地质遗迹是指在地球漫长的历史演化时期，在地质内外营力的作用下，形成、发展并遗留下来的重要地质现象，其反映了地质历史的演化和地球环境的变化，是人类认识地质现象、推测地质环境和演变条件的重要依据^[1-2]。由于地质遗迹的特点决定了其珍贵性和不可再生性，所以保护地质遗迹已成为人类的重要任务。而地质公园建立的重要意义就是能够更加有效地保护地质遗迹。

地质公园是以具有特殊地质科学意义，稀有自然属性、较高美学观赏价值的地质遗迹景观为主体，并融合其它自然景观与人文景观而构成一定规模和分布范围的自然区域^[3]。地质公园的核心任务就是保护地质遗迹，并且在保护遗迹的同时开展科学旅游、普及地球科学知识，促进当地经济、文化和自然资源的可持续发展。因此，地质公园的规划和管理显得尤为重要。以往地质公园的规划和管理通常采用传统的定性法，即研究者和管理者根据自己以往的经验和专业知识而进行分析判断。而基于GIS数据库的建立改变了原有传统的、静态的管理模式，对规划和管理实施定量的评价和分析，实现对地质公园海量数据的高效管理，为地质公园后续的规划、管理和保护提供了科学依据。

基于GIS数据库的建立，一方面可以有效地管理地质公园内的基础数据，另一方面GIS强大的空间分析能力和管理能力，使得公园内的大量数据变为有效的信息，进而有效地辅助地质公园的规划、管理和保护。本文以延庆地质公园为例，从定量或半定量着手，详细地论述了基于GIS数据库的建立对地质公园规划、保护以及市场开发所起到的重要作用。

2  研究区的概况

延庆地质公园位于北京市延庆县西北部，地理坐标为东经115°49'—116°29'，北纬40° 28'—40°45'，东联昌平，西邻松山，北面毗赤城，南至佛峪口。地质公园由两个园区构成一个完整区域，分别为千家店园区和龙庆峡园区，公园总面积381.48km²，其中有两条科学考察路线，西线：野鸭湖—古崖居（古人类居住的崖壁遗址）—松山，南线：八达岭长城—莲花山—四海盆地（如图1）。其公园内主要的地质遗迹为与燕山运动相关的地质遗迹、硅化木化石群、恐龙足迹遗迹、北方岩溶地貌、峡谷等以及丰富的历史文化遗产。

图1  延庆地质公园园区位置图

3  基于GIS数据库在地质公园内的定量应用

3.1  在公园规划中的应用

3.1.1  地质遗迹的评价

地质遗迹的评价是对研究区进行全面的资源评价，进而使得管理者对研究地进行合理的设施配置和管理。地质遗迹评价有定性和定量两种模式，定性评价受人为因素影响颇大，而定量评价则更具有准确性和科学性。基于GIS的地质遗迹评价数据库，主要是采用定量评价法。应用该数据库来对地质遗迹进行评价，首先要确定评价因子和评价模型元数据^[4]（如图2）。

旅游资源的评价是否准确，评价因子的选取是非常重要的。根据延庆地质公园的地质遗迹特点，本文从价值评价因子和条件评价因子着手，对其进行定量评价。其中价值评价因子主要包括：科学价值、美学价值、历史文化价值、稀有性和自然完整性；条件评价因子主要包括：环境优美性、交通状况、安全性、环境容量和可保护性^[5]。

目前，国内外常采用层次分析法对旅游资源进行定量评价。本文的评价模型采用基于层次分析法和罗森伯格—菲什拜因相结合的定量评价模型。首先采用层次分析法模型确定了各评价因子的权重，再利用罗森伯格—菲什拜因模型（式1）来取得综合得分。

在式1中：E为旅游资源综合评价值；Q_i为第i个评价因子权重值；P_i为第i个评价因子的评价等级分值；n为评价因子的数目。

图2    地质遗迹评价数据库

3.1.2  园区的总体规划

    传统的地质公园园区规划存在效率低，难以及时适应当前游客需求的问题，GIS强大空间分析能力，使其不仅可以在计算机上模拟规划，而且随着数据的变化，可以适时的调整其数据、目标和模型，进而实现动态的规划和数据的持续利用，使得资源可以高效地进行配置，避免浪费。

(1) 园区的线路确定

延庆地质公园主要由千家店园区和龙庆峡园区组成。本文以龙庆峡园区为例，阐述GIS数据库在园区线路设计中的定量作用。

近年来，延庆地质公园的旅游者主要以散客为主，游客摆脱了所设计的固定路线，根据自己的喜好、时间等来选取适合自己的旅游线路。一方面，对于游客来讲，他们可以通过GIS数据库来进行不同的线路组合来满足自身需求^[6]；另一方面，管理者根据数据库所提供的游客需求信息，进行定量分析，推出新颖的线路，来吸引游客。

