基于能见度的重庆中心城区眺望适宜时间研究

2021-11-26李璐彭瑶玲肖卓尔

重庆建筑 2021年11期

李璐，彭瑶玲，肖卓尔

（重庆市规划设计研究院，重庆 401147）

1 研究背景

重庆中心城区位于最典型的褶皱山地，是著名的“山城、江城”。登高远眺，观赏山、水、城相依相融的独特景观，是市民与游客领略重庆“山水之城”特色的重要方式。重庆市于2015年编制了《重庆主城区山系、绿系、水系管控规划》，并在“山系保护与利用”篇章中，首次提出了“城市风光眺望系统”，规划了32处风光眺望点、46处城市内部眺望点以及22条眺望点之间的视线通廊，并对风光眺望点、城市内部眺望点提出了相应的景观管控要求。为保障规划意图得以实现，开展了“山地城市眺望点景观控制方法研究——以重庆主城区为例”的研究，本文基于对影响山地城市眺望的自然条件子课题，研究其中最重要的气象要素——能见度对眺望活动的影响。眺望活动是一项基于视觉感官的景观观赏活动，不可避免要受到空气透明度，即能见度等气象因素的影响。因此，研究能见度及其季节变化趋势，有利于人们更好地掌握能见度变化的规律，根据能见度情况安排与眺望相关的出行活动。

2 研究方法

本文利用网络公开数据，获取重庆能见度的历史信息，通过寻找其变化特征，结合与之相关的温度等气象因素加以综合研究。

研究时段：本文主要研究重庆主城区从2011年7月27日至2016年8月20日，共五年1852天的能见度情况。

数据来源：目前国内已有较多的第三方气象信息提供商，但大多数据不够完善，尤其是能见度历史信息无法获取，而利用爬虫抓取数据有取值区间灵活、可获取信息广泛等优点。

数据源：www.wuderground.com。

信息处理：利用Python脚本对数据进行简单数据清洗。

数据分析：利用Excel、Spss对数据进行分析。

数据展示：利用Matplotlib和Excel对数据进行可视化。

3 能见度变化规律与分级

能见度是一项反映空气透明度的指标，能见度的定义为具有正常视力的人在当时的天气条件下能够从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离。

3.1 近5年能见度变化规律

通过数据抓取和清洗，1852天的能见度数据中有效数据共1849个，有效数据覆盖度：从图1可以看出，从2011年到2016年，能见度的变化从时间上以一整年为一个周期，共经历了四个完整周期以及单独的下降、上升周期。能见度的最大值一般出现在7月份，最小值在12月份，与实际体验相符（图1）。

图1 重庆能见度时间图（2011.07.27—2016.08.20）

通过对视线可见距离的频数分布分析可以得出，重庆视线能见度基本呈正态分布，平均值是6.68km，标准差为3.47。可见距离主要集中在3～10km，全年70%的时间集中在这一区间内（图2）。

图2 重庆能见度频数分布直方图

3.2 能见度分级

3.2.1 相关研究中对能见度的分级

中华人民共和国气象行业标准《能见度等级和预报》[1]依据能见度预报和服务的需求，将能见度的等级划分为0—6，并确定定性用语标准，气象行业标准将能见度较差时（小于2000m）分为四个等级，将能见度较好时（大于2000m）分为好、一般两个等级（表1）。

表1 气象行业标准中能见度等级范围

交通运输部门对能见度研究的侧重点不同，对能见度的分级方式也不同。丁峰、刘飞等[2]基于气象条件的船舶引航风险等级，将能见度对船舶引航的影响等级分为5级：较小、一般、较大、很大、极大，分别对应V≥4km、2km＜V≤4km、1km＜V≤2km、0.5km＜V≤1km、V＜0.5km。

吴珂、秦奔奔等[3]在南京市能见度变化趋势及其影响因素的研究中，将大气能见度分成1—5个等级：很好、较好、一般、较差、很差，分别对应V＞40km、20km＜V≤39.9km、9km＜V≤19.9km、1.9km＜V≤9km、V≤1.9km。

