西南三省一市山地地貌基本類型提取與分析

汪朝霞 ，李月臣

（1.重慶師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院；2.重慶師范大學(xué)三峽生態(tài)環(huán)境遙感研究所；3.重慶師范大學(xué)重慶市高校GIS應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401331）

地貌對人類活動有著重要的影響，與人類的生產(chǎn)生活、社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境等緊密相關(guān)。以前，人們提取地貌類型信息主要靠人力資源，分析地形圖并到野外實(shí)地勘查，這個方法雖然精確，但是效率低且消耗巨大的人力以及物力。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們開始基于數(shù)字高程模型、遙感影像等數(shù)據(jù)源利用遙感解譯的方法提取地貌類型信息。例如，李炳元等根據(jù)不同的海拔高度和相對高差組合，將全國劃分為28個基本地貌類型[1]；陳慶濤等人通過解譯遙感TM圖像完成川東地區(qū)地貌類型圖的繪制工作[2]；閭國年等人從地貌學(xué)的角度出發(fā)，利用GIS技術(shù)來提取不同的特征地貌[3]。以上研究對地貌的定量分析有很大的促進(jìn)作用，地貌的定量研究主要是以數(shù)字高程模型作為區(qū)域地面高程的數(shù)字表示，以此進(jìn)行地形要素的提取與分析，是一種獲取地表信息的有效手段，這對人們的生產(chǎn)生活具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義?；诖耍狙芯恳晕髂先∫皇袨檠芯繀^(qū)，基于SRTM-DEM數(shù)據(jù)對西南三省一市的地貌特征進(jìn)行提取與分析，采用李炳元等制定的最新中國地貌類型劃分指標(biāo)對西南三省一市地貌進(jìn)行類型劃分，以期為西南三省一市人口、經(jīng)濟(jì)的相關(guān)研究提供數(shù)據(jù)支持。

1 數(shù)據(jù)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

西南三省一市包括四川、貴州、云南三省和重慶市。緯度大致介于北緯21°～35°，幅員面積11.28×105km2，人口約1.6億。區(qū)內(nèi)河流縱橫，峽谷廣布，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，冬暖夏熱，無霜期長，氣候濕潤。地勢起伏較大，地形復(fù)雜多樣，地跨全國一、二階梯，地貌類型豐富，主要為高原和山地，喀斯特地貌廣泛分布。良好的地勢條件，孕育了該區(qū)豐厚的自然資源，對西南片區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

1.2 研究方法

1.2.1 地貌類型劃分

本研究采取的分類方法是基于專家知識的決策樹分類法。利用SRTM-DEM提取的西南三省一市數(shù)字高程模型（90 m×90 m），分別提取研究區(qū)的高程和地形起伏度模型，參考李炳元等人的地貌類型劃分方法，分別對高程要素和地形起伏度要素進(jìn)行分級，再利用基于專家知識的決策樹分類進(jìn)行研究區(qū)地貌類型的提取，得到研究區(qū)地貌類型分類結(jié)果。

根據(jù)李炳元等人制定的中國地貌類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)高程分為五個等級，低海拔（＜1 000 m）、中海拔（1 000～2 000 m）、高中海拔（2 000～4 000 m）、高海拔（4 000～6 000 m）、極高海拔（＞6 000 m）；將地形起伏度分為六個等級，平原（＜20 m）、臺地（20～30 m）、丘陵（30～200 m）、小起伏山（200～500 m）、中起伏山（500～1 000 m）、大起伏山（1 000～2 500 m）。地貌劃分結(jié)果如表1所示。

表1 研究區(qū)內(nèi)基本地貌類型

1.2.2 海拔高度

利用原始數(shù)據(jù)SRTM-DEM，根據(jù)李炳元等制定的中國地貌基本類型劃分指標(biāo)，將高程分為低海拔（＜1 000 m）、中海拔（1 000～2 000 m）、高中海拔（2 000～4 000 m）、高海拔（4 000～6 000 m）、極高海拔（＞6 000 m），共五個級別。

1.2.3 地形起伏度

地形起伏度是指一個特定區(qū)域內(nèi)的相對高差。從定義可以看出，隨著“一個特定的區(qū)域”的增大，地形起伏度必然會增加。所以，確定這個特定區(qū)域的大小是計(jì)算地形起伏度的關(guān)鍵。依據(jù)張偉等人基于DEM的中國地形起伏度適宜計(jì)算尺度研究，本文選擇4.72 km2作為地形起伏度適宜計(jì)算尺度[4-6]。本研究采用窗口分析法來計(jì)算地形起伏度，其計(jì)算公式為[7-8]：

式中，LERi指以第i個柵格為中心的窗口內(nèi)的相對高差值；Emax、Emin分別為該窗口內(nèi)的最大高程和最小高程值。

地形起伏度是地貌類型劃分的一個重要指標(biāo)，研究區(qū)內(nèi)地形起伏的變化范圍是0～2 238 m，按照李炳元等人制定的地形起伏度劃分標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)地形起伏度分為平原（＜20 m）、臺地（20～30 m）、丘陵（30～200 m）、小起伏山地（200～500 m）、中起伏山地（500～1 000 m）、大起伏山地（1 000～2 500 m），共六個級別。

1.3 數(shù)據(jù)源

本文使用的高程數(shù)據(jù)SRTM-DEM，來自地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/），分辨率為90 m×90 m，利用ENVI5.1軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、拼接、裁剪等預(yù)處理后，得到西南三省一市數(shù)字高程模型。然后，進(jìn)一步提取西南三省一市的海拔、地形起伏度等要素信息[9-11]。

