貴州省土地利用分布的地形特征

姚勇

摘要：地形對土地利用分布具有重要限制作用，科學(xué)認識土地利用的地形特征，可為區(qū)域社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供支持。以土地利用和DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用統(tǒng)計分析和疊加分析方法，對貴州省1995-2015年土地利用分布地形特征進行分析，研究表明：不同海拔范圍、坡度范圍和坡向范圍，建設(shè)用地均表現(xiàn)為增加特征，且增速最高，增量較大。草地均表現(xiàn)為減少特征，減少面積最大。耕地和林地變化在不同地形表現(xiàn)不一。耕地增加主要集中在海拔<=1000m范圍，而減少集中分布在海拔1000-2000m范圍和坡度為平坡的區(qū)域。林地減少集中在海拔<=1000m范圍和平坡、緩坡區(qū)域，陽坡減少量也較大，而增加主要集中在海拔>=2000m范圍和其他坡度、坡向范圍。

Abstract： Topography has an important restrictive effect on the distribution of land use. Scientific understanding the topographic features of land use can provide support for the coordinated development of regional socio-economic and ecological environment. Based on the land use and DEM （Digital Elevation Model） data， and using statistical analysis and overlay analysis methods， the terrain characteristics of land use distribution in Guizhou Province from 1995 to 2015 were analyzed. The study showed that： at different altitudes， slopes， and aspects， the construction land showed an increasing characteristics， with the highest growth rate and a large increase. The grassland were characterized by a reduction， with the largest reduction area. Farmland and forest land were changed vary in different terrains. The increase of farmland was mainly concentration in the range of altitude <=1000m， while the decrease was concentrated in the area of altitude 1000-20000m and the flat slopes area. The reduction of forest land was concentrated in the area of altitude <=1000m， flat slopes and gentle slopes， the decreased of the sun aspect was also larger， while the increase was mainly concentrated in the range of altitude >=2000m and other slopes and aspects.

關(guān)鍵詞：土地利用;地形;統(tǒng)計分析

Key words： land use;topography;statistical analysis

中圖分類號：F301.24? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）20-0209-03

0? 引言

改革開放四十多年來，我國經(jīng)濟社會經(jīng)歷了快速發(fā)展過程，其中土地利用快速變化過程是這一歷程的直觀反映[1-2]。土地利用是人類根據(jù)自身需求對土地進行利用的方式，與人類關(guān)系密不可分。開展土地利用變化研究，對于科學(xué)認識人類活動本身及其對生態(tài)環(huán)境造成的影響具有重要意義[3-4]。地形因素是自然地理的主要要素，對人類活動具有一定的限制作用[5-6]，如人類活動較為密集的區(qū)域主要集中在平原地區(qū)。而高海拔地區(qū)、坡度陡峭地區(qū)等人類活動受到明顯限制[7-8]，如青藏高原地勢平坦但海拔較高，不適宜人類生存。已有研究在區(qū)域尺度開展了土地利用及植被指數(shù)地形分布特征的內(nèi)容[9-11]，但在貴州省范圍開展此類研究較少。鑒于貴州省以山地地貌為主，開展土地利用的地形分布限制研究，可為省域單元土地資源科學(xué)利用提供支撐。

1? 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 研究區(qū)

貴州省位于中國西南部，與重慶市、湖南省、廣西壯族自治區(qū)、云南省和四川省相鄰。地理坐標介于103°39'46.2''E-109°33'34.4''E和24°37'51.5''N-29°12'42.7''N之間，省域土地面積18.63×104km2。貴州省下設(shè)9個地市級行政區(qū)，分別是遵義市、銅仁市、黔東南苗族侗族自治州（黔東南州）、黔南布依族苗族自治州（黔南州）、貴陽市、安順市、黔西南布依族苗族自治州（黔西南州）、六盤水和畢節(jié)市。貴州省屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，溫差較小，冬暖夏涼;海拔介于147-2889m之間，地貌類型多樣，以高原、山地為主，地勢西高東低。貴州省處于長江水系與珠江水系的中間地帶，河流由西部、中部向北部、東部和南部分流。植被類型以亞熱帶常綠闊葉林為主，植被覆蓋度較高（圖1）。

