西南山區(qū)地形起伏度與經濟發(fā)展水平空間集聚特征分析

楊梅 吳映梅

摘 要：以云南省90 m分辨率的SRTM DEM為源數(shù)據，分析云南省地形起伏度的分布特征.篩選構建空間自相關模型，探究云南省縣域經濟發(fā)展水平的時空演變格局.結果表明：云南省地形起伏度的最佳分析窗口大小為11×11;地形起伏度由西北向東南梯度遞減，與海拔關系密切，兩者存在線性關系;地形起伏度與經濟發(fā)展水平呈顯著空間負相關關系，呈高—低，低—高，高—高，低—低四類空間分布集聚，其中高—低水平區(qū)集中在云南省西部，低—高水平區(qū)集中在云南省中部.

關鍵詞：地形起伏度;空間集聚;云南省

[中圖分類號]P208 ? [文獻標志碼]A

Abstract：Based on the SRTM DEM of 90 m resolution in Yunnan Province，and analyze the distribution characteristics of the Relief Degree of Land Surface in Yunnan Province.Through the spatial autocorrelation model，the spatial and temporal evolution pattern of county economic development level in Yunnan Province is discussed.The results show that： The optimal analysis window size of the Relief Degree of Land Surface of Yunnan Province under SRTM DEM source data of 90 m resolution is 11×11;The Relief Degree of Land Surface decreases from the northwest to the southeast，and is closely related to the altitude.There is a linear relationship between the two，The Relief Degree of Land Surface has a significant spatial negative correlation with the economic development level，which is high-low，low-high，high- high， low-low four types of spatial distribution，of which high-low horizontal areas are concentrated in the western part of Yunnan Province，and low-high level areas are concentrated in the central part of Yunnan Province.

Key words：the relief degree of land surface;spatial agglomeration;Yunnan Province

地形起伏度是影響山區(qū)經濟發(fā)展的重要地形因子.西南地區(qū)是我國垂直梯度分異與地表割裂程度最為明顯的地區(qū)之一，受地理環(huán)境、歷史沿革和社會人文多樣等條件影響，經濟相對東部平原地區(qū)欠發(fā)達.[1]云南省位于我國西南邊陲，區(qū)域內高差懸殊，地貌類型復雜多樣，山區(qū)面積占其土地面積的94%，是西南山區(qū)的典型代表.地形起伏度綜合表征區(qū)域海拔與地面割裂程度，影響區(qū)域社會經濟發(fā)展、人口分布和交通布局.已有研究多從國家層面[2]的大尺度和地區(qū)層面的小尺度[3-5]展開，研究區(qū)多以經濟發(fā)達[6-8]的行政單元為主，對大中尺度的欠發(fā)達區(qū)域[9]研究較少.研究方法上普遍采用以擬合曲線為主的回歸分析[10-12]，忽略了空間異質性與依賴性.本文以90 m分辨率的SRTM DEM數(shù)據為基礎，利用ArcGIS中的柵格計算器提取各縣域平均地形起伏度，使用自然斷點法對其分級，通過全域空間自相關、局域空間自相關、局域空間自相關分布及顯著性檢驗，研究各縣區(qū)經濟發(fā)展水平的時空演變格局.

1 研究區(qū)概況

云南省位于中國西南邊陲，與川、藏、黔等省市自治區(qū)相鄰，與緬甸、越南、老撾3個國家交界，轄區(qū)面積39 Wkm2，居中國第8位.地勢西高東低，西北方向多海拔3 000 m及以上的山脈，東南方向以低山、渾圓丘陵和壩子為主，東西海拔差值達到6 000多米，高低懸殊.地形復雜，山是主要特征，在山區(qū)、丘陵、高原和大壩上有多種類型的地貌.境內河流眾多，年徑流量達到200 km3，三倍于黃河，且河流落差都很大，蘊藏有巨大的水能資源.氣候復雜多樣，區(qū)域季節(jié)降水呈現(xiàn)出極不均勻的分布特征，年均降水在1 100 mm左右，部分南部地區(qū)降雨量達到1 600 mm以上.云南省有129個縣級行政單元，截至2017年底，有人口4 800.5萬人，GDP 16 376.34億元.

