基于DEM的重庆市北碚区土地利用格局地形分布特征分析

2021-10-12 来源：好走旅游网

76安徽农学通报，AnhuiAgri.Sci.Bull.2018，24（15）

王娜娜

唐

庆

吴强建中

637000）

（西华师范大学国土资源学院，四川南充

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

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。

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

4］

行分析［3，，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。

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°、＞提取。北碚区坡度总变幅为0~59.4626°，利用主观分级

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，嘉陵高北低，中部较凹。属亚热带湿润季风气候，年均气温

江自西北向东南横穿而过。全区面积753.67km2，地势南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、泥石的地表侵蚀。

流、地裂带等。由于降水充沛，坡面水流汇集也造成严重

2.1

数据来源与方法

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

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。

作者简介：王娜娜（1994—），女，甘肃庆城人，硕士，从事水土保持研究工作。收稿日期：2018-06-25

坡度0～5°8～15°5～8°

王娜娜等坡度统计

基于DEM的重庆市北碚区土地利用格局地形分布特征分析

图2显示了研究区内

4.2

占比（%）12.7817.1424.2032.207.536.15

土地利用格局垂直分布特征

面积（km2）96.33129.14182.40242.6756.7746.35

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。

15～25°25～35°＞35°

3.2高程特征分析利用研究区原始DEM数据在Arc⁃

GIS10.2中自动提取等高线获得其总体海拔高度。参考

北碚区实际地貌特征及总体海拔出现的频率，将其高程分为下列4个等级（表2）。由表2可知，北碚区土地利用景观主要分布在300～500m和500～1000m的范围内，面积分布分别占总面积的49.50%、29.78%，说明北碚区整体的地形分布以低山丘陵为主。

表2

高程（m）<300

高程统计

占比（%）15.1649.5029.785.56图2

不同高程带下土地利用景观的分布

面积（km2）114.22373.09224.4541.915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

500～1000>1000300～500

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.地形因子对盐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］MOTTETA，LADETS，COQUN，etal.Agriculturalland-use

changeanditsdriversinmountainlandscapes：Acasestudyin（2）：296-310.

thePyrenees［J］.AgricultureEcosystems&Environment，2006，114

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干扰。

布在该坡度范围内，说明该区域受到人类活动的频繁

图1不同坡度带下土地利用景观的分布

［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

（下转116页）动态变化的影响［J］.山地学报，2008，26（1）：

单个面积小，整体分布零散、破碎

虽然2016年度

延平区自然保护小区通过优化调整，仍然还涉及17个乡（镇、街道）93个行政村、经优化调整后保留了196个自然保护小区，但现有的自然保护小区存在整体分布零散、破碎、单个面积小的现象，造成保护管理难度大，因此要采取措施。对面积小于1hm2有19个自然保护小区除了确实不能调整外，其余的尽量调到隔壁相邻的自然保护小区或村，尽量减少自然保护小区个数，尽可能把周边的自然保护小区连成网络，共同发挥自然保护小区的生态效能。3.3

管理机构缺乏，管理水平低下，保护投入资金少

延

平区自然保护小区虽然于1996年开始建设，但至今仍然尚处于初始阶段，196个自然保护小区未开展设立明显标志牌（碑），仍处于“近自然”状态，造成只有林业部门或村级管理员极少数人员知道辖区内自然保护小区数量及空间位置，加上自然保护小区点广、面多、政府投入少，基层技术人员缺乏，管护人员少、所以现有自然保护小区保护难度大，因此建议依法建立自然建立自然保护小区管理机构、配备必要的管理人员及管护人员，把自然保护小区的保护经费列入当地财政预算，加强自然保护小区管理及管护人员的保护业务技术培训、开展广泛的保护宣传、建立巡护制度、开展保护小区标准化保护示范建设，促进自然保护小区建设上新台阶。3.4

项目建设大量占用征用自然保护小区现象频繁，落

延平区是南平市政

实自然保护小区的占补平衡阻力大

安徽农学通报，AnhuiAgri.Sci.Bull.2018，24（15）

地，因此我们除了加大保护管理力度，广泛开展保护自然保护小区的政策、法规、法律宣传，确实提升自身的能力建设的外，还要严格把关对自然保护小区征占用林地审批手续，能不征用、能少征用的要尽量少征少用，无法避免征用占用的自然保护小区林地，要启动“占一补一”制度，确保占征用自然保护小区“占一补一制度”的落实，另外要不间断开展严厉打击破坏、蚕食占用自然保护小区的违法行为活到，确保自然保护小区保护有法可依，起到震慑的作用。3.4

树种结构不合理，林地所有权及使用权、林木所有权

建立自然保护小区的主要目的是

和使用权、交叉混乱

保护区域的生物多样性，目前调整优化后的自然保护小区仍然还有在以人工杉木、马尾松、各种果树及毛竹为优势树种的其保护价值不大或已丧失保护功能的因素，因此要考虑予以择机调出，同时对现有相对集中连片并与周边能相连的林相较为完好的天然阔叶林依法调入自然保护小区；对林地所有权及使用权、林木所有权和使用权、交叉混乱，应该充分利用在本省开展的闽江流域“山、水、林、田、草”修改项目及南平市正在实施的“国家贮备林质量精准提升项目”的契机，对林地所有权是国有的林木所有权不是国有的自然保护小区，一方面通过林赎买、置换的形式，逐步将上述自然保护小区的林权纳入国有林保护范围，另一方面加大对现有自然保护小区周边的林木赎买力度并开展改造和修复，使自然保护小区逐渐连片及规模化、网络化，不断提升自然保护小区的各项效能的发挥。参考文献

［1］李俊清，李景文，崔国发.保护生物学［M］.北京：中国林业出版

社，2002.

［2］王献鸿，崔国发.自然保护区建设与管理［M］.北京：化学工业出

版社，2003.

［3］宋师兰；福建省自然保护小区建设管理现状及对策［J］.福建林业

科技，2003（02）.

［4］王云豹，罗菊春，崔国发.关于自然保护小区分类的初步研究［J］.

湖南林业科技，2006（3）.

［5］王云豹，崔国发.我国自然保护小区的现状特征分析［J］.江西林

业科技，2006（3）.

府所在地，是闽北的政治、经济、文化中心。一方面，随着经济、社会的不断向前发展，国家、省、市各级关系民生大计的基础设施、重点项目建设不断上马，项目征用占用自然保护小区林地在所难免，给自然保护小区的保护管理增加阻力，另一方面，个别人利用目前延平区自然保护小区存在没有管理机构、缺乏管理人员及管理疏散的情况下，肆无忌惮地蚕食、破坏现有的自然保护小区林木和林

（责编：张宏民）

（上接77页）

［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）：146-148.76-83.

［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）

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