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1.2 數(shù)據(jù)來源

①土地利用數(shù)據(jù)：來自歐空局發(fā)布的1995年和2015年300m分辨率土地覆蓋數(shù)據(jù)（http：//maps.elie.ucl.ac.be/CCI/viewer/），該數(shù)據(jù)采用聯(lián)合國土地覆蓋分類系統(tǒng)。數(shù)據(jù)預(yù)處理時，對土地利用覆蓋分類系統(tǒng)進行合并處理，最終得到包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地6大類的土地利用數(shù)據(jù)。②貴州省矢量邊界數(shù)據(jù)。來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn）。③DEM（Digital Elevation Model）數(shù)據(jù)：覆蓋研究區(qū)范圍的90m分辨率DEM數(shù)據(jù)，下載自地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/）。

1.3 研究方法

本研究采用的研究方法包括統(tǒng)計分析方法、疊加分析方法等，具體方法可參考文獻[12-13]。

2? 結(jié)果分析

2.1 土地利用海拔分布特征

貴州省海拔介于147-2889m之間，按照1000m間隔對海拔分為3個范圍：<=1000m、1000-2000m、>=2000m。統(tǒng)計不同海拔范圍內(nèi)土地利用及其1995-2015年變化情況，結(jié)果見表1。

貴州省海拔<=1000m、1000-2000m、>=2000m范圍土地面積比例分別占省域總面積的45.97%、49.19%和4.85%。由表1可知，貴州省1995-2015年海拔2000m以下土地利用類型以耕地、林地和草地為主，其中耕地所占比例最高，<=1000m范圍耕地占比達到52.55%，1000-2000m范圍占比為43.70%。隨著海拔升高，<=1000m范圍和1000-2000m范圍內(nèi)，耕地和林地所占比例下降，草地比例上升，由6.90%升高至21.61%。至海拔>=2000m范圍時，土地利用結(jié)構(gòu)仍以耕地、林地和草地為主，但草地所占比例升至最高，達到53.74%，耕地所占比例降至最低，林地比例仍持續(xù)下降，但占比仍較高。

變化量和變化速率方面，1995-2015年，海拔<=1000m范圍內(nèi)土地利用變化劇烈，其中耕地和建設(shè)用地增加，分別增加367.11km2和266.04km2，林地和草地面積減少，分別減少363.69km2和289.17km2;變化速率方面已建設(shè)用地增速最高，達到348.58%。海拔1000-2000m范圍內(nèi)，耕地和草地面積減少，分別減少117.63km2和489.24km2，林地和建設(shè)用地面積增加，分別增加183.60km2和419.67km2;增速上仍以建設(shè)用地增速最高，達到422.76%。海拔>=2000m范圍耕地、林地和建設(shè)用地均為增加，但以林地增加面積最高，達到234.81km2，草地面積減少最大，達到339.48km2;建設(shè)用地增量雖小，但增速很大，達到650.00%（表1）。

2.2 土地利用坡度分布特征

基于90m分辨率DEM提取的貴州省坡度介于0-70.12°之間，將坡度劃分為0-5°（平坡）、>5-15°（緩坡）、>15-25°（斜坡）、>25-35°（陡坡）、>35-45°（急坡）、>45°（險坡）共6個范圍。分別統(tǒng)計不同坡度范圍內(nèi)土地利用及其1995-2015年變化情況，結(jié)果見表2。

貴州省1995-2015年不同坡度范圍面積占省域總面積的比例分別為16.54%（平坡）、44.66%（緩坡）、28.76%（斜坡）、8.61%（陡坡）、1.29（急坡）和0.13%（險坡），可見坡度分布以緩坡為主，平坡、緩坡和斜坡三者之和達到89.96%。

從平均占比來看，耕地、林地和草地是所有坡度范圍的主要土地利用類型，其中平坡區(qū)域以耕地占比最高，達到62.46%，林地和草地次之;緩坡區(qū)域以平坡區(qū)域相同，耕地占比最高，達到49.16%，林地和草地次之;斜坡區(qū)域以林地占比最高，達到46.00%，耕地和草地次之;陡坡、急坡和險坡區(qū)域也以林地為主，占比分別為54.02%、55.45%和54.23%，耕地和草地占比次之（表2）。

