王娜娜 唐庆 吴强建中

摘 要：以研究区DEM与2015年土地利用矢量数据为基础数据源，对影响土地利用格局地形分异的坡度、高程因子进行提取与分析。结果表明：北碚区地形坡度在0～59.4626°范围变化，且土地利用景观面积随坡度的增加呈大体增加趋势；高程变幅为200～1250m，但土地利用景观主要分布在300～500m、500～1000m，地形以山地、丘陵为主。研究区土地利用景观类型空间分布较为复杂，但应注重适宜坡度和海拔下未利用地的合理开发程度。通过对北碚区坡度、高程因子下的土地利用格局空间分异特征的分析，为北碚区合理利用土地资源提供科学指导。

关键词：DEM；地形因子；地形分析；土地利用格局

中图分类号 F301.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）15-0076-03

地形因子是地形信息的直接表达，对地形因子的定量分析有助于理解复杂的地表过程。目前，随着GIS空间分析技术的不断发展，利用DEM定量提取各种地形因子成为了获取区域地形信息的关键技术手段。另外，地形对景观结构和空间格局的分布具有重要影响，不仅为其形成提供基础，地形空间特征也影响着各类景观的演变过程[1]，尤其是在以人类活动占主体的土地利用景观中，地形条件决定了大尺度景观空间分布的格局[2]。目前，大多数研究仅以单一地形因子对土地利用景观分布特点进行分析[3，4]，而随着研究区以土壤侵蚀为主的土地退化等环境问题日趋严重，针对地形信息定量分析且与土地利用景观格局相结合的研究也亟待深入。为此，本研究以重庆市北碚区为对象，运用GIS空间分析方法，基于DEM提取坡度、高程基本地形因子，定量分析该区地形信息，并在此基础上研究地形与土地利用景观空间格局分布的特征，以期为区域内水土保持与土地资源的合理利用提供科学指导。

1 研究区概况

北碚区地处东经106°18′14″～106°56′53″，北纬29°39′10″～30°3′53″，位于四川盆地以东，隶属重庆市，嘉陵江自西北向东南横穿而过。全区面积753.67km2，地势南高北低，中部较凹。属亚热带湿润季风气候，年均气温18℃，降水量1138mm，无霜期长。受地质地貌条件的影响，该区域地质灾害频繁，主要有滑坡、危岩崩塌、泥石流、地裂带等。由于降水充沛，坡面水流汇集也造成严重的地表侵蚀。

2 数据来源与方法

2.1 数据来源与预处理 本研究分别采用来自地理空间数据云网站提供的ASTER-GDEM数据与地理国情监测云平台提供的北碚区2015年土地利用矢量数据。其中，研究区DEM空间分辨率为30m×30m，空间参考为WGS_1984_UTM_Zone_48N。将获取的DEM数据在ArcGIS10.2中进行拼接，用1∶400万北碚区矢量边界去裁剪拼接后的DEM数据，获得北碚区DEM原始数据；另外，对土地利用矢量数据进行坐标转换，使其与研究区DEM坐标保持一致。

2.2 叠加分析 叠加分析是ArcGIS中重要的分析工具，是常用来提取地理事物空间隐含信息的方法之一[5]。本文采用基于栅格数据的叠加分析，前提是通过对北碚区土地利用矢量数据的栅格转换处理，与其高程、坡度地形分布图叠加，分析得到不同地形因子影响下土地利用格局的分异特征。

3 地形信息提取与结果分析

获取地形信息的前提是利用已有的DEM提取出由高程点构成的格网，并用ArcGIS空间分析的方法进行分类，之后利用已有的分析工具计算所需要的地形因子[6]。本文借助ArcGIS平台，基于DEM提取与研究区土地利用景观空间格局分布密切相关的坡度、高程因子，用重分类工具进行分级显示后，通过统计地形因子不同级别面积的百分比来展开分析。

