近年来，随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们越来越注重慢旅游和沉浸式体验，于是星空旅游逐渐成为人们舒缓放松和休闲度假的热门选择。星空旅游是一种以欣赏自然星空为目的，前往特定区域进行游赏的旅游新产业，而游赏地的选取则依赖于当地的自然条件和基础设施（Soleimani et al.，2019）。好的观星地可能比高端观测器材更重要，在极致的观星环境下，即使用肉眼也可以看到星河璀璨。与观星环境相关的气象要素主要包括晴天、大气透明度及视宁度、气温、风速等（刘玉艳，2019；山风，2008），而人类活动造成的光污染也是星空旅游选地的重要依据（郭霞，2017）。研究认为，观星宜选择云量较少、风速较小、大气湍流较弱及透明度较高的地区（张记成，2016；胡平，2017）。福州气象部门结合当地特点，选取月亮亮度、位置等天文参数和海拔地形要素以及空气相对湿度、能见度等气象要素建立星空旅游评价指标体系，并构建观星测算模型（毛小春，2022）。然而，以往相关研究仅聚焦于观星条件，不够系统全面，缺乏对旅游出行体验的评价指标，如风寒指数、温湿指数、着衣指数、人体舒适度指数等这些已广泛用于旅游气候资源评估体系的指标（陶生才等，2016；魏学等，2019；吴昊旻等，2020；朱保美等，2021；白婷等，2022；Mieczzkowski，1985；Terjung，1966）。此外，月亮亮度、位置等天文参数与地理位置密切相关，开展不同地域星空旅游资源评价研究对当地旅游经济发展非常必要。

宁夏位于我国西北地区东部，拥有较丰富的旅游资源（宋小龙等，2022），近年来结合星空旅游资源优势，积极打造特色旅游品牌“星星的故乡”。为深入挖掘宁夏星空旅游气象资源，提升品牌的科技内涵和公信力，推进星空旅游的良好发展，本文综合专家评估法、文献调研法和对比观测法确定宁夏星空旅游气候资源评价指标体系及指标权重，构建星空旅游气候资源评估模型，并利用ArcGIS空间分析技术，开展宁夏星空旅游气候资源适宜度评估，以期为宁夏星空旅游景区的规划设计、星空旅游资源的开发利用提供科学依据。

宁夏地处青藏高原向中部丘陵高原转折过渡地带北端、黄河中上游，黄河流经宁夏中北部，由冲积平原、黄土高原和内蒙古高原地貌组成，地势南高北低，地形以丘陵、平原、山地、沙漠为主，北部有贺兰山，南部有六盘山，辖银川（兴庆区、西夏区、金凤区、灵武市、永宁县和贺兰县）、石嘴山（大武口区、惠农区和平罗县）、吴忠（利通区、红寺堡区、青铜峡市、盐池县和同心县）、固原（原州区、西吉县、隆德县、泾源县和彭阳县）、中卫（沙坡头区、中宁县和海原县）5个地市22个县（区），以行政区为单元大致划分为川区（绿色线以北）和山区（绿色线以南）（图1）。该区为典型的大陆性气候，冬少严寒，夏无酷暑，春暖怡人，秋高气爽，降水少，日照充足，气温年、日较差大。在《国内观星地洞察研究报告》（品橙旅游，2021）中，宁夏沙湖景区、中卫沙漠星星酒店、贺兰山国家森林公园观星宝地入围了“最美观星地”行业口碑榜和专家推荐榜。

所用资料包括：（1）宁夏25个国家气象站（图1）1981—2020年逐日20：00气温、风速、相对湿度、云量、能见度等观测数据；（2）光污染资料为美国国家海洋与大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）的索米国家极轨伙伴卫星（Suomi National Polar-orbiting Partnership，Suomi NPP）探测的2020年逐月无云影响的辐射亮度资料，空间分辨率500 m；（3）欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）2016—2020年逐日02：00、05：00、20：00、23：00再分析资料，空间分辨率0.25°×0.25°，用于视宁度的计算；（4）宁夏及其市（区、县）行政边界，是基于宁夏地理信息公共服务平台官网下载的审图号为宁S（2022）001号的标准地图制作，底图无修改。另外，文中时间均为北京时。

为消除各指标间量纲差异，对影响星空旅游的云量、光污染、能见度、视宁度、人体舒适度等要素进行归一化处理（马蕾等，2020）。与云量、能见度和人体舒适度相反，光污染和视宁度等级越高，越不利于观星；反之，等级越低，越有利于观星。为保证各指标的权重介于0~1之间，按照如下公式进行计算：

式中：Xi'、Xi分别为第i个指标的归一化值和原始值；Ximax、Ximin分别是第i个指标的最大值和最小值。

季节划分：春季3—5月、夏季6—8月、秋季9—11月、冬季12月至次年2月。

综合考虑夜间云量、光污染、能见度、视宁度、人体舒适度各因素对星空旅游的影响，构建星空旅游气候资源评估模型如下：

式中：Y为星空旅游气候资源评估指数；A_i为上述影响因素i的归一化值；wi为影响因子i的权重系数。

采用专家评估法、文献调研法和对比观测法确定各因素权重，在ArcGIS空间分析环境下对星空观赏适宜度进行综合评估，并按照等间距划分为非常适宜、适宜、较适宜、一般适宜、不适宜5个等级。