從變化量和變化率來看，平坡區(qū)域耕地、林地和草地均為減少，減少量分別達到176.31km2、44.28km2和288.09km2，建設(shè)用地增加507.87km2，增速最快，達到254.02%。緩坡區(qū)域耕地和建設(shè)用地均為增加，分別增加288.09km2和170.55km2，林地和草地減少，分別減少19.35km2和446.85km2，建設(shè)用地增速最快，達到554.09%。斜坡區(qū)域耕地、林地和建設(shè)用地均為增加，其中耕地增量最大，達到195.93km2，建設(shè)用地增速最快，達到588.00%，草地減少量最大，達到273.15km2。陡坡、急坡和險坡區(qū)域因所占省域面積比例較小，其耕地、林地、草地和建設(shè)用地的變化量均較小，其中耕地、林地均表現(xiàn)為增加，建設(shè)用地除險坡區(qū)域外，在陡坡和急坡也有少量增加。草地均為減少，減少量隨坡度增加遞減（表2）。

2.3 土地利用坡向分布特征

坡向數(shù)值介于-1-360°之間，將其劃分為-1-0°（平坡）、>0-45°（315-360°）（陰坡）、>45-135°（225-315°）（半陽坡）、>135-225°（陽坡）共4個范圍。分別統(tǒng)計不同坡向范圍內(nèi)土地利用及其1995-2015年變化情況，結(jié)果見表3。

貴州省1995-2015年不同坡向范圍占比分別為0.44%（平坡）、25.47%（陰坡）、47.58%（半陽坡）和26.51%（陽坡）。從占比來看，所有坡向區(qū)域均以耕地、林地和草地為主，其中耕地占比最高，林地和草地次之。從平坡、陰坡、半陽坡到陽坡，耕地所占比例持續(xù)升高，林地所占比例先升后降，草地所占比例變動較?。ū?）。從變化量和變化速率來看，平坡坡向區(qū)域，所有土地利用類型面積變量較小，其中建設(shè)用地增速最高，達到371.43%。陰坡坡向區(qū)域，草地減少量最大，達到352.35km2，林地和建設(shè)用地增量最大，分別達到152.37km2和148.23km2，以建設(shè)用地增速最快，達到397.83%。半陽坡坡向區(qū)域，草地減少量最大，達到516.87km2，建設(shè)用地、耕地增量最大，分別達到367.90km2和154.53km2，建設(shè)用地增速仍保持最快，達到367.90%。陽坡坡向區(qū)域草地減少量最為最大，達到239.67km2，其次為林地，減少117.99km2;建設(shè)用地增量最大，達到207.72km2，耕地次之，為144.90km2，建設(shè)用地增速最快（表3）。

3? 結(jié)論

①貴州省1995-2015年土地利用隨海拔的分布特征表現(xiàn)為不同海拔范圍建設(shè)用地均為增加，草地均為減少，建設(shè)用地增速最高，草地減少總量最大。耕地增加主要集中在<=1000m范圍，而減少集中在1000-2000m范圍，林地在<=1000m范圍減少量與1000m以上區(qū)域的增加量基本相當(dāng)，>=2000m范圍是林地的主要增加區(qū)域。②隨著坡度增加，耕地占比逐步下降，林地占比穩(wěn)步上升。建設(shè)用地增量遞減，但增速仍保持最高;草地持續(xù)減少，在緩坡區(qū)域減少量達到最高;耕地除在平坡區(qū)域表現(xiàn)為減少外，在其他所有坡度區(qū)域均表現(xiàn)為增加。林地在平坡和緩坡區(qū)域表現(xiàn)為減少外，在其他坡度區(qū)域均表現(xiàn)為增加。③所有坡向區(qū)域耕地占比最高，林地和草地次之。不同坡向范圍，建設(shè)用地均為增加，且增速最高，增量較大;耕地均為增加，陽坡坡向范圍增量最大;林地在陽坡范圍減少面積最大;草地在所有坡向上均表現(xiàn)為減少，且減少量最大。

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