新疆北部地区城市发展趋势研究

2016-10-21拜合提亚尔·阿布力米提

安徽农业科学 2016年4期

拜合提亚尔·阿布力米提

摘要根据ETM+和DEM 等遥感影像数据，运用ENVI5.1软件对ETM+遥感影像进行拼接裁剪，生成江州区遥感影像图，运用ArcGIS10.2对DEM数据进行裁剪，得到江州区DEM数据，提取广西崇左市江州区坡度、坡向、地形起伏度、地貌高程、植被指数等基本地理特征信息，并对地理特征信息进行分析和应用，为广西北部湾经济区崇左市的农业规划、水土流失、地质灾害、资源开发、土壤侵蚀等相关研究提供多方面的空间信息参考。

关键词江州区；地理特征提取；遥感影像；专题图；分析应用

中图分类号S127；P208文献标识码A文章编号0517-6611（2016）04-297-04

Extraction and Analytical Application of Geographic Feature Information Based on GIS

—A Case of Jiangzhou District in Chongzuo City

LU Wen， ZHOU Youyou， HU Baoqing （College of Resources and Environment， Guangxi Teachers Education University， Key Laboratory of Beibu Gulf Environmental Evolution and Resources Utilization， Nanning， Guangxi 530001）

AbstractAccording to the remote sensing image data of ETM+， DEM and so on， automatically clipping and spelling of ETM+ remotesensing image was carried out by ENVI5.1 software， so as to generate remotesensing image of Jiangzhou District.DEM data were clipped by ArcGIS10.2 to obtain DEM data of Jiangzhou District.Basic geographic information in Jiangzhou District of Chongzuo City was extracted， such as the slope direction， gradient， terrain elevation and vegetation index.Geographic feature information was analyzed and applied， which provides spatial information references for relevant researches of agricultural planning， water and soil loss， geological disaster， resources development and soil erosion in Chongzuo City.

Key wordsJiangzhou District； Geographic feature information； Remote sensing image； Thematic map； Analytical application

當今世界“3S”技术的快速发展一方面可以获取丰富实时的环境数据，另一方面为人们研究生态脆弱性、灾害分布特征、自然以及经济区划等各方面问题提供了操作平台。邢京磊等[1]以云南省会泽县为例，基于ETM+、ASTER、DEM等遥感影像数据，运用ArcGIS、ERDAS等遥感软件提取了研究区的植被、地形、坡度坡向等一系列地理特征信息；周爱霞等[2]通过解译同源不同时期卫星遥感影像数据，应用GIS对空间数据和属性数据的有效管理和分析，阐述了大宁河流域土地利用/覆盖变化及其影响因素。笔者以崇左市江州区为例，利用ArcGIS和ENVI软件来提取和分析该区的坡度、坡向、地形起伏度、地貌高程、植被指数等基本地理特征信息，并生成相关专题图件，为广西北部湾经济区江州区的城镇发展、农业规划、资源开发、灾害预测及治理等提供指导性建议。

1研究区概况

崇左市位于广西壮族自治区西南部，北回归线以南，原为南宁地区公署的一部分，于2003年8月6日正式挂牌成立。崇左市面向东南亚，背靠大西南，东及东南部接南宁市、钦州市，北邻百色市，辖江州区和扶绥、大新、天等、龙州、宁明5个县，代管县级市凭祥市。江州区是崇左市唯一的城区，面积2 901 km2，地处107°6′23″～107°47′33″E、22°9′34″～22°5′18″N，居左江中上游，水陆交通便利，是桂西南交通枢纽和商品集散地。东接扶绥，南邻宁明，西连龙州，西北靠大新，北毗隆安湘桂铁路南（宁）凭（祥）路横穿过市区及3个乡镇。

研究区遥感影像和DEM数据见图1。江州区地势南北高，中东部低，由西北向东南倾斜。北部有西大明山和小明山，两大明山的主峰位于东北部，是区内的最高峰，海拔 1 071.2 m；南部有十万大山的余脉，横穿江州；西部是石灰岩地区，分布有喀斯特地貌，景色优美；中东部是丘陵小平原。左江从西南向东北，斜穿江州区中部，形成河谷阶地。区内的主要河流是左江河，大大小小的河流有14条，总流域面积为4 028 km2。年平均气温为21.0～22.3 ℃，年平均降雨量1 150 mm，年日照时数1 634.4 h。