对于游客来讲，基于WebGIS的延庆地质公园数据库的建立，可以使游客能够应用GIS的分析功能，选取自己所需的最短、最佳游览线路。延庆地质公园龙庆峡园区主要分为水上游览、陆上游览，水路结合三大类线路，其中陆上游览包含生态缆车、滑道和电梯等。距离测量是GIS的基本功能之一，在该系统中，可以测量三维场景中两个点之间的三维实际距离，游客可以根据自己的需求来选取最佳游览线路（如图3）。而对于管理者来讲，则可以通过游客选取的线路，来分析游客的需求，再结合资源评价数据库所提供的数据，制定出突显园区主题的几条线路，来满足大众需求。

图3  龙庆峡园区部分景点线路图

(2) 园区的空间分析

利用GIS强大的空间分析能力，可以定量的确定园区与园区之间的界限、公园的优先发展区以及公园的保护区域，为科研人员和公园管理者后续的规划提供了决策依据。

延庆地质公园内的龙庆峡园区和千家店园区具体范围的确定，可采用GIS的叠加功能，在保证遗迹点完整性的情况下，把行政区边界线、土地权边界线等重要的分界线叠加在一起，在有冲突的情况下，以保证遗迹完整性和规划的可行性为原则，进行划分园区的界线。其中在界线确定过程中，如有重要的拐点出现，可用GPS定位来确定拐点坐标^[7]。

对于地质公园来讲，合理的规划，可以发挥其最大作用，使地质公园的各方面效益达到最大化，避免了资源的浪费。基于GIS数据库的建立给予了地质公园空间规划的定量信息，进而确定了地质公园的优先发展区和不同程度的保护区等。首先，采用GIS的拓扑叠加功能，把遗迹点自身的环境因子、影响遗迹点变化的环境因子和遗迹评价因子叠加在一起，之后再结合游客对景区的趋向性，来定量地确定公园的优先发展区。

此外，可以根据数据库的挖掘技术结合GIS的缓冲分析功能，来确定公园的保护区。地质遗迹保护的可能性分为5类（易保护、能保护、可保护、不易、难）^[5]，从延庆地质公园遗迹评价数据库可得到公园的遗迹保护性，主要分为易保护和可保护。之后，通过聚变挖掘技术，对易保护和可保护的地质遗迹分别进行分类，其中分类的指标主要是依据遗迹的评价分值。如：延庆地质公园内的恐龙足迹和硅化木为可保护性质的地质遗迹，而其中恐龙足迹点的总评价分值要比硅化木的总分值要高，则可把其足迹点作为核心保护区。确定了遗迹点的保护区级别后，可利用GIS的缓冲功能（在地图上围绕点、线或面等要素，划分出一定宽度的“影响带”）确定园区的保护区域^[8]。

(2)  服务设施的建立

对公园内服务设施配置的分析，主要是依据GIS的空间分析能力，对园区进行视线和视域分析。视线分析是判断三维表面上任意点之间的通性，视域分析是指一个或者多个观察点，基于一定的高度，提取一定范围的区域^[9]。利用该功能可以确定园区的观景台或者是灯光的布置。而对于园区内其他服务设施的选址，主要是把选址所需考虑的各因素空间化，利用GIS数据库的叠加分析功能来布置景区中的植被、小径、凉亭等。与传统法相比较，这样的景区空间配置更加合理化，定量化，可以满足游客的需求，达到吸引游客的目的。

3.2  在公园保护中的应用

地质公园的保护是建立公园的必要环节，也是其重要组成部分。地质公园环境安全数据库，可为管理者保护地质公园提供重要的信息服务。在环境安全数据库中，可以利用GIS对园区环境容量进行高效率的计算，确保及时地控制游客数量，避免游客过多对园区环境造成一定的破坏；此外，在该数据库中，GIS也可以对影响园区的多种环境因素进行动态监测，并且把影响遗迹点的看似不相关的数据结合起来，找出其中的关系，使得管理者更易发现资源是否发生变化以及其变化的趋势，进而及时采取相应的保护措施。因此GIS数据库的建立，可以合理的保护地质遗迹，实现地质公园的可持续发展。

3.2.1  环境容量的确定

环境容量是指对一个景点或景区环境不产生永久性破坏的前提下，其环境空间所能接纳的旅游者数量^[10]。如果管理者只是不断的追求经济利益而忽视园区的环境破坏以及游客对环境的消极态度，必然会导致公园存在的价值消失。因此，管理者必须要了解公园各方面的环境容量（生态容量、空间环境容量、服务环境容量和社会环境容量），以便能够及时采取相应的保护措施。此外，由于环境容量具有时效性，而采用传统的手工处理方法来满足该特性是非常困难的，但是，基于GIS数据库的建立可以很好的解决此问题，并且可以提供更为准确的处理结果。