视宁度是指天文观测目标图像的清晰度，计算公式（胡晓丹，2019；耿丹等，2023）如下：

式中：εFWHM（″）为半高全宽的大气视宁度；λ（m）为光波波长，取值为5×10^-7；h、h₀（km）分别为高度和地面参考高度；Cn2为大气折射率结构常数；L₀（km）为外尺度；M为位势折射率梯度；P_h（hPa）为h处的气压；T_h（K）为h处的气温；γ（K·m^-1）为干空气绝热递减率，取值为9.8×10^-3；S（m·s^-1·km^-1）为水平风垂直切变；U（m·s^-1）为纬向风；V（m·s^-1）为经向风。视宁度等级划分及说明见表1。

人体舒适度是表征人体在某种温、湿、风条件下对大气环境感受到的舒适程度，是旅游资源评价的重要参数（黄鹤楼等，2020）。人体舒适度气象指数（Body Comfort Meteorology Index，BCMI）计算公式（李艳兰和周美丽，2014）如下：

式中：T（℃）为平均气温；RH（%）为相对湿度；v（m·s^-1）为风速。人体舒适度等级划分及说明见表2。

夜间云量较多或阴雨天气（总云量不小于4成）影响观星，晴天（总云量小于等于3成）则有利于观星。利用宁夏1981—2020年逐日20：00的云量观测数据，统计各季节夜间晴天占比空间分布（图2），初步评估宁夏适宜观星的季节和地点。可以看出，宁夏四季夜间晴天占比空间分布总体呈现北多南少的特征。春、夏季夜间[图2（a）、（b）]，宁夏晴天日数占比大致相似，川区大部在50%~60%，晴好天气为46~55 d；山区大部在40%~50%，晴好天气为37~46 d。秋季夜间[图2（c）]，宁夏晴天日数占比川区为60%~80%，晴好天气为55~74 d；山区大部在60%~70%，晴好天气为55~64 d。冬季夜间[图2（d）]，全区晴天日数占比普遍在70%~90%，晴好天气为64~82 d。可见，宁夏夜间晴好天气日数冬季最多，秋季次之，夏季因降水多晴好天气最少，且各季节夜间川区晴好天气均多于山区，这可能与山区降水日数较多有关。

光污染是一种环境污染源，主要包括白亮污染、人工白昼污染和彩光污染。人工白昼污染是指夜幕降临后，商场和酒店上的广告灯、霓虹灯明亮闪烁，令人眼花缭乱，有些强光束甚至直冲云霄，使得夜晚如同白昼一般。人工白昼光污染使得天空太亮，无法看见星星，影响天文观测。根据波特尔暗空分类法，光污染可分为8个等级，等级越高污染越严重（Wahyu et al.，2016）。2020年宁夏四季夜间光污染空间分布（图略）与年光污染（图3）大致相似，各市（县、区）城区光污染较严重，而乡村光污染较轻。其中，银川市城区光污染范围最大，且等级高，其他城区光污染范围小、等级低。

能见度是反映大气透明度的一个指标，夜间能见度越大，大气透明度越高，观星的清晰程度越好，当能见度大于等于20 km时，有利于观测到星座。图4是1981—2020年宁夏四季夜间20：00平均能见度大于等于20 km的日数占比空间分布。可以看出，宁夏夜间能见度总体呈现南高北低的分布特征，夏季最好，秋季次之，春、冬季较差。全区平均能见度大于等于20 km的日数占比夏季夜间普遍在80%以上（74~88 d），秋季夜间大部在70%以上（64~83 d），而春季夜间大部为70%~80%（64~74 d），仅六盘山及东西两侧占比在80%以上（74~90 d）；冬季夜间，平均能见度大于等于20 km的日数占比空间变化较大，尤其川区占比较其他季节偏低，普遍在60%~80%，为54~72 d，而山区大部在80%以上，为72~90 d。需要注意的是，各季节盐池县东南部高海拔区20 km及以上能见度的日数占比最低不足60%，不利于观星。

从图5看出，2016—2020年宁夏春季和夏季（图略）夜间平均视宁度分别为1.95″~1.99″、1.69″~1.78″，均为Ⅰ级，视宁度好；秋季，除中卫市沙坡头区西南部和中宁县南部的视宁度为Ⅰ级（1.99″~2.00″）外，其他地区均为Ⅱ级（2.01″~2.06″）；冬季，全区视宁度均为Ⅱ级（2.40″~2.55″），视宁度较好。

