趙 玲，吳良林，莫建飛

（1.廣西師范學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，廣西南寧 530012；2.廣西氣象減災(zāi)研究所，廣西南寧 530012）

基于DEM的桂西北土地利用與地形關(guān)系特征分析

趙 玲1，吳良林1，莫建飛2

（1.廣西師范學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，廣西南寧 530012；2.廣西氣象減災(zāi)研究所，廣西南寧 530012）

以都安瑤族自治縣為例，利用DEM數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀圖,以及野外實際調(diào)查資料,通過建立基于高程的地貌分區(qū)、疊加分析，分析了研究區(qū)土地利用空間分布特征及與地形因子的關(guān)系。結(jié)果表明，土地利用類型空間分布具有強烈的區(qū)域差異性,各地貌分區(qū)區(qū)域的土地利用組合不同,同一土地利用類型在不同高程區(qū)域的分布存在差異；隨海拔高程增加,居民地呈顯著減少趨勢，旱地和林地呈現(xiàn)先遞增后遞減的趨勢，未利用地始終主導(dǎo)著研究區(qū)的土地利用類型。

DEM；地貌分區(qū)；土地利用特征

作為自然環(huán)境中的重要因素，地形不僅為土地利用格局的形成提供基礎(chǔ)，其空間特征也影響著土地利用的演變過程[1-3]。以數(shù)字高程模型 (Digital Elevation Model，DEM)為基礎(chǔ)，通過建立高程分級圖來研究土地利用空間分布與地形因子間的相互關(guān)系，對于探討自然因素 (地形)在土地利用變化過程中的地位和作用具有重要意義，同時也有助于辨識不同地貌部位土地利用變化中自然和人文因子貢獻(xiàn)的差異。本文以都安瑤族自治縣為研究區(qū)域，利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)，分析了土地利用的空間分布規(guī)律及其與地形因子的相互關(guān)系，并對研究區(qū)土地利用空間分布特征作定量計算分析，以期為區(qū)域土地管理決策、土地可持續(xù)利用以及生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供理論支持[4]。

1 研究區(qū)概況

都安瑤族自治縣位于廣西壯族自治區(qū)中部偏西，介于107°46′-108°31′E，23°48′-24°35′N。都安地處云貴高原向廣西盆地過渡的斜坡帶上，地勢北西高、東南低；全縣地形復(fù)雜，以喀斯特石山為主，石山峰巒迭嶂，巖石裸露，懸崖陡壁，山高谷深，洼地遍布。都安瑤族自治縣巖溶景觀廣布，人地矛盾突出，是廣西生態(tài)環(huán)境較差、且資源環(huán)境與社會經(jīng)濟發(fā)展矛盾比較突出的地區(qū)；喀斯特特殊的水動力條件、地質(zhì)構(gòu)造條件和氣候條件使其成土速度慢、土層薄且分布不均；此外還受人為活動的影響，造成嚴(yán)重的水土流失，土壤肥力急劇下降，生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱。該區(qū)也是我國最貧困的喀斯特農(nóng)業(yè)區(qū)，地勢西北高東南低，地形多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，山嶺綿亙，巖溶廣布，屬舉世聞名的中國西南喀斯特地區(qū)之一[5]。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

研究所用的DEM數(shù)據(jù)，為美國國家航空航天局發(fā)布的90m空間分辨率的DEM數(shù)據(jù)。DEM作為數(shù)字化的地形圖，蘊含著大量的、各種各樣的地形結(jié)構(gòu)和特征信息，是定量描述地貌結(jié)構(gòu)、水文過程、生物分布等空間變化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。運用DEM數(shù)據(jù)結(jié)合廣西縣界圖經(jīng)過拼接、裁剪處理，生成都安縣高程圖，如圖 1所示。

圖1 都安縣高程圖

以 2006年 1∶100 000地形圖為底圖掃描，基于MapGIS軟件，配準(zhǔn)校正，結(jié)合野外測量獲取的相關(guān)土地利用類型分布數(shù)據(jù)，建立點、線、面屬性數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)庫，進(jìn)行數(shù)字矢量化，建立空間拓?fù)潢P(guān)系，生成土地利用類型斑塊多邊形，以《中國土地分類系統(tǒng)》(2001)為標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)查研究區(qū)實際土地利用狀況，考慮到影像的可分辨能力及研究需要，將土地利用方式劃分為水田、旱地、園地、林地、城鄉(xiāng)居民用地、水域和未利用地七類。在多邊形內(nèi)賦相關(guān)屬性值，生成土地利用現(xiàn)狀分布圖，如圖2所示。

