基于DEM的重慶市北碚區(qū)土地利用格局地形分布特征分析

王娜娜 唐慶 吳強建中

摘 要：以研究區(qū)DEM與2015年土地利用矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，對影響土地利用格局地形分異的坡度、高程因子進行提取與分析。結(jié)果表明：北碚區(qū)地形坡度在0～59.4626°范圍變化，且土地利用景觀面積隨坡度的增加呈大體增加趨勢；高程變幅為200～1250m，但土地利用景觀主要分布在300～500m、500～1000m，地形以山地、丘陵為主。研究區(qū)土地利用景觀類型空間分布較為復雜，但應注重適宜坡度和海拔下未利用地的合理開發(fā)程度。通過對北碚區(qū)坡度、高程因子下的土地利用格局空間分異特征的分析，為北碚區(qū)合理利用土地資源提供科學指導。

關(guān)鍵詞：DEM；地形因子；地形分析；土地利用格局

中圖分類號 F301.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）15-0076-03

地形因子是地形信息的直接表達，對地形因子的定量分析有助于理解復雜的地表過程。目前，隨著GIS空間分析技術(shù)的不斷發(fā)展，利用DEM定量提取各種地形因子成為了獲取區(qū)域地形信息的關(guān)鍵技術(shù)手段。另外，地形對景觀結(jié)構(gòu)和空間格局的分布具有重要影響，不僅為其形成提供基礎(chǔ)，地形空間特征也影響著各類景觀的演變過程[1]，尤其是在以人類活動占主體的土地利用景觀中，地形條件決定了大尺度景觀空間分布的格局[2]。目前，大多數(shù)研究僅以單一地形因子對土地利用景觀分布特點進行分析[3，4]，而隨著研究區(qū)以土壤侵蝕為主的土地退化等環(huán)境問題日趨嚴重，針對地形信息定量分析且與土地利用景觀格局相結(jié)合的研究也亟待深入。為此，本研究以重慶市北碚區(qū)為對象，運用GIS空間分析方法，基于DEM提取坡度、高程基本地形因子，定量分析該區(qū)地形信息，并在此基礎(chǔ)上研究地形與土地利用景觀空間格局分布的特征，以期為區(qū)域內(nèi)水土保持與土地資源的合理利用提供科學指導。

1 研究區(qū)概況

北碚區(qū)地處東經(jīng)106°18′14″～106°56′53″，北緯29°39′10″～30°3′53″，位于四川盆地以東，隸屬重慶市，嘉陵江自西北向東南橫穿而過。全區(qū)面積753.67km2，地勢南高北低，中部較凹。屬亞熱帶濕潤季風氣候，年均氣溫18℃，降水量1138mm，無霜期長。受地質(zhì)地貌條件的影響，該區(qū)域地質(zhì)災害頻繁，主要有滑坡、危巖崩塌、泥石流、地裂帶等。由于降水充沛，坡面水流匯集也造成嚴重的地表侵蝕。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與預處理 本研究分別采用來自地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站提供的ASTER-GDEM數(shù)據(jù)與地理國情監(jiān)測云平臺提供的北碚區(qū)2015年土地利用矢量數(shù)據(jù)。其中，研究區(qū)DEM空間分辨率為30m×30m，空間參考為WGS_1984_UTM_Zone_48N。將獲取的DEM數(shù)據(jù)在ArcGIS10.2中進行拼接，用1∶400萬北碚區(qū)矢量邊界去裁剪拼接后的DEM數(shù)據(jù)，獲得北碚區(qū)DEM原始數(shù)據(jù)；另外，對土地利用矢量數(shù)據(jù)進行坐標轉(zhuǎn)換，使其與研究區(qū)DEM坐標保持一致。

2.2 疊加分析 疊加分析是ArcGIS中重要的分析工具，是常用來提取地理事物空間隱含信息的方法之一[5]。本文采用基于柵格數(shù)據(jù)的疊加分析，前提是通過對北碚區(qū)土地利用矢量數(shù)據(jù)的柵格轉(zhuǎn)換處理，與其高程、坡度地形分布圖疊加，分析得到不同地形因子影響下土地利用格局的分異特征。