2 數(shù)據來源與研究方法

2.1 數(shù)據來源

采用基本格網單位為90 m×90 m的云南省SRTM DEM數(shù)據和云南省縣域2007-2017年社會經濟發(fā)展數(shù)據.SRTM DEM數(shù)據下載平臺為地理空間數(shù)據云，grid網格格式，坐標投影為WGS_1984_Albers.縣域2007-2017年社會經濟數(shù)據來源于《云南統(tǒng)計年鑒》《云南科技統(tǒng)計年鑒》《中華人民共和國分縣市人口統(tǒng)計資料》與各地區(qū)統(tǒng)計公報.

2.2 研究方法與模型設定

2.2.1 地形起伏度的提取

確定最佳分析窗口 分析窗口范圍設置合理與否影響著區(qū)域地形起伏度的提取效果.以SRTM DEM數(shù)據為基礎，通過ArcGIS空間分析模塊中的Neighborhood Statistics及Raster calculator完成窗口分析.采用矩形窗口提取地形起伏度，按3×3，5×5，7×7，…，35×35（步距為2）的窗口大小依次移動，提取分析窗口范圍內高程的MAXMUM和MINIMUM，計算高程差[MAXMUM—MINIMUM].[MAXMUM—MINIMUM]即對應分析窗口下的地形起伏度值.高程差隨空間分析領域的擴展而增大，即不同尺度、地形與不同數(shù)據類型下的分析窗口亦不同.將分析窗口面積與平均起伏度值進行相關分析，得到擬合曲線y=0.966 6 x0.4 063，R2=0.985 7，圖1.擬合效果良好.曲線上存在唯一一個平均高差增幅由陡變緩的拐點，該點所對應的面積既為筆者尋找的最佳分析窗口.為避免目視判斷冪數(shù)擬合曲線拐點所產生的誤差，研究選用均值變點法求證該點.[13]

3 地形起伏度的分布規(guī)律

以縣域為研究單元，將各縣域平均地形起伏度用GIS軟件中自然間段分級法進行劃分.參考地貌制圖規(guī)范中的基本形態(tài)劃分，將云南省地形起伏度劃分為高水平區(qū)（6.4 134～8.6 313）、較高水平區(qū)（5.0 538～6.4 134）、中水平區(qū)（3.8 761～5.0 538）、較低水平區(qū)（2.4 215～3.8 761）和低水平區(qū)（1.1 586～2.4 215）5個級別（圖3），并對各類型區(qū)進行統(tǒng)計分析.

高水平區(qū)包括香格里拉、德欽和貢山等8個區(qū)縣，平均海拔2 785 m，占云南省面積的10.88%.該類區(qū)縣多位于橫斷山區(qū)，地貌類型為高山峽谷，地表割裂程度大.較高水平區(qū)包含騰沖、魯?shù)?、會澤?2個區(qū)縣，平均海拔2 011 m，占云南省面積的19.99%.該類區(qū)縣多處于山間河谷地形區(qū)，地表割裂程度較高水平區(qū)低，落差較小.中水平區(qū)包括大關、彝良、施甸等38個區(qū)縣，平均海拔1 686 m，占云南省面積的28.76%.較低水平區(qū)包括祥云、開遠、彌勒等40個區(qū)縣，平均海拔為1 548 m，占云南省面積的32.20%.低水平區(qū)包括西山、盤龍、五華等21個區(qū)縣，平均海拔1 785 m，占云南省面積的8.17%，該類區(qū)縣地勢較平坦，大部分縣區(qū)經濟發(fā)展較好.

