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        基于DEM的重慶市北碚區(qū)土地利用格局地形分布特征分析

        2018-11-06 10:46:26王娜娜唐慶吳強(qiáng)建中
        安徽農(nóng)學(xué)通報 2018年15期
        關(guān)鍵詞:北碚區(qū)坡度格局

        王娜娜 唐慶 吳強(qiáng)建中

        摘 要:以研究區(qū)DEM與2015年土地利用矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,對影響土地利用格局地形分異的坡度、高程因子進(jìn)行提取與分析。結(jié)果表明:北碚區(qū)地形坡度在0~59.4626°范圍變化,且土地利用景觀面積隨坡度的增加呈大體增加趨勢;高程變幅為200~1250m,但土地利用景觀主要分布在300~500m、500~1000m,地形以山地、丘陵為主。研究區(qū)土地利用景觀類型空間分布較為復(fù)雜,但應(yīng)注重適宜坡度和海拔下未利用地的合理開發(fā)程度。通過對北碚區(qū)坡度、高程因子下的土地利用格局空間分異特征的分析,為北碚區(qū)合理利用土地資源提供科學(xué)指導(dǎo)。

        關(guān)鍵詞:DEM;地形因子;地形分析;土地利用格局

        中圖分類號 F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731(2018)15-0076-03

        地形因子是地形信息的直接表達(dá),對地形因子的定量分析有助于理解復(fù)雜的地表過程。目前,隨著GIS空間分析技術(shù)的不斷發(fā)展,利用DEM定量提取各種地形因子成為了獲取區(qū)域地形信息的關(guān)鍵技術(shù)手段。另外,地形對景觀結(jié)構(gòu)和空間格局的分布具有重要影響,不僅為其形成提供基礎(chǔ),地形空間特征也影響著各類景觀的演變過程[1],尤其是在以人類活動占主體的土地利用景觀中,地形條件決定了大尺度景觀空間分布的格局[2]。目前,大多數(shù)研究僅以單一地形因子對土地利用景觀分布特點(diǎn)進(jìn)行分析[3,4],而隨著研究區(qū)以土壤侵蝕為主的土地退化等環(huán)境問題日趨嚴(yán)重,針對地形信息定量分析且與土地利用景觀格局相結(jié)合的研究也亟待深入。為此,本研究以重慶市北碚區(qū)為對象,運(yùn)用GIS空間分析方法,基于DEM提取坡度、高程基本地形因子,定量分析該區(qū)地形信息,并在此基礎(chǔ)上研究地形與土地利用景觀空間格局分布的特征,以期為區(qū)域內(nèi)水土保持與土地資源的合理利用提供科學(xué)指導(dǎo)。

        1 研究區(qū)概況

        北碚區(qū)地處東經(jīng)106°18′14″~106°56′53″,北緯29°39′10″~30°3′53″,位于四川盆地以東,隸屬重慶市,嘉陵江自西北向東南橫穿而過。全區(qū)面積753.67km2,地勢南高北低,中部較凹。屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,年均氣溫18℃,降水量1138mm,無霜期長。受地質(zhì)地貌條件的影響,該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害頻繁,主要有滑坡、危巖崩塌、泥石流、地裂帶等。由于降水充沛,坡面水流匯集也造成嚴(yán)重的地表侵蝕。

        2 數(shù)據(jù)來源與方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理 本研究分別采用來自地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站提供的ASTER-GDEM數(shù)據(jù)與地理國情監(jiān)測云平臺提供的北碚區(qū)2015年土地利用矢量數(shù)據(jù)。其中,研究區(qū)DEM空間分辨率為30m×30m,空間參考為WGS_1984_UTM_Zone_48N。將獲取的DEM數(shù)據(jù)在ArcGIS10.2中進(jìn)行拼接,用1∶400萬北碚區(qū)矢量邊界去裁剪拼接后的DEM數(shù)據(jù),獲得北碚區(qū)DEM原始數(shù)據(jù);另外,對土地利用矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,使其與研究區(qū)DEM坐標(biāo)保持一致。

        2.2 疊加分析 疊加分析是ArcGIS中重要的分析工具,是常用來提取地理事物空間隱含信息的方法之一[5]。本文采用基于柵格數(shù)據(jù)的疊加分析,前提是通過對北碚區(qū)土地利用矢量數(shù)據(jù)的柵格轉(zhuǎn)換處理,與其高程、坡度地形分布圖疊加,分析得到不同地形因子影響下土地利用格局的分異特征。

        3 地形信息提取與結(jié)果分析

        獲取地形信息的前提是利用已有的DEM提取出由高程點(diǎn)構(gòu)成的格網(wǎng),并用ArcGIS空間分析的方法進(jìn)行分類,之后利用已有的分析工具計算所需要的地形因子[6]。本文借助ArcGIS平臺,基于DEM提取與研究區(qū)土地利用景觀空間格局分布密切相關(guān)的坡度、高程因子,用重分類工具進(jìn)行分級顯示后,通過統(tǒng)計地形因子不同級別面積的百分比來展開分析。