1.3.1 海拔高度

圖1為高程分級結(jié)果，由圖1可以看出，西南地區(qū)高程空間分布總體呈西高東低的趨勢，平原、臺地、丘陵主要分布在東北部和東部，中山和高中山主要分布在南部和西南部，高山和極高山集中分布在研究區(qū)西北部。

1.3.2 地形起伏度

圖2為地形起伏度分級結(jié)果，由圖2可以看出研究區(qū)內(nèi)地勢起伏，西北部較大，東北部地勢相對平緩，多為平原、臺地、丘陵地形，南部,以小起伏山和中起伏山為主。整體呈西陡東緩的趨勢，西部地勢起伏較大，東部地勢起伏則相對平緩。

圖1 西南三省一市高程

2 結(jié)果與分析

2.1 地貌類型劃分

考慮到研究區(qū)地形復(fù)雜，本文按照高程和地形起伏度兩個指標(biāo)來進(jìn)行西南三省一市的地貌類型劃分。按照高程和地形起伏度兩個指標(biāo)來進(jìn)行西南三省一市的地貌類型劃分。根據(jù)高程劃分等級和地形起伏度劃分等級的組合，將西南三省一市的地貌類型共分為26類，劃分結(jié)果如圖3所示。

圖2 西南三省一市地形起伏度

圖3 西南三省一市地貌類型劃分結(jié)果

表2 西南三省一市平原面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

各省市地貌類型面積統(tǒng)計(jì)如表2～表7所示，其中數(shù)值單位均為km2。由此可知，整個西南三省一市分布最為廣泛的是小起伏山地，面積約493 296.90 km2，占研究區(qū)總面積的40.79%；其次是中起伏山地，面積約431 692.02 km2，占研究區(qū)總面積的35.69%；兩者面積之和占整個研究區(qū)的3/4。這兩種地貌在云南省和四川省分布較廣，小起伏山地在云南省的占地面積約179 008.32 km2；中起伏山地在四川省的占地面積約215 546.32 km2。丘陵面積約187 180.00 km2，占研究區(qū)總面積的15.48%；大起伏山地面積約82 630.78 km2，占研究區(qū)總面積的6.83%；而平原和臺地的分布最少，面積為9 837.01 km2和4 784.90 km2，分別占研究區(qū)總面積的0.81%和0.40%。

表3 西南三省一市臺地面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表4 西南三省一市丘陵面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表5 西南三省一市小起伏山地面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表6 西南三省一市中起伏山地面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表7 西南三省一市大起伏山地面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 各省市地貌類型劃分

2.2.1 四川省地貌類型劃分

四川省地貌類型較為豐富，包含研究區(qū)所有的26種地貌類型。四川省分布最廣泛的為中起伏山地，占其總面積的40.42%；其次為小起伏山地，占比27.96%；再次是丘陵和大起伏山地，占比分別為18.63%和10.84%；分布最少的是平原和臺地，所占比率分別為1.46%和0.69%。

2.2.2 云南省地貌類型劃分

云南省擁有全部的26種地貌類型，地貌類型豐富，分布最廣的是小起伏山地和中起伏山地，占比分別為44.78%和39.53%，兩者面積之和占整個云南省的4/5；其次是丘陵和大起伏山地，占比為9.55%和5.45%；分布最少的平原和臺地，兩者面積之和僅占云南省總面積的0.69%。

2.2.3 貴州省地貌類型劃分

貴州省地貌沒有云南省和四川省地貌類型豐富，只涵蓋了16種地貌類型。其中小起伏山地占地面積最廣，占比為67.33%，占整個貴州省總面積的3/5；其次為丘陵和中起伏山地，占比分別為15.60%和16.94%；而平原、臺地和大起伏山地的分布極少，三者總面積之和占貴州省面積的0.12%，幾乎可忽略不計(jì)。可見貴州省的地貌類型較為單一，多為丘陵、小起伏山地和中起伏山地。

2.2.4 重慶市地貌類型劃分

重慶市地貌類型也較為單一，僅包含16種地貌類型。占地面積最廣的是小起伏山地，占重慶市總面積的44.12%；其次為丘陵和中起伏山地，分別占重慶市總面積的22.87%和29.49%；而平原、臺地和大起伏山地分布則較少，占比分別為0.05%、0.36%和3.11%。

3 結(jié)論

利用SRTM-DEM數(shù)據(jù)提取西南三省一市地區(qū)地貌形態(tài)，研究結(jié)果表明，西南三省一市小起伏山地和中起伏山地分布最為廣泛，總體地形西高東低，極高海拔以及高海拔多分布在西北部，即四川省境內(nèi)；而地形起伏大較大的地區(qū)為西部和北部，主要分布在四川、云南，其他省市的地形則較為平緩。

研究區(qū)地貌類型復(fù)雜多樣，包括低海拔平原、小起伏山地、大起伏山地共26類。四川省地貌類型以中起伏山地為主，主要分布在其西部和東北部；云南省地貌類型分布最廣的是小起伏山地，多分布于南部和東北部；貴州省地貌類型面積占比最大的是小起伏山地，集中分布在西部以及中部；重慶市地貌類型分布最廣泛的也是小起伏山地，主要分布在中部以及東南部。若能改變計(jì)算地形起伏度時的適宜尺度，將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，將會得到更加客觀的結(jié)果，這也是筆者進(jìn)一步的研究方向。