于2000m）分為四個等級，將能見度較好時(shí)（大于2000m）分為好、一般兩個等級（表1）。

表1 氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中能見度等級范圍

交通運(yùn)輸部門對能見度研究的側(cè)重點(diǎn)不同，對能見度的分級方式也不同。丁峰、劉飛等[2]基于氣象條件的船舶引航風(fēng)險(xiǎn)等級，將能見度對船舶引航的影響等級分為5級：較小、一般、較大、很大、極大，分別對應(yīng)V≥4km、2km＜V≤4km、1km＜V≤2km、0.5km＜V≤1km、V＜0.5km。

吳珂、秦奔奔等[3]在南京市能見度變化趨勢及其影響因素的研究中，將大氣能見度分成1—5個等級：很好、較好、一般、較差、很差，分別對應(yīng)V＞40km、20km＜V≤39.9km、9km＜V≤19.9km、1.9km＜V≤9km、V≤1.9km。

3.2.2 基于視覺分析的能見度分級

眺望者通過視覺觀察獲取客觀事物的光學(xué)信息，發(fā)現(xiàn)事物之間的聯(lián)系，并進(jìn)行觀察定位。由于視覺的這一特性，視覺感覺范圍受視域限制和視距影響。

根據(jù)人眼對不同距離物體的識別觀察能力，可以將視域劃分為近景區(qū)、中景區(qū)、遠(yuǎn)景區(qū)和眺望區(qū)。近景區(qū)是半徑在0～400m的視距范圍內(nèi)的區(qū)域，可觀察到物體細(xì)部；中景區(qū)是半徑在400～1000m的視距范圍內(nèi)的區(qū)域，可觀察到物體的體量、肌理和色彩；遠(yuǎn)景區(qū)是在半徑1000～2000m的視域范圍內(nèi)的區(qū)域，可遠(yuǎn)觀物體的輪廓線；眺望區(qū)是在半徑5000m范圍內(nèi)的區(qū)域，可以遠(yuǎn)觀物體模糊的形象[4]。

人的視力各有不同，正常人的視力，在距離250～270m的范圍內(nèi)時(shí)能看清景物的細(xì)節(jié)輪廓，在大于500m時(shí)，能看到景物的模糊形象，4000m以外的景物不易看清楚。在天氣晴朗時(shí)，一個人可以看到大海的最遠(yuǎn)距離S（單位：km），可用公式S2=16.88h來估算，其中，h是眼睛離海平面的高度（單位：m）。如果一個人站在岸邊，當(dāng)眼睛離海平面的高度是1.5m時(shí)，最遠(yuǎn)可以看到25.32km以外。

綜合以上對能見度分級的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合重慶自身的氣象特征，本研究將能見度分為好、中等、不佳，分別對應(yīng)V＞9km、4km＜V≤9km、V≤4km。能見度V＞4km時(shí)，可以滿足觀看到完整的前景、中景、遠(yuǎn)景、背景區(qū)域，在這種視線條件下適合進(jìn)行眺望類活動。

通過對重慶近五年的能見度分析得出，重慶主城區(qū)能見度在中等（大于4000m）以上的天數(shù)每年能達(dá)到73.5%，近268天，說明適合進(jìn)行眺望活動的時(shí)間較多，眺望景觀的氣候基礎(chǔ)較好。通過分析得出，能見度在7月最高，12月最低，其他月份在兩者之間，能見度極好的情況占全年的23.8%（大于9000m），主要分布在3—5月和6—10月，也就是春夏兩季。視線不佳的時(shí)間（能見度小于4000m）占全年的26.4%，其余49.8%的時(shí)間視線尚可（圖3）。

圖3 重慶能見度散點(diǎn)圖（2011.07.27—2016.08.20）

4 基于能見度的眺望適宜時(shí)間研究

4.1 不同季節(jié)能見度分析

在以上基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對春夏秋冬四季能見度變化規(guī)律和特征進(jìn)行分析研究。