縣域平均地形起伏度與平均海拔均呈現(xiàn)出從西北向東南逐漸降低的趨勢.為使二者間的關系更清晰，對其進行回歸分析，確定聯(lián)立方程式（圖2）.如圖2所示，二者為線性關系，R2=0.339 4，且通過了5%的顯著性檢驗，相互關系可用公式表達為：y=161.9x-870.46.整體上，地形起伏度隨平均海拔的增加而增大，平均海拔高的區(qū)域地形起伏度也較高，平均海拔低的區(qū)域地形起伏度也較小.局部區(qū)域，如云南省西南部與南部部分低海拔水平地區(qū)由于受到瀾滄江、元江等河流侵蝕切割作用的影響，地形起伏度較大.真實地反映出云南省以山區(qū)為主且復雜多樣的地形地貌特征，影響著云南省縣域經濟的空間分布格局.

4 地形起伏度對經濟發(fā)展水平的空間集聚特征分析

4.1 全域空間自相關

使用Geoda軟件計算結果表明，2007年和2017年地形起伏度與經濟發(fā)展水平雙變量空間自相關Moran's I值分別為-0.251，-0.264，均通過P<0.05檢驗，說明云南省地形起伏度與經濟發(fā)展水平呈負相關，即地形起伏度大，經濟發(fā)展水平低;地形起伏度小，經濟發(fā)展水平高.從圖3看，2007與2017年，觀測點大多均勻落在第Ⅱ、Ⅳ象限，而落在第Ⅰ、Ⅲ象限的點較少，表明地形起伏度與經濟發(fā)展水平更多地呈高低、低高聚集趨勢，即地形起伏度大，經濟發(fā)展水平較低的單元與周圍同樣地形起伏度大，經濟發(fā)展水平較低的單元發(fā)生聚集，而地形起伏度小—經濟發(fā)展水平較高的單元也與周圍地形起伏度小—經濟發(fā)展水平較高的單元發(fā)生聚集.

4.2 局域空間自相關

縣域地形起伏度與縣域經濟發(fā)展水平呈顯著空間負相關關系，呈現(xiàn)出高—低，低—高，高—高，低—低四類集聚區(qū).其中高地形起伏度—低經濟發(fā)展水平區(qū)集中在云南省西部，低地形起伏度—高經濟發(fā)展水平區(qū)集中在云南省中部.2007到2017年，地形起伏度與經濟發(fā)展水平空間分布關系發(fā)生較大變化：高低聚集的縣區(qū)數(shù)量保持12個，低高聚集縣區(qū)數(shù)量由18個變到19個，高高聚集保持1個不變.臨滄、保山、紅河的一些縣區(qū)由不顯著變?yōu)楦叩途奂?，五華區(qū)由不顯著變?yōu)榈透呔奂?地形起伏度與經濟發(fā)展水平之間的關系有高—低、低—高、高—高、低—低四種類型：

高—低型 相對于周圍地區(qū)，地形起伏度較大、經濟發(fā)展水平較低的區(qū)域，分布在迪慶、怒江、麗江的部分縣區(qū).這些地區(qū)平均地形起伏度在200 m以上，農業(yè)占有相當大的比重，第一產業(yè)產值占比多在25%左右，但因地形起伏度大，可利用土地較少，且多禁止開發(fā)區(qū)，土地開發(fā)利用多受阻，農業(yè)發(fā)展受限.區(qū)域內有多著名旅游景點，有豐富的旅游資源，旅游開發(fā)潛力大，因自然條件惡劣、區(qū)位條件差、交通不便等因素嚴重阻礙了區(qū)域經濟發(fā)展.

低—高型 地形起伏度較小、經濟水平較高的區(qū)域，分布在昆明市及其附近.這些地區(qū)地處成都平原，平均地形起伏度在50 m左右，地形起伏度小，自然條件優(yōu)越，鐵路公路密集成網，交通發(fā)達，人口密集，為云南省經濟核心地區(qū).