圖2 都安縣土地利用現(xiàn)狀

根據(jù)相關(guān)資料和研究區(qū)域高程特點(海拔為-25m-1 044m)，并結(jié)合喀斯特地貌特征，將研究區(qū)域劃分為平原 (<200m)、丘陵 (200m-500m)、低山 (500m-1 000 m)、中山 (1000m-3500m)4個高程帶。利用ArcGIS的空間分析功能，生成高程分級地形圖，如圖3所示。

圖3 都安地貌分布圖

2.2 基于高程的地貌分區(qū)的土地利用類型分布定量計算

運用 MapGIS軟件的空間分析功能，分別將土地利用矢量圖與地貌分區(qū)矢量圖進(jìn)行疊加分析，得到不同地貌分區(qū)區(qū)域土地利用的空間分布數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行統(tǒng)計匯總，探尋土地利用的空間分布規(guī)律。

根據(jù)高程特點定義了地貌分區(qū)，獲取在不同高程范圍內(nèi)地形特征分布數(shù)據(jù)如表 1所示，用土地利用類型分布圖與地貌分區(qū)圖做相交分析得到土地利用類型分布數(shù)據(jù)在不同地貌分區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)如表2、3所示。

表1 地貌分布比例

表2 土地利用類型在平原丘陵地區(qū)的分布數(shù)據(jù)

表3 土地利用類型在中低山地區(qū)的分布數(shù)據(jù)

2.3 結(jié)果分析

由表1我們可以知道，丘陵面積為1 929.27 km2，占區(qū)域總面積的47.7%，低山面積為1 612.93 km2，占區(qū)域總面積的 39.9%，接著是平原地區(qū)占總面積的12.3%，中山面積只占到了 0.01%?？梢姸及部h以丘陵、低山為主，主要海拔在200m-1000m之間，平原面積較少，在一定程度上影響了當(dāng)?shù)氐娜嗣裆钌a(chǎn)活動。土地利用類型分布在很大程度上受到了地形條件的制約。

2.3.1 各地貌分區(qū)中主導(dǎo)土地利用方式的差異

1)平原地區(qū)。土地利用類型分布面積最大的是未利用地，面積為187.54 km2，接著依次是旱地、林地、水田、水域、居民地、園地。未利用地和旱地這兩種土地利用類型占平原地區(qū)總面積的70%。水域和居民地的面積相當(dāng)。都安縣為喀斯特山區(qū)，石灰?guī)r溶為主，土地利用難度較大。

2）丘陵地區(qū)。土地利用類型分布面積最大的仍然是未利用地1059.00 km2，接著依次是旱地、林地、水田、水域、居民地、園地。旱地、林地、居民地面積明顯較平原地區(qū)減少了。主要是因為高程增加，人類活動涉及的范圍減少，對土地利用影響明顯減弱。

3）低山地區(qū)。未利用地面積為 958 km2占到了50%，接著依次是林地、旱地、水田、水域、居民地、園地。林地面積和旱地面積相當(dāng)，水田面積明顯減少到 0.08%，由于巖溶山的蓄水能力弱，再加上海拔過高，耕地的澆灌難度增加，而且人類活動很難涉及到高海拔地區(qū)。居民地面積減少到了0.07%，海拔過高，不適宜人類的生產(chǎn)生活。

4）中山地區(qū)。都安縣的中山地區(qū)只占到了總面積的 0.01%，其中主導(dǎo)土地利用類型為未利用地。其他土地利用類型為0，在過高的海拔地區(qū)，人類干預(yù)能力弱。

2.3.2 相同土地利用類型在各地貌區(qū)分布差異

1）旱地。隨著地貌類型的不同，高程的增加，旱地的分布面積占旱地總面積比例的變化為0.131→0.473→0.397→0，考慮到研究區(qū)以丘陵和低山為主，人類生活活動生產(chǎn)活動的區(qū)域大部分在山區(qū)，所以旱地的開發(fā)利用主要就分布在低山和丘陵地區(qū)，到了中山地區(qū)，人類無法開發(fā)利用旱地，所以為0?？偟膩碚f，根據(jù)曲線圖，旱地的分布隨著海拔的增加，呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。

2）水域?？λ固氐貐^(qū)的地層持水力較弱，大部分為地下水，所以水域的面積分布較小，面積比例隨地形高度的變化為0.438→0.52→0.042→0，可見水域的分布主要在平原和丘陵地區(qū)，超過500 m的海拔，則蓄水難以實現(xiàn)了，水往低處流的原理體現(xiàn)。

3）居民地。居民地的分布很大程度上反映了人類生活生產(chǎn)活動主要的集中范圍，從數(shù)據(jù)中，居民地分布比例隨地形變化0.606→0.33→0.064→0，很明顯，居民地的分布隨高程的升高呈現(xiàn)出下降的趨勢，到了低山以上的地區(qū)幾乎人跡罕至。

