拜合提亞爾·阿布力米提

摘要根據(jù)ETM+和DEM 等遙感影像數(shù)據(jù)，運(yùn)用ENVI5.1軟件對(duì)ETM+遙感影像進(jìn)行拼接裁剪，生成江州區(qū)遙感影像圖，運(yùn)用ArcGIS10.2對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪，得到江州區(qū)DEM數(shù)據(jù)，提取廣西崇左市江州區(qū)坡度、坡向、地形起伏度、地貌高程、植被指數(shù)等基本地理特征信息，并對(duì)地理特征信息進(jìn)行分析和應(yīng)用，為廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)崇左市的農(nóng)業(yè)規(guī)劃、水土流失、地質(zhì)災(zāi)害、資源開(kāi)發(fā)、土壤侵蝕等相關(guān)研究提供多方面的空間信息參考。

關(guān)鍵詞江州區(qū)；地理特征提取；遙感影像；專(zhuān)題圖；分析應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)S127；P208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)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(dāng)今世界“3S”技術(shù)的快速發(fā)展一方面可以獲取豐富實(shí)時(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)，另一方面為人們研究生態(tài)脆弱性、災(zāi)害分布特征、自然以及經(jīng)濟(jì)區(qū)劃等各方面問(wèn)題提供了操作平臺(tái)。邢京磊等[1]以云南省會(huì)澤縣為例，基于ETM+、ASTER、DEM等遙感影像數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS、ERDAS等遙感軟件提取了研究區(qū)的植被、地形、坡度坡向等一系列地理特征信息；周愛(ài)霞等[2]通過(guò)解譯同源不同時(shí)期衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，應(yīng)用GIS對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的有效管理和分析，闡述了大寧河流域土地利用/覆蓋變化及其影響因素。筆者以崇左市江州區(qū)為例，利用ArcGIS和ENVI軟件來(lái)提取和分析該區(qū)的坡度、坡向、地形起伏度、地貌高程、植被指數(shù)等基本地理特征信息，并生成相關(guān)專(zhuān)題圖件，為廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)江州區(qū)的城鎮(zhèn)發(fā)展、農(nóng)業(yè)規(guī)劃、資源開(kāi)發(fā)、災(zāi)害預(yù)測(cè)及治理等提供指導(dǎo)性建議。

1研究區(qū)概況

崇左市位于廣西壯族自治區(qū)西南部，北回歸線(xiàn)以南，原為南寧地區(qū)公署的一部分，于2003年8月6日正式掛牌成立。崇左市面向東南亞，背靠大西南，東及東南部接南寧市、欽州市，北鄰百色市，轄江州區(qū)和扶綏、大新、天等、龍州、寧明5個(gè)縣，代管縣級(jí)市憑祥市。江州區(qū)是崇左市唯一的城區(qū)，面積2 901 km2，地處107°6′23″～107°47′33″E、22°9′34″～22°5′18″N，居左江中上游，水陸交通便利，是桂西南交通樞紐和商品集散地。東接扶綏，南鄰寧明，西連龍州，西北靠大新，北毗隆安湘桂鐵路南（寧）憑（祥）路橫穿過(guò)市區(qū)及3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

研究區(qū)遙感影像和DEM數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1。江州區(qū)地勢(shì)南北高，中東部低，由西北向東南傾斜。北部有西大明山和小明山，兩大明山的主峰位于東北部，是區(qū)內(nèi)的最高峰，海拔 1 071.2 m；南部有十萬(wàn)大山的余脈，橫穿江州；西部是石灰?guī)r地區(qū)，分布有喀斯特地貌，景色優(yōu)美；中東部是丘陵小平原。左江從西南向東北，斜穿江州區(qū)中部，形成河谷階地。區(qū)內(nèi)的主要河流是左江河，大大小小的河流有14條，總流域面積為4 028 km2。年平均氣溫為21.0～22.3 ℃，年平均降雨量1 150 mm，年日照時(shí)數(shù)1 634.4 h。

2地理特征信息提取與分析

2.1坡度坡向

2.1.1專(zhuān)題圖輸出。坡度是指水平面與局部地表之間夾角的正切值，是最重要的地形因子之一，坡度的測(cè)量和坡度分級(jí)的確定對(duì)于闡明地貌成因、判斷山坡穩(wěn)定性和地貌發(fā)育階段，以及指導(dǎo)土地利用等均具有重要的意義。坡度專(zhuān)題圖輸出是利用ArcGIS10.2中的3D Analyst—表面分析—坡度命令完成，結(jié)果見(jiàn)圖2。

坡向表示的是高度變化比例最大值的方向，影像地面光熱資源的分配，并決定地表徑流流向。坡向?qū)ｎ}圖是通過(guò)ArcGIS10.2中的3D Analyst—表面分析—坡向命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)果見(jiàn)圖3。