3 地形信息提取與結(jié)果分析

獲取地形信息的前提是利用已有的DEM提取出由高程點構(gòu)成的格網(wǎng)，并用ArcGIS空間分析的方法進行分類，之后利用已有的分析工具計算所需要的地形因子[6]。本文借助ArcGIS平臺，基于DEM提取與研究區(qū)土地利用景觀空間格局分布密切相關(guān)的坡度、高程因子，用重分類工具進行分級顯示后，通過統(tǒng)計地形因子不同級別面積的百分比來展開分析。

3.1 坡度特征分析 坡度反映局部坡面在空間尺度的傾斜程度，是制約土地生產(chǎn)力空間布局的重要因子[7]?？稍贏rcGIS10.2中利用“3DAnalyst-RasterSurface-Slope”工具提取。北碚區(qū)坡度總變幅為0～59.4626°，利用主觀分級法將坡度分為6級。由表1可知，隨坡度增加，北碚區(qū)土地利用景觀面積也大體呈增加趨勢，以8～15°、15～25°、>35°分布最為集中。坡度越大，侵蝕速度越快，地質(zhì)災害發(fā)生的可能性越大。

4 土地利用空間格局地形分布特征

在地形分析的基礎(chǔ)上，利用研究區(qū)2015年的土地利用景觀格局圖分別與其坡度、高程分布圖進行空間疊加、鏈接分析，以此構(gòu)建研究區(qū)土地利用景觀格局在坡度與高程上的分布系列。

4.1 土地利用格局坡度分布特征 根據(jù)北碚區(qū)坡度分級特征對其土地利用景觀格局進行分區(qū)統(tǒng)計，結(jié)果表明：研究區(qū)水田、農(nóng)村居民點集中分布在0～5°內(nèi)，占整個坡度帶面積的比例分別為56.27%、40.82%；而旱地超過50%分布在坡度較大的區(qū)域，在今后的開發(fā)利用過程中，建議將其部分用于水土保持林的建設(shè)；未利用地主要分布在8～15°內(nèi)，可作一定程度的開發(fā)；建設(shè)用地與部分林地也分布在該坡度范圍內(nèi)，說明該區(qū)域受到人類活動的頻繁干擾。

4.2 土地利用格局垂直分布特征 圖2顯示了研究區(qū)內(nèi)土地利用景觀類型分布與海拔高度之間的關(guān)系：其中，絕大多數(shù)水田、旱地、水域、建設(shè)用地均分布在海拔500m以下；林地和草地大部分分布在500～1000m，但有58.86%的覆蓋度較低的草地和部分林地分布在高海拔區(qū)域，而在該區(qū)域內(nèi)，其他景觀類型分布極少。未利用地50%以上分布在500～1000m，開發(fā)潛力較大。北碚區(qū)水域面積均分布在500m以下，主要是因為嘉陵江縱貫全境，境內(nèi)還包括其他大小河流20余條。

5 結(jié)論與討論

采用DEM數(shù)據(jù)對研究區(qū)坡度和高程地形信息進行提取和分析，并利用研究區(qū)2015年土地利用景觀格局圖分別疊加其坡度和高程圖，構(gòu)建出研究區(qū)土地利用景觀在坡度與高程上的分布系列，探究北碚區(qū)土地利用空間格局的地形分布特征。

（1）北碚區(qū)坡度總變幅為0～59.4626°，土地利用景觀面積隨坡度的增加大體呈增加趨勢。坡度越大，土壤侵蝕、搬運速度越快，這成為北碚區(qū)易發(fā)生地質(zhì)災害（滑坡、危巖崩塌、泥石流）的主要原因。分析高程可知，北碚區(qū)土地利用景觀主要分布在300～500m、500～1000m，說明北碚區(qū)整體的地形分布以低山、丘陵為主。

（2）對北碚區(qū)景觀格局的坡度、高程分區(qū)統(tǒng)計表明，研究區(qū)土地利用景觀格局分布較為復雜，未來對土地資源利用應側(cè)重于對未利用地的開發(fā)和保護。

（3）地形對景觀格局的影響是綜合性的，本研究僅選取2個基本地形因子與土地利用景觀進行疊加分析，具有一定的片面性，若對多種地形因子進行分類分析，將更深入反映北碚區(qū)的地形信息。

參考文獻

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（責編：張宏民）