3.2.2 基于视觉分析的能见度分级

眺望者通过视觉观察获取客观事物的光学信息，发现事物之间的联系，并进行观察定位。由于视觉的这一特性，视觉感觉范围受视域限制和视距影响。

根据人眼对不同距离物体的识别观察能力，可以将视域划分为近景区、中景区、远景区和眺望区。近景区是半径在0～400m的视距范围内的区域，可观察到物体细部；中景区是半径在400～1000m的视距范围内的区域，可观察到物体的体量、肌理和色彩；远景区是在半径1000～2000m的视域范围内的区域，可远观物体的轮廓线；眺望区是在半径5000m范围内的区域，可以远观物体模糊的形象[4]。

人的视力各有不同，正常人的视力，在距离250～270m的范围内时能看清景物的细节轮廓，在大于500m时，能看到景物的模糊形象，4000m以外的景物不易看清楚。在天气晴朗时，一个人可以看到大海的最远距离S（单位：km），可用公式S2=16.88h来估算，其中，h是眼睛离海平面的高度（单位：m）。如果一个人站在岸边，当眼睛离海平面的高度是1.5m时，最远可以看到25.32km以外。

综合以上对能见度分级的标准，结合重庆自身的气象特征，本研究将能见度分为好、中等、不佳，分别对应V＞9km、4km＜V≤9km、V≤4km。能见度V＞4km时，可以满足观看到完整的前景、中景、远景、背景区域，在这种视线条件下适合进行眺望类活动。

通过对重庆近五年的能见度分析得出，重庆主城区能见度在中等（大于4000m）以上的天数每年能达到73.5%，近268天，说明适合进行眺望活动的时间较多，眺望景观的气候基础较好。通过分析得出，能见度在7月最高，12月最低，其他月份在两者之间，能见度极好的情况占全年的23.8%（大于9000m），主要分布在3—5月和6—10月，也就是春夏两季。视线不佳的时间（能见度小于4000m）占全年的26.4%，其余49.8%的时间视线尚可（图3）。

图3 重庆能见度散点图（2011.07.27—2016.08.20）

4 基于能见度的眺望适宜时间研究

4.1 不同季节能见度分析

在以上基础上，进一步对春夏秋冬四季能见度变化规律和特征进行分析研究。

根据中华人民共和国气象行业标准《气候季节划分》[5]，春季为日平均气温或滑动平均气温大于等于10℃且小于22℃，夏季为日平均气温或滑动平均气温大于等于22℃，秋季为日平均气温或滑动平均气温小于22℃且大于等于10℃，冬季为日平均气温或滑动平均气温小于10℃。

根据重庆主城区近五年温度变化分布情况（图4），得出四季的一般分布规律（图5），大致以3—5月为春天，6—8月为夏天，9—11月为秋天，12—2月为冬天。

图4 近五年温度变化情况

图5 2015年四季能见度变化情况

选取2015年四季作为研究对象，分析四季的能见度，如表2所示。

表2 2015年四季能见度对比

从2015年的样本来看，6—8月夏季能见度平均值最高，能见度高数值也集中出现在这一时段；春秋两季能见情况次之，但是将春季与秋季比较，无论是平均值，还是最大值（极好值）、最小值（极差值），春季的情况均较秋季略好，冬季情况最差（图5）。能见度的最大值一般出现在7月份，最小值出现在12月份。

4.2 温度与能见度综合分析

温度和能见度的周期基本相同，且最大值、最小值出现在同一时段（图6）。

图6 能见度—温度（2011.07.27—2016.08.20）

不同的是，温度基本符合三角波，变化较为均匀，而图3中能见度的曲线隐约呈现凸字形结构。

综合考虑对眺望活动影响较大的两个气象因素：能见度、温度，结合重庆的具体气候特征，较为理想的舒适天气条件应是温度在18℃～23℃之间，能见度＞9km。将2015年9月至2016年9月区间段内的能见度、温度数据作综合分析，发现最适宜进行眺望活动的区间集中在4月至6月，也就是春季和初夏；除此之外10—11月的秋季也有部分时间（图7）。