2地理特征信息提取与分析

2.1坡度坡向

2.1.1专题图输出。坡度是指水平面与局部地表之间夹角的正切值，是最重要的地形因子之一，坡度的测量和坡度分级的确定对于阐明地貌成因、判断山坡稳定性和地貌发育阶段，以及指导土地利用等均具有重要的意义。坡度专题图输出是利用ArcGIS10.2中的3D Analyst—表面分析—坡度命令完成，结果见图2。

坡向表示的是高度变化比例最大值的方向，影像地面光热资源的分配，并决定地表径流流向。坡向专题图是通过ArcGIS10.2中的3D Analyst—表面分析—坡向命令来实现的，结果见图3。

2.1.2坡度坡向分析应用。坡度坡向是地形特征分析和可视化的基本要素，在流域单元、景觀单元和形态测量的研究中颇显重要。坡度与坡向的不同，会对土地利用/覆盖变化[2]、土壤养分[3]、景观格局[4]等方面产生较大影响。

根据坡度统计结果得出，江州区坡度分布范围为0°～71°，但相对集中于0°～17°范围内，其中小于10°的坡度主要是城镇和耕地的分布区，分布面积最广，主要集中于江州区周围城镇以及左州、驮卢和新和等地。坡度10°～25°主要为缓坡和斜坡，耕地面积较少，是水土流失的主要地区，土壤养分缺乏，应该根据实际情况加大植树造林和水土保持工作力度。坡度大于25°的地区主要分布着高山，如位于北部的西大明山。国内外相关研究表明，坡度越大的地区水土流失、地质灾害也相对比较严重，所以应加强该地区的灾害监测。

根据坡向统计结果得出，江州区相对比较平坦的面积很少；东南坡以及南坡所占面积大，北坡、东北坡以及西北坡所占面积稍小于南坡、东南坡，说明该地区地表光热资源相对均衡，地表径流分配比较理想，河流流向与地形构造一致。坡向不同，水热条件各异，在自然状态下，阴坡水热条件变化比阳坡小，导致岩石风化崩解速度缓慢，地表径流对坡面物质冲刷侵蚀作用较弱，土壤发育较为充分[3]。

2.2地形起伏度

2.2.1专题图输出。地形起伏度是指在所指定的分析区域内多有栅格中最大高程与最小高程的差。在区域性研究中，地形起伏度可以直观地反映地形起伏特征，同时也可以反映研究区水土流失的土壤侵蚀特征。江州区地形起伏度专题图的制作时通过ArcGIS中的Spatial Analysis工具对DEM数据进行邻域统计，确定本区域内最大高程与最小高程，然后通过栅格计算器得到江州区地形起伏度专题图（图4）。

2.2.2地形起伏度分析应用。随着DEM数据库的建立以及计算机的应用，对区域地形起伏度的研究日渐增多。地形起伏度在地质环境评价，水土流失定量分析[5]，农村劳动力格局以及人口分布[6-7]，土壤侵蚀敏感性评价等方面得到了广泛应用。

由图4可知，江州区的起伏度为0～202 m，根据徐汉明等[8]的中国地势起伏度等级系列，可以将江州区的起伏度划分为4个等级：平坦起伏（0～20 m）、微起伏（20～75 m）、小起伏（75～200 m）、中起伏（200～600 m）。从图4可以看出，平坦起伏、微起伏主要分布在江州区的南部和西部，东北部也有一小部分；小起伏、中起伏主要分布在东北部，主要因为北部有西大明山。江州区地形以平坦起伏为主，总体上地形起伏度呈从东北向西南逐渐递减的趋势。

2.3数字高程模型

2.3.1数字高程图。数字高程模型是一定范围内规则格网店的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是通过描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采样和测量，然后进行数据内插而形成的，接着对生成的DEM数据进行重分类（图5）[9]，为了很好地辨识地貌类型，采用了彩色分类，可以从图中清晰地看出江州区某个区域的高程，从而可以辨识该区域的地貌类型。