2.1.2坡度坡向分析應(yīng)用。坡度坡向是地形特征分析和可視化的基本要素，在流域單元、景觀單元和形態(tài)測(cè)量的研究中頗顯重要。坡度與坡向的不同，會(huì)對(duì)土地利用/覆蓋變化[2]、土壤養(yǎng)分[3]、景觀格局[4]等方面產(chǎn)生較大影響。

根據(jù)坡度統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，江州區(qū)坡度分布范圍為0°～71°，但相對(duì)集中于0°～17°范圍內(nèi)，其中小于10°的坡度主要是城鎮(zhèn)和耕地的分布區(qū)，分布面積最廣，主要集中于江州區(qū)周?chē)擎?zhèn)以及左州、馱盧和新和等地。坡度10°～25°主要為緩坡和斜坡，耕地面積較少，是水土流失的主要地區(qū)，土壤養(yǎng)分缺乏，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況加大植樹(shù)造林和水土保持工作力度。坡度大于25°的地區(qū)主要分布著高山，如位于北部的西大明山。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，坡度越大的地區(qū)水土流失、地質(zhì)災(zāi)害也相對(duì)比較嚴(yán)重，所以應(yīng)加強(qiáng)該地區(qū)的災(zāi)害監(jiān)測(cè)。

根據(jù)坡向統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，江州區(qū)相對(duì)比較平坦的面積很少；東南坡以及南坡所占面積大，北坡、東北坡以及西北坡所占面積稍小于南坡、東南坡，說(shuō)明該地區(qū)地表光熱資源相對(duì)均衡，地表徑流分配比較理想，河流流向與地形構(gòu)造一致。坡向不同，水熱條件各異，在自然狀態(tài)下，陰坡水熱條件變化比陽(yáng)坡小，導(dǎo)致巖石風(fēng)化崩解速度緩慢，地表徑流對(duì)坡面物質(zhì)沖刷侵蝕作用較弱，土壤發(fā)育較為充分[3]。

2.2地形起伏度

2.2.1專(zhuān)題圖輸出。地形起伏度是指在所指定的分析區(qū)域內(nèi)多有柵格中最大高程與最小高程的差。在區(qū)域性研究中，地形起伏度可以直觀地反映地形起伏特征，同時(shí)也可以反映研究區(qū)水土流失的土壤侵蝕特征。江州區(qū)地形起伏度專(zhuān)題圖的制作時(shí)通過(guò)ArcGIS中的Spatial Analysis工具對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行鄰域統(tǒng)計(jì)，確定本區(qū)域內(nèi)最大高程與最小高程，然后通過(guò)柵格計(jì)算器得到江州區(qū)地形起伏度專(zhuān)題圖（圖4）。

2.2.2地形起伏度分析應(yīng)用。隨著DEM數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，對(duì)區(qū)域地形起伏度的研究日漸增多。地形起伏度在地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)，水土流失定量分析[5]，農(nóng)村勞動(dòng)力格局以及人口分布[6-7]，土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)等方面得到了廣泛應(yīng)用。

由圖4可知，江州區(qū)的起伏度為0～202 m，根據(jù)徐漢明等[8]的中國(guó)地勢(shì)起伏度等級(jí)系列，可以將江州區(qū)的起伏度劃分為4個(gè)等級(jí)：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）。從圖4可以看出，平坦起伏、微起伏主要分布在江州區(qū)的南部和西部，東北部也有一小部分；小起伏、中起伏主要分布在東北部，主要因?yàn)楸辈坑形鞔竺魃?。江州區(qū)地形以平坦起伏為主，總體上地形起伏度呈從東北向西南逐漸遞減的趨勢(shì)。

2.3數(shù)字高程模型

2.3.1數(shù)字高程圖。數(shù)字高程模型是一定范圍內(nèi)規(guī)則格網(wǎng)店的平面坐標(biāo)（X，Y）及其高程（Z）的數(shù)據(jù)集，它主要是通過(guò)描述區(qū)域地貌形態(tài)的空間分布，是通過(guò)等高線(xiàn)或相似立體模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和測(cè)量，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)插而形成的，接著對(duì)生成的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類(lèi)（圖5）[9]，為了很好地辨識(shí)地貌類(lèi)型，采用了彩色分類(lèi)，可以從圖中清晰地看出江州區(qū)某個(gè)區(qū)域的高程，從而可以辨識(shí)該區(qū)域的地貌類(lèi)型。