高—高型 地形起伏度較大、經濟發(fā)展水平較高的區(qū)域，分布于武定縣、祿勸區(qū)、易門縣、尋甸縣.武定縣、祿勸區(qū)屬于楚雄州，境內鐵礦等礦產資源豐富，第二產業(yè)產值占比在40%以上，工業(yè)發(fā)達.尋甸縣是昆明市的組成部分，易門縣緊鄰昆明市區(qū)，受市區(qū)輻射帶動作用強，這些地區(qū)地形起伏度雖較大，但因自然資源或地理位置優(yōu)勢，經濟水平較高.

低—低型 地形起伏度較小、經濟發(fā)展水平較低的區(qū)域，分布于孟連縣、西盟縣、瀾滄縣、江城縣.孟連縣第一產業(yè)產值占比在30%以上，農業(yè)比重過大，第二產業(yè)產值不足30%，工業(yè)不發(fā)達，加之其地理位置較差，交通不便，人口較少，因而雖地形起伏度小但經濟水平仍較低.瀾滄縣成為低—低型的主要原因是人口基數(shù)大.該類地區(qū)2017年GDP均在60億元以上，生產總值并不低，其與地形起伏度的空間關系也表現(xiàn)為不顯著型，但該類地區(qū)年末常住人口均超過35萬人，人口基數(shù)龐大，導致其人均GDP僅1.5萬元左右，低于云南省平均水平3.4萬元，這也側面說明了該類地區(qū)還沒有充分發(fā)揮地形優(yōu)勢，經濟不夠發(fā)達.[15]

5 結論及啟示

研究以分辨率為90 m×90 m的SRTM DEM為源數(shù)據，Arcgis 10.2為主要平臺進行數(shù)據處理，采用領域分析法，提取云南省特定分析窗口下的地形起伏度，采用均值變點法，確定云南省地形起伏度最佳分析窗口，分析最佳分析窗口下地形起伏度的分布特點，進而探究云南省地形起伏度對經濟發(fā)展水平空間集聚的影響，得出以下結論：

（1）以云南省為代表的西南山區(qū)地形起伏度的最佳分析窗口大小為11×11（分辨率為90 m×90 m的SRTM DEM源數(shù)據）.

（2）平均地形起伏度和平均海拔存在線性關系，R2=0.3 394.總體上有高海拔、高地形、低海拔、低地形;局部低海拔地區(qū)受河流切割作用影響，地形起伏度也較大.反映出云南省以山區(qū)為主，且地形地貌復雜多樣的特征，影響著云南省縣域經濟發(fā)展的時空分布格局.

（3）地形起伏度與經濟發(fā)展水平呈顯著空間相關關系，空間分布上主要呈現(xiàn)出高—低、低—高、高—高、低—低四類集聚區(qū)，其中高地形起伏度—低經濟發(fā)展水平區(qū)集中在云南省西部;低地形起伏度—高經濟發(fā)展水平區(qū)集中在云南省中部.

（4）不同地域地形起伏度和經濟發(fā)展有差異，因此，區(qū)域未來發(fā)展應因地制宜.麗江、迪慶、怒江等地區(qū)地形起伏度大，區(qū)域內旅游資源豐富，但自然環(huán)境承載力較差，不適宜大量人口集聚，人口發(fā)展不是主要任務，未來應著力于改善交通條件，努力提高經濟水平.昆明市無論是從GDP還是人均GDP上看均是經濟發(fā)達地區(qū)，未來在發(fā)展自身的基礎上還應充分發(fā)揮帶頭作用，帶動周邊地區(qū)乃至全省的經濟發(fā)展.瀾滄縣、永德縣等地人口基數(shù)相對較大，未來應適當控制人口增長，努力提高經濟水平.昭通、文山等雖然受地理環(huán)境資源等因素影響，但地形對經濟發(fā)展水平無顯著影響.這些城市依賴于水電、礦產或旅游業(yè)的發(fā)展，未來應在優(yōu)勢產業(yè)的基礎上發(fā)展其他產業(yè)，促進經濟全面發(fā)展.地形是一個綜合的自然要素，地形起伏度僅是地形特征的一個派生，未來可以從高度、坡度、坡向等多地形特征深入探討地形與經濟的關系.

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編輯：琳莉