根據(jù)中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氣候季節(jié)劃分》[5]，春季為日平均氣溫或滑動平均氣溫大于等于10℃且小于22℃，夏季為日平均氣溫或滑動平均氣溫大于等于22℃，秋季為日平均氣溫或滑動平均氣溫小于22℃且大于等于10℃，冬季為日平均氣溫或滑動平均氣溫小于10℃。

根據(jù)重慶主城區(qū)近五年溫度變化分布情況（圖4），得出四季的一般分布規(guī)律（圖5），大致以3—5月為春天，6—8月為夏天，9—11月為秋天，12—2月為冬天。

圖4 近五年溫度變化情況

圖5 2015年四季能見度變化情況

選取2015年四季作為研究對象，分析四季的能見度，如表2所示。

表2 2015年四季能見度對比

從2015年的樣本來看，6—8月夏季能見度平均值最高，能見度高數(shù)值也集中出現(xiàn)在這一時(shí)段；春秋兩季能見情況次之，但是將春季與秋季比較，無論是平均值，還是最大值（極好值）、最小值（極差值），春季的情況均較秋季略好，冬季情況最差（圖5）。能見度的最大值一般出現(xiàn)在7月份，最小值出現(xiàn)在12月份。

4.2 溫度與能見度綜合分析

溫度和能見度的周期基本相同，且最大值、最小值出現(xiàn)在同一時(shí)段（圖6）。

圖6 能見度—溫度（2011.07.27—2016.08.20）

不同的是，溫度基本符合三角波，變化較為均勻，而圖3中能見度的曲線隱約呈現(xiàn)凸字形結(jié)構(gòu)。

綜合考慮對眺望活動影響較大的兩個氣象因素：能見度、溫度，結(jié)合重慶的具體氣候特征，較為理想的舒適天氣條件應(yīng)是溫度在18℃～23℃之間，能見度＞9km。將2015年9月至2016年9月區(qū)間段內(nèi)的能見度、溫度數(shù)據(jù)作綜合分析，發(fā)現(xiàn)最適宜進(jìn)行眺望活動的區(qū)間集中在4月至6月，也就是春季和初夏；除此之外10—11月的秋季也有部分時(shí)間（圖7）。

圖7 較為理想的眺望時(shí)間分布（2015.09—2016.09）

除去理想條件，在日常生活中，比較舒適的進(jìn)行眺望活動的條件是溫度為10℃～30℃、能見度＞4km。以2015年9月至2016年9月區(qū)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)為例，可以進(jìn)行眺望活動的時(shí)間在4—7月（春夏兩季的大部分時(shí)間），還有9—11月部分時(shí)間，也就是秋季天氣晴朗的時(shí)間（圖8）。

圖8 比較舒適的眺望時(shí)間分布（2015.09—2016.09）

5 結(jié)論

基于上述能見度數(shù)據(jù)研究，得到關(guān)于主城區(qū)眺望適宜時(shí)間的主要結(jié)論如下：

（1）重慶主城區(qū)能見度在中等（景深大于4000m）以上的天數(shù)每年能達(dá)到73.5%，近268天，可以眺望到完整的前景、中景、遠(yuǎn)景、背景區(qū)域；能見度極好的情況占全年的23.8%（景深大于9000m），主要分布在5—9月，主要集中在夏季?？傮w適合進(jìn)行眺望活動的時(shí)間較多，眺望觀景的氣候基礎(chǔ)較好。

（2）能見度與季節(jié)、溫度變化密切相關(guān)，春夏高、秋冬低。夏季6—8月能見度值最高，其次是春季3—5月；能見度的最大值一般出現(xiàn)在7月，最小值在12月。一些對能見度要求極高的眺望、拍攝活動可安排在7月。

（3）結(jié)合溫度、能見度兩個主要的氣象因素綜合考慮，重慶主城最適宜進(jìn)行眺望活動的時(shí)間是每年的4—6月，最不適宜進(jìn)行眺望活動的時(shí)間是11—2月寒冷的秋冬季節(jié)，以及8—9月的炎熱夏秋季節(jié)。