2.3.2地貌類(lèi)型分析應(yīng)用。因?yàn)榻?jīng)過(guò)重分類(lèi)，并沒(méi)有把海拔標(biāo)出來(lái)，從江州區(qū)的數(shù)字高程圖中可以判斷每個(gè)區(qū)域的地貌類(lèi)型[4]。如圖5所示，深褐色部分主要集中在中東部，海拔200 m以下，屬于平原地區(qū)。土黃色部分主要集中在中西部以及南部，海拔200～500 m，屬于丘陵地區(qū)。淺藍(lán)色主要集中在北面，成狹條狀，海拔500～800 m，屬于低山，主要就是十萬(wàn)大山的余脈。深藍(lán)色也是在北端，海拔800～1 100 m，屬于中山，該區(qū)域主要分布有西大明山，海拔1 071 m?？梢钥闯觯輩^(qū)的整體地形特征就是中東部低，南北高。

近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者針對(duì)不同地區(qū)特點(diǎn)研究了不同地貌類(lèi)型土地整理特征和特殊地貌條件下的土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)[11]和生態(tài)格局[12]，如地形破碎地區(qū)、淺丘平壩區(qū)等。崇左市江州區(qū)相對(duì)貧困，西部為喀斯特地區(qū)，搞好喀斯特山區(qū)的土地利用規(guī)劃是幫助該區(qū)域脫貧致富的關(guān)鍵。

2.4歸一化植被指數(shù)

2.4.1專(zhuān)題圖輸出。歸一化植被指數(shù)（NDVI）也稱(chēng)作標(biāo)準(zhǔn)差異植被指數(shù)，只要用來(lái)檢測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)，植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等，可以很好地反映植被的動(dòng)態(tài)變化。計(jì)算公式為：

NDVI=NIR-RNIR+R

式中，NIR表示近紅外波段的反射率；R表示可見(jiàn)光紅波段的反射率。

NDVI的值域?yàn)椋?1，1），負(fù)值表示地面覆蓋為云、水、雪等，對(duì)可見(jiàn)光高反射；0表示有巖石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆蓋，且隨覆蓋度增大而增大。

根據(jù)NDVI計(jì)算結(jié)果制作NDVI專(zhuān)題圖，先將江州區(qū)江州區(qū)遙感影像圖用ENVI進(jìn)行拼接，根據(jù)江州區(qū)轄區(qū)的邊界用ArcGIS進(jìn)行裁剪，再用ENVI進(jìn)行NDVI值計(jì)算，得到植被指數(shù)專(zhuān)題圖（圖6）[13-14]。

2.4.2植被指數(shù)分析應(yīng)用。植被指數(shù)范圍為-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區(qū)域以及江州區(qū)中部地區(qū)；大于0的部分所占面積相對(duì)較大，說(shuō)明植被覆蓋較高，主要分布在南部區(qū)域。一般情況下，NDVI>0.4時(shí)，植被覆蓋高，但是從指數(shù)圖中看，江州區(qū)沒(méi)有這樣植被覆蓋高的區(qū)域。從圖中可以看出，研究區(qū)植被覆蓋區(qū)域較大，但總體密度較小，空間分布不均，反映出該區(qū)的水土保持工作仍要加強(qiáng)。同時(shí)，還可以利用植被指數(shù)來(lái)反演江州區(qū)的土壤水分的涵養(yǎng)[15]，計(jì)算各類(lèi)農(nóng)作物以及農(nóng)村居民點(diǎn)的分布面積[16]等。

44卷4期盧 雯等基于GIS的地理特征信息的提取與分析應(yīng)用3結(jié)語(yǔ)

該研究利用GIS對(duì)崇左市江州區(qū)進(jìn)行簡(jiǎn)單的地理特征信息提取和分析研究，對(duì)江州區(qū)有了宏觀認(rèn)識(shí)，并為該地區(qū)的城鎮(zhèn)發(fā)展、農(nóng)業(yè)規(guī)劃、資源開(kāi)發(fā)、災(zāi)害預(yù)測(cè)與治理提供了一定的指導(dǎo)性建議，也為利用GIS技術(shù)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的提取提供了另一種思路。

該研究所采用的數(shù)據(jù)較易獲取，方法簡(jiǎn)單實(shí)用，但數(shù)據(jù)精度不是很高，取得的結(jié)果可能與實(shí)際情況有較大出入。在研究地形起伏度時(shí)，參考的是中國(guó)地勢(shì)起伏度研究，可能與研究區(qū)差別較大，因此應(yīng)結(jié)合實(shí)際調(diào)查情況，對(duì)江州區(qū)西部巖溶地區(qū)以及北部西大明山以及十萬(wàn)大山地區(qū)應(yīng)著重考察研究，為該區(qū)域的脆弱生態(tài)環(huán)境的治理與農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供思路與方案，為廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量。

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