图6是1981—2020年宁夏四季夜间平均人体舒适度等级空间分布。可以看出，春季夜间，川区大部人体舒适度为4级，感觉偏凉，而山区大部人体舒适度为3级，感觉清凉。夏季夜间，全区普遍人体舒适度为5级，感觉舒适，仅在贺兰山和六盘山部分区域等级略低，为3~4级，人体感觉偏凉或清凉。秋季夜间，全区普遍人体舒适度为3级，感觉清凉。冬季夜间人体舒适度的空间分布格局与夏季和秋季相似，但等级有所差别，全区普遍人体舒适度为2级，感觉较冷，尤其贺兰山和六盘山部分区域，不适合观星。上述分析可见，宁夏春季夜间人体舒适度川区和山区存在差异，而其他季节川区和山区无差异，但贺兰山和六盘山四季人体舒适度均最低。

综合考虑夜间云量、光污染、能见度、视宁度、人体舒适度对星空旅游的影响，采用专家评估法、文献调研法和对比观测法相结合，确定上述各影响因子的权重，得到云量（晴天日数占比）、光污染、能见度、视宁度、人体舒适度的权重分别为0.4、0.3、0.1、0.1、0.1；然后，在ArcGIS空间分析环境下，根据公式（3）构建宁夏星空旅游气候适宜度评价模型，并计算气候适宜度指数；最后，利用等间距法对气候适宜度指数进行分级，得到（0.00，0.50]、（0.50，0.57]、（0.57，0.65]、（0.65，0.72]、（0.72，1.00]分别对应不适宜、一般适宜、较适宜、适宜、非常适宜5个等级，实现宁夏星空旅游气候适宜度综合评价。

图7是宁夏四季星空旅游综合气候适宜度等级空间分布。可以看出，春季，全区普遍适宜星空旅游，石嘴山市东部为非常适宜区，一般适宜区和不适宜区范围在四季中最大，分布在各市（县、区）城区；夏季，全区星空旅游适宜度北高南低，川区普遍高于山区，北部的石嘴山市大部、银川与吴忠两市北部、中卫市大部非常适宜星空旅游，南部的吴忠与中卫两市南部及固原市大部适宜星空旅游，而各市（县、区）城区为较适宜和一般适宜区；秋、冬季星空旅游适宜度的空间分布大致相似，石嘴山市北部、中卫市西部和吴忠市东北部非常适宜，其他地区普遍适宜，而各市（县、区）城区为一般适宜区和不适宜区。

综上可见，宁夏夏季非常适宜星空旅游的区域最多，秋、冬季次之，春季非常适宜的区域很少；除春季外，石嘴山中北部、中宁市沙坡头区、吴忠市盐池县东北部均非常适宜星空旅游。此外，四季各市（县、区）城区星空旅游适宜度均低于其他地区，表明人类活动对星空旅游的影响非常不利。

2021年5月22—26日，以北斗七星为观测对象，每日21：00、23：00使用统一型号相机分别在贺兰山气象站、沙湖生态站、黄沙古渡景区、中卫沙漠星星酒店、六盘山气象站进行拍照，筛选收集照片39张；然后，通过专家对照片中星空的清晰度进行评判打分，并与本文构建的宁夏星空旅游气候适宜度评估模型计算结果进行对比。结果发现：专家打分结果与模型评估结果的相关系数达0.8，且通过α=0.01的显著性检验，二者相关性较好，表明本文构建的宁夏星空旅游气候适宜度评估模型技术思路可靠，指标选取及权重设置合理，可为宁夏星空旅游资源重点区域的开发、观星景区的规划设计提供一些思路。

本文利用宁夏气象站常规气象观测数据、欧洲中期天气预报中心再分析资料和美国国家海洋与大气管理局卫星辐射亮度资料，综合考虑云量、光污染、能见度、视宁度、人体舒适度5个方面，构建宁夏星空旅游气候资源适宜度评估模型，并对不同季节星空旅游气候适宜度开展评估。主要结论如下：

（1）宁夏夜间晴天日数占比总体表现北多南少的分布特征，冬季夜间晴天日数最多，秋季次之，夏季最少。

（2）宁夏四季夜间光污染空间分布特征较为相似，各市（县、区）城区光污染较为严重，其中银川市城区光污染范围最大、等级最高，而乡村光污染较弱。

（3）除夏季外，宁夏夜间20 km及以上能见度日数总体呈南高北低的分布特征，各季节山区大部时段20 km及以上能见度占比在80%以上，川区相对较低；夏季能见度最好，秋季次之，春、冬季较差。

（4）宁夏各季节夜间视宁度总体较好，春、夏季为Ⅰ级，视宁度好，秋季（中卫市沙坡头区西南部和中宁县南部除外）和冬季为Ⅱ级，视宁度较好。

（5）除春季外，宁夏夏、秋、冬季夜间人体舒适度空间较一致，夏季普遍为5级（舒适），秋季为3级（清凉），冬季为2级（较冷）；春季夜间人体舒适度川区大部为4级（偏凉），山区大部为3级。

（6）宁夏全年大部地区适宜星空旅游，其中石嘴山市大部、吴忠市东北部、中卫市西部为非常适宜区，而各市（县、区）城区适宜度相对差一些。夏季非常适宜星空旅游的区域最大，秋、冬季次之，春季最小。