4）林地。林地的分布主要是在人類耕作相對困難的，但有土層覆蓋的地區(qū)，分布面積比例隨地形升高的變化為0.088→0.448→0.463→0，可以看出，隨著海拔的升高，林地面積比例增大，主要是因為在高海拔地區(qū)，農(nóng)作物耕作困難，水的澆灌無法實現(xiàn)，耕作輔助的牲口無法到達(dá)，只好用于林業(yè)種植。

5）水田。水田在平原、丘陵、低山、中山的分布情況為0.527→0.453→0.021→0，水田的耕作要求較高，要求水灌溉到位，土壤適宜，所以，隨著海拔升高，水田分布比例呈現(xiàn)顯著減少的趨勢。水田主要分布在河流周圍，所以水田分布情況受水域分布很大的影響，從曲線圖中可以看出，水田和水域的曲線相似。

6）未利用地。研究區(qū)大部分為喀斯特石灰?guī)r，開發(fā)利用困難，相對來說，未利用地占了絕大部分的面積，始終占土地利用類型的主導(dǎo)地位，隨著高程的遞增，未利用地分布面積比例為0.085→0.48→0.435→0，可以看出，未利用地90%分布在低山和丘陵地區(qū)，在這些地區(qū)主要是喀斯特山區(qū)，水域分布微乎其微，人類開發(fā)利用相對困難，無論是開發(fā)農(nóng)業(yè)或是居民建設(shè)用地都很難實現(xiàn)。

7）園地。園地的分布在研究區(qū)本身來說，總面積較少，從數(shù)據(jù)表中看出，園地的分布比例隨地形高度增加的變化為0.853→0.144→0.003→0，我們可以看出，園地隨著海拔的增加呈現(xiàn)出了迅速遞減的趨勢。園地的利用很大程度上依賴人類生產(chǎn)活動，高海拔地區(qū)，人類進(jìn)行開墾種植難度較大，所以園地主要分布在平原地區(qū)。

3 結(jié) 語

①都安縣土地利用呈現(xiàn)強烈的區(qū)域差異性，不同地貌分區(qū)土地利用組合不同，同一土地利用類型在不同區(qū)域中的相對數(shù)量差別較大，總體表現(xiàn)為未利用地和旱地占主導(dǎo)地位的土地利用結(jié)構(gòu)和格局；②境內(nèi)土地利用垂直分布與海拔高程具有相關(guān)性，表現(xiàn)為隨海拔的增加，林地為利用地，旱地在各高程區(qū)域中的相對數(shù)量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，園地、居民地、水田、水域土地類型的分布比例逐漸減少，土地利用多樣性降低；③地形是形成都安縣土地利用空間格局的背景性因素，人類活動對區(qū)域土地利用又具有強烈的干擾作用。主要表現(xiàn)為高海拔區(qū)域人類對土地的干擾程度弱，土地利用相對穩(wěn)定，其多樣性低。而低海拔區(qū)域，因地勢平緩、水源充足、交通便利、耕地資源豐富、氣候條件適宜，人類對土地的利用強度明顯增大，土地利用類型轉(zhuǎn)換頻率快，土地利用多樣性豐富，景觀破碎度高。

[1] 喻紅，曾輝，江子瀛.快速城市化地區(qū)景觀組分在地形梯度上的分布特征研究[J].地理科學(xué)，2001，21(1):64-69

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[3] 孫麗，陳煥偉，潘家文.運用DEM剖析土地利用類型的分布及時空變化[J].山地學(xué)報，2004，22(6):762-766

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[5] 李生明，廖赤眉，胡寶清，等.基于遙感和GIS的都安瑤族自治縣土地利用/覆被變化分析[J].廣西師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2003，20（8）：211-215

Characteristics Analysisof the Relationship between the Landuse Pattern and the Terrain in GuangxiNorth-west Based on DEM

by Zhao Ling

The thesis took the duan town as the example,based on DEM data, land use map and other materials from field survey,the study analyzed the spatial pattern of land use and the relationship between land use and topography in the research zone by creating DEM,geomorphologic zoning and altitude classification.The results showed that,spatial distribution of land use types was characterized by strong area differentiation.Even thought it was the same land use type,the spatial distribution was diversified in different geomorphologic sub-area and altitude sub-zone.With the rise of altitude,the area of residence land decreased,but the area of wood land and drought land increased before and then decreased after,the bare land also the main type of land utilization.

Digital Elevation Model,geomophologic zoning,landuse characteristics （Page:103）

P208

B

1672-4623(2011)01-0103-04

2009-06-16

趙玲，碩士研究生，研究方向為遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用。