        3.1 坡度特征分析 坡度反映局部坡面在空間尺度的傾斜程度,是制約土地生產(chǎn)力空間布局的重要因子[7]??稍贏rcGIS10.2中利用“3DAnalyst-RasterSurface-Slope”工具提取。北碚區(qū)坡度總變幅為0~59.4626°,利用主觀分級法將坡度分為6級。由表1可知,隨坡度增加,北碚區(qū)土地利用景觀面積也大體呈增加趨勢,以8~15°、15~25°、>35°分布最為集中。坡度越大,侵蝕速度越快,地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性越大。

        4 土地利用空間格局地形分布特征

        在地形分析的基礎(chǔ)上,利用研究區(qū)2015年的土地利用景觀格局圖分別與其坡度、高程分布圖進(jìn)行空間疊加、鏈接分析,以此構(gòu)建研究區(qū)土地利用景觀格局在坡度與高程上的分布系列。

        4.1 土地利用格局坡度分布特征 根據(jù)北碚區(qū)坡度分級特征對其土地利用景觀格局進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計,結(jié)果表明:研究區(qū)水田、農(nóng)村居民點(diǎn)集中分布在0~5°內(nèi),占整個坡度帶面積的比例分別為56.27%、40.82%;而旱地超過50%分布在坡度較大的區(qū)域,在今后的開發(fā)利用過程中,建議將其部分用于水土保持林的建設(shè);未利用地主要分布在8~15°內(nèi),可作一定程度的開發(fā);建設(shè)用地與部分林地也分布在該坡度范圍內(nèi),說明該區(qū)域受到人類活動的頻繁干擾。

        4.2 土地利用格局垂直分布特征 圖2顯示了研究區(qū)內(nèi)土地利用景觀類型分布與海拔高度之間的關(guān)系:其中,絕大多數(shù)水田、旱地、水域、建設(shè)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%的覆蓋度較低的草地和部分林地分布在高海拔區(qū)域,而在該區(qū)域內(nèi),其他景觀類型分布極少。未利用地50%以上分布在500~1000m,開發(fā)潛力較大。北碚區(qū)水域面積均分布在500m以下,主要是因?yàn)榧瘟杲v貫全境,境內(nèi)還包括其他大小河流20余條。

        5 結(jié)論與討論

        采用DEM數(shù)據(jù)對研究區(qū)坡度和高程地形信息進(jìn)行提取和分析,并利用研究區(qū)2015年土地利用景觀格局圖分別疊加其坡度和高程圖,構(gòu)建出研究區(qū)土地利用景觀在坡度與高程上的分布系列,探究北碚區(qū)土地利用空間格局的地形分布特征。

        (1)北碚區(qū)坡度總變幅為0~59.4626°,土地利用景觀面積隨坡度的增加大體呈增加趨勢。坡度越大,土壤侵蝕、搬運(yùn)速度越快,這成為北碚區(qū)易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害(滑坡、危巖崩塌、泥石流)的主要原因。分析高程可知,北碚區(qū)土地利用景觀主要分布在300~500m、500~1000m,說明北碚區(qū)整體的地形分布以低山、丘陵為主。

        (2)對北碚區(qū)景觀格局的坡度、高程分區(qū)統(tǒng)計表明,研究區(qū)土地利用景觀格局分布較為復(fù)雜,未來對土地資源利用應(yīng)側(cè)重于對未利用地的開發(fā)和保護(hù)。

        (3)地形對景觀格局的影響是綜合性的,本研究僅選取2個基本地形因子與土地利用景觀進(jìn)行疊加分析,具有一定的片面性,若對多種地形因子進(jìn)行分類分析,將更深入反映北碚區(qū)的地形信息。

        參考文獻(xiàn)

        [1]侯明行,劉紅玉,張華兵,等.地形因子對鹽城濱海濕地景觀分布與演變的影響[J].生態(tài)學(xué)報,2013,33(12):3765-3773.

        [2]魏蓮.蘭州市土地利用空間格局的分析與模擬[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),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]韋樂章,鄧南榮,吳志峰,等.粵北山區(qū)地形因素對耕地分布及其動態(tài)變化的影響[J].山地學(xué)報,2008,26(1):76-83.

        [5]于杰,孫偉雪,劉毅.基于ArcGIS疊加分析工具在耕地質(zhì)量等別年度更新評價中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息,2016,39(3): 146-148.

        [6]何長斌.基于數(shù)字高程模型的區(qū)域地形因子提取方法[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2007,32(2):18-21.

        [7]薛顯武,陳喜,張志才,等.基于地形因子特征值的喀斯特流域地貌類型判別[J].中國巖溶,2009,28(2):175-180.

        (責(zé)編:張宏民)

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