2.3.2地貌类型分析应用。因为经过重分类，并没有把海拔标出来，从江州区的数字高程图中可以判断每个区域的地貌类型[4]。如图5所示，深褐色部分主要集中在中东部，海拔200 m以下，属于平原地区。土黄色部分主要集中在中西部以及南部，海拔200～500 m，属于丘陵地区。浅蓝色主要集中在北面，成狭条状，海拔500～800 m，属于低山，主要就是十万大山的余脉。深蓝色也是在北端，海拔800～1 100 m，属于中山，该区域主要分布有西大明山，海拔1 071 m。可以看出，江州区的整体地形特征就是中东部低，南北高。

近年来，我国学者针对不同地区特点研究了不同地貌类型土地整理特征和特殊地貌条件下的土地整理规划设计[11]和生态格局[12]，如地形破碎地区、浅丘平坝区等。崇左市江州区相对贫困，西部为喀斯特地区，搞好喀斯特山区的土地利用规划是帮助该区域脱贫致富的关键。

2.4归一化植被指数

2.4.1专题图输出。归一化植被指数（NDVI）也称作标准差异植被指数，只要用来检测植被生长状态，植被覆盖度和消除部分辐射误差等，可以很好地反映植被的动态变化。计算公式为：

NDVI=NIR-RNIR+R

式中，NIR表示近红外波段的反射率；R表示可见光红波段的反射率。

NDVI的值域为（-1，1），负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0表示有岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大。

根据NDVI计算结果制作NDVI专题图，先将江州区江州区遥感影像图用ENVI进行拼接，根据江州区辖区的边界用ArcGIS进行裁剪，再用ENVI进行NDVI值计算，得到植被指数专题图（图6）[13-14]。

2.4.2植被指数分析应用。植被指数范围为-0.166 667～0.224 490。其中小于0的部分主要分布在西大明山那一片区域以及江州区中部地区；大于0的部分所占面积相对较大，说明植被覆盖较高，主要分布在南部区域。一般情况下，NDVI>0.4时，植被覆盖高，但是从指数图中看，江州区没有这样植被覆盖高的区域。从图中可以看出，研究区植被覆盖区域较大，但总体密度较小，空间分布不均，反映出该区的水土保持工作仍要加强。同时，还可以利用植被指数来反演江州区的土壤水分的涵养[15]，计算各类农作物以及农村居民点的分布面积[16]等。

44卷4期卢雯等基于GIS的地理特征信息的提取与分析应用3结语

该研究利用GIS对崇左市江州区进行简单的地理特征信息提取和分析研究，对江州区有了宏观认识，并为该地区的城镇发展、农业规划、资源开发、灾害预测与治理提供了一定的指导性建议，也为利用GIS技术进行信息数据的提取提供了另一种思路。

该研究所采用的数据较易获取，方法简单实用，但数据精度不是很高，取得的结果可能与实际情况有较大出入。在研究地形起伏度时，参考的是中国地势起伏度研究，可能与研究区差别较大，因此应结合实际调查情况，对江州区西部岩溶地区以及北部西大明山以及十万大山地区应着重考察研究，为该区域的脆弱生态环境的治理与农业发展规划提供思路与方案，为广西北部湾经济区的建设贡献一份力量。

参考文献

[1] 邢京磊，朱杰勇，王雷.基于遥感影像的地理特征信息的提取与分析：以云南省会泽县为例[J].地质与资源，2012（2）：250-255.

[2] 周爱霞，马泽忠，周万村.大宁河流域坡度与坡向对土地利用/覆盖变化的影响[J].水土保持学报，2004（2）：126-129.

[3] 陈冲，周卫军，郑超，等.红壤丘陵区坡度与坡向对耕地土壤养分空间差异的影响[J].湖南农业科学，2011（23）：53-56.

[4] 仙魏，邵怀勇，周万村.基于3S技术的三峡库区不同坡度带与坡向带的景观格局研究：以巫溪县为例[J].中国生态农业学报，2007（1）：140-144.

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[11] 田蜜，高明，鲍金星，等.地形地貌对土地整理新增耕地数量的影响[J].西南大学学报，2010（11）：98-103.