环境容量数据库的建立，首先要确立所需环境容量的类别，从延庆地质公园地域条件、景区特点以及民风民俗来考虑，本文环境类别主要分为生态容量、空间环境容量和服务环境容量^[11-13]。确定了容量类别之后，需要选取各个容量类别所需的计算模型（如图5）。生态环境容量的大小决定于它的3个分量，即水环境、大气环境和对固体废弃物的容量（式2）；空间环境容量，本文采用面积法（式3），即以面积为限制性因子的计算模型，适用于游人游览的面状空间；服务环境容量所采用的计算模型遵循李比西最低因子定律（式4）。

C3=min(CW,CA,CS)..................................................................................式2

式中，CW、CA、CS分别代表水环境容量、大气环境容量、产生固体废弃物的容量；

C = (S /a) * D..............................................................................................式3

式中，C为日环境容量(人次)，S为可游览面积(平方米)，a为每位游人占有的合理面积(平方米)，D为周转率，计算方法是：D =景点开放时间/游完景点所需时间；

Ci=min(DEBC1,DEBC2,…,DEBCi,…)....................................................式4

式中DEBCi=SSi/DDi，Ci为旅游服务管理容量(人/天)，DEBCi为第i种经济要素形成的经济容量，SSi为第i种要素的日供给量，DDi为第i种要素的人均日需求量。根据国内旅游研究的实践，一般取宾馆床位、水资源供给、电力供给、交通运载4个要素。

图5  环境容量数据库

3.2.2  动态监测管理

在地质公园的保护过程中，监测管理是必不可少的一个环节。通过对园区多种指标的动态监测，可以绘制出多个参数的波动曲线图，分析多个参数之间的内在联系以及其相互影响性，实现了对这些参数的定量分析和预测。其中，对公园地理环境的连续监测，可以统计出各环境指标，进而可以根据各环境指标的变化情况分析景区的灾害风险^[14]，为管理者预防和改善环境提供了科学依据。

本文以延庆地质公园科考路线（西线）中的野鸭湖湿地景区为例，分析了动态监测水环境对保护景区所起的定量作用。通常，造成水污染的主要原因是水体富营养化和水面污染物的存在，因此，要对水环境中的水面污染物以及磷、氮元素含量实施动态监测。监测之后，把所得到的监测数据存储在GIS数据库中，再利用GIS的统计分析功能，进行数据类型分析、趋势预测以及相关性分析等，进而使管理者能够为保护水环境提供及时的防护措施。

3.3  在公园市场开发中的应用

 旅游市场的预测和分析在市场开发与规划中起着非常重要的作用。传统的市场分析和预测大多数由景区人员进行，这必然会导致效率或精确率较低的问题存在。而基于GIS数据库中的旅游市场统计分析系统可以高效率地分析数据和预测旅游的相关信息。

旅游市场现状的分析是考察市场发育态势的重要途径，也是旅游市场预测的基础依据。在市场统计分析系统中，根据游客输入的各种信息可分析景区的接待人数、酒店的出租率以及游客的逗留时间等。此外，根据公园内监测系统所提供的有效数据，系统也可分析游客的流动方向以及其喜好类型。比如，延庆地质公园龙庆峡园区内，数据库系统统计分析了监测系统所产生的数据，了解到游客大多集中在金刚寺和神仙院附近。这样管理者就可以在游客密集度较大的地区，合适地设置休息地、售货摊和垃圾箱，避免人流量过大而破坏了景区。

对旅游市场发展趋势进行预测，可以有效指导规划者进行市场细分，进而选出适宜的目标市场。预测的方法有定性预测、推理预测和定量预测^[15]，而数据库子系统主要是采用定量模型来预测市场发展趋势。本文以延庆县为例，采用时间序列预测法模型，来预测延庆县的旅游发展情况。如表2，已知延庆县2009—2011年旅游营业收入情况，用最小平方法配合直线方程来预测2012年延庆的旅游营业收入（文中保留有效三位数）。

表2  延庆旅游收入预测模型

                                              （数据来源：延庆统计信息网）

    由表中数据可知，196000，=2，136000，预测2012年的旅游营业收入：n=3，X=3，因此：Y=a+bX=+()X=85700(万元)，也就是预测出延庆县2012年旅游营业收入约85700万元。

对旅游市场的预测分析，主要是根据数据库中所提供的元数据，结合所需要的不同计算模型，来预测旅游市场所需的各方面情况，进而为管理者和规划者提供科学的决策依据，实现市场的可持续发展。

4  小结

    本文以延庆地质公园为例，详细地阐述了基于GIS数据库的建立在地质公园规划、保护、市场开发中的定量应用。在公园建设中，GIS数据库不仅可以减少人为因素的干扰，提高公园建设规划的精度，而且为地质公园的保护和管理提供了科学依据。GIS数据库所存储和管理大量的数据，可以为地质公园各方面的建设提供定量依据，而本文仅仅分析了其三方面的定量应用，后续更深入的研究还有待今后进行。

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