3.1 坡度特征分析 坡度反映局部坡面在空间尺度的倾斜程度，是制约土地生产力空间布局的重要因子[7]。可在ArcGIS10.2中利用“3DAnalyst-RasterSurface-Slope”工具提取。北碚区坡度总变幅为0～59.4626°，利用主观分级法将坡度分为6级。由表1可知，随坡度增加，北碚区土地利用景观面积也大体呈增加趋势，以8～15°、15～25°、>35°分布最为集中。坡度越大，侵蚀速度越快，地质灾害发生的可能性越大。

4 土地利用空间格局地形分布特征

在地形分析的基础上，利用研究区2015年的土地利用景观格局图分别与其坡度、高程分布图进行空间叠加、链接分析，以此构建研究区土地利用景观格局在坡度与高程上的分布系列。

4.1 土地利用格局坡度分布特征 根据北碚区坡度分级特征对其土地利用景观格局进行分区统计，结果表明：研究区水田、农村居民点集中分布在0～5°内，占整个坡度带面积的比例分别为56.27%、40.82%；而旱地超过50%分布在坡度较大的区域，在今后的开发利用过程中，建议将其部分用于水土保持林的建设；未利用地主要分布在8～15°内，可作一定程度的开发；建设用地与部分林地也分布在该坡度范围内，说明该区域受到人类活动的频繁干扰。

4.2 土地利用格局垂直分布特征 图2显示了研究区内土地利用景观类型分布与海拔高度之间的关系：其中，绝大多数水田、旱地、水域、建设用地均分布在海拔500m以下；林地和草地大部分分布在500～1000m，但有58.86%的覆盖度较低的草地和部分林地分布在高海拔区域，而在该区域内，其他景观类型分布极少。未利用地50%以上分布在500～1000m，开发潜力较大。北碚区水域面积均分布在500m以下，主要是因为嘉陵江纵贯全境，境内还包括其他大小河流20余条。

5 结论与讨论

采用DEM数据对研究区坡度和高程地形信息进行提取和分析，并利用研究区2015年土地利用景观格局图分别叠加其坡度和高程图，构建出研究区土地利用景观在坡度与高程上的分布系列，探究北碚区土地利用空间格局的地形分布特征。

（1）北碚区坡度总变幅为0～59.4626°，土地利用景观面积随坡度的增加大体呈增加趋势。坡度越大，土壤侵蚀、搬运速度越快，这成为北碚区易发生地质灾害（滑坡、危岩崩塌、泥石流）的主要原因。分析高程可知，北碚区土地利用景观主要分布在300～500m、500～1000m，说明北碚区整体的地形分布以低山、丘陵为主。

（2）对北碚区景观格局的坡度、高程分区统计表明，研究区土地利用景观格局分布较为复杂，未来对土地资源利用应侧重于对未利用地的开发和保护。

（3）地形对景观格局的影响是综合性的，本研究仅选取2个基本地形因子与土地利用景观进行叠加分析，具有一定的片面性，若对多种地形因子进行分类分析，将更深入反映北碚区的地形信息。

参考文献

[1]侯明行，刘红玉，张华兵，等.地形因子对鹽城滨海湿地景观分布与演变的影响[J].生态学报，2013，33（12）：3765-3773.

[2]魏莲.兰州市土地利用空间格局的分析与模拟[D].兰州：甘肃农业大学，2013.

[3]MOTTET A，LADET S，COQU N，et al.Agricultural land-use change and its drivers in mountain landscapes： A case study in the Pyrenees[J].Agriculture Ecosystems & Environment，2006，114（2）：296-310.

[4]韦乐章，邓南荣，吴志峰，等.粤北山区地形因素对耕地分布及其动态变化的影响[J].山地学报，2008，26（1）：76-83.

[5]于杰，孙伟雪，刘毅.基于ArcGIS叠加分析工具在耕地质量等别年度更新评价中的应用[J].测绘与空间地理信息，2016，39（3）： 146-148.

[6]何长斌.基于数字高程模型的区域地形因子提取方法[J].林业调查规划，2007，32（2）：18-21.

[7]薛显武，陈喜，张志才，等.基于地形因子特征值的喀斯特流域地貌类型判别[J].中国岩溶，2009，28（2）：175-180.

（责编：张宏民）