新疆北部地區城市發展趨勢研究

拜合提亞爾·阿布力米提

摘要根據ETM+和DEM 等遙感影像數據，運用ENVI5.1軟件對ETM+遙感影像進行拼接裁剪，生成江州區遙感影像圖，運用ArcGIS10.2對DEM數據進行裁剪，得到江州區DEM數據，提取廣西崇左市江州區坡度、坡向、地形起伏度、地貌高程、植被指數等基本地理特征信息，并對地理特征信息進行分析和應用，為廣西北部灣經濟區崇左市的農業規劃、水土流失、地質災害、資源開發、土壤侵蝕等相關研究提供多方面的空間信息參考。

關鍵詞江州區；地理特征提取；遙感影像；專題圖；分析應用

中圖分類號S127；P208文獻標識碼A文章編號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

當今世界“3S”技術的快速發展一方面可以獲取豐富實時的環境數據，另一方面為人們研究生態脆弱性、災害分布特征、自然以及經濟區劃等各方面問題提供了操作平臺。邢京磊等[1]以云南省會澤縣為例，基于ETM+、ASTER、DEM等遙感影像數據，運用ArcGIS、ERDAS等遙感軟件提取了研究區的植被、地形、坡度坡向等一系列地理特征信息；周愛霞等[2]通過解譯同源不同時期衛星遙感影像數據，應用GIS對空間數據和屬性數據的有效管理和分析，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為例，利用ArcGIS和ENVI軟件來提取和分析該區的坡度、坡向、地形起伏度、地貌高程、植被指數等基本地理特征信息，并生成相關專題圖件，為廣西北部灣經濟區江州區的城鎮發展、農業規劃、資源開發、災害預測及治理等提供指導性建議。

1研究區概況

崇左市位于廣西壯族自治區西南部，北回歸線以南，原為南寧地區公署的一部分，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，轄江州區和扶綏、大新、天等、龍州、寧明5個縣，代管縣級市憑祥市。江州區是崇左市唯一的城區，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）路橫穿過市區及3個鄉鎮。

研究區遙感影像和DEM數據見圖1。江州區地勢南北高，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，是區內的最高峰，海拔 1 071.2 m；南部有十萬大山的余脈，橫穿江州；西部是石灰巖地區，分布有喀斯特地貌，景色優美；中東部是丘陵小平原。左江從西南向東北，斜穿江州區中部，形成河谷階地。區內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，年日照時數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，坡度的測量和坡度分級的確定對于闡明地貌成因、判斷山坡穩定性和地貌發育階段，以及指導土地利用等均具有重要的意義。坡度專題圖輸出是利用ArcGIS10.2中的3D Analyst—表面分析—坡度命令完成，結果見圖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。坡向專題圖是通過ArcGIS10.2中的3D Analyst—表面分析—坡向命令來實現的，結果見圖3。

2.1.2坡度坡向分析應用。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、景觀單元和形態測量的研究中頗顯重要。坡度與坡向的不同，會對土地利用/覆蓋變化[2]、土壤養分[3]、景觀格局[4]等方面產生較大影響。

根據坡度統計結果得出，江州區坡度分布范圍為0°～71°，但相對集中于0°～17°范圍內，其中小于10°的坡度主要是城鎮和耕地的分布區，分布面積最廣，主要集中于江州區周圍城鎮以及左州、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，土壤養分缺乏，應該根據實際情況加大植樹造林和水土保持工作力度。坡度大于25°的地區主要分布著高山，如位于北部的西大明山。國內外相關研究表明，坡度越大的地區水土流失、地質災害也相對比較嚴重，所以應加強該地區的災害監測。

根據坡向統計結果得出，江州區相對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，說明該地區地表光熱資源相對均衡，地表徑流分配比較理想，河流流向與地形構造一致。坡向不同，水熱條件各異，在自然狀態下，陰坡水熱條件變化比陽坡小，導致巖石風化崩解速度緩慢，地表徑流對坡面物質沖刷侵蝕作用較弱，土壤發育較為充分[3]。

2.2地形起伏度

2.2.1專題圖輸出。地形起伏度是指在所指定的分析區域內多有柵格中最大高程與最小高程的差。在區域性研究中，地形起伏度可以直觀地反映地形起伏特征，同時也可以反映研究區水土流失的土壤侵蝕特征。江州區地形起伏度專題圖的制作時通過ArcGIS中的Spatial Analysis工具對DEM數據進行鄰域統計，確定本區域內最大高程與最小高程，然后通過柵格計算器得到江州區地形起伏度專題圖（圖4）。

2.2.2地形起伏度分析應用。隨著DEM數據庫的建立以及計算機的應用，對區域地形起伏度的研究日漸增多。地形起伏度在地質環境評價，水土流失定量分析[5]，農村勞動力格局以及人口分布[6-7]，土壤侵蝕敏感性評價等方面得到了廣泛應用。

由圖4可知，江州區的起伏度為0～202 m，根據徐漢明等[8]的中國地勢起伏度等級系列，可以將江州區的起伏度劃分為4個等級：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，主要因為北部有西大明山。江州區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。

2.3數字高程模型

2.3.1數字高程圖。數字高程模型是一定范圍內規則格網店的平面坐標（X，Y）及其高程（Z）的數據集，它主要是通過描述區域地貌形態的空間分布，是通過等高線或相似立體模型進行數據采樣和測量，然后進行數據內插而形成的，接著對生成的DEM數據進行重分類（圖5）[9]，為了很好地辨識地貌類型，采用了彩色分類，可以從圖中清晰地看出江州區某個區域的高程，從而可以辨識該區域的地貌類型。

2.3.2地貌類型分析應用。因為經過重分類，并沒有把海拔標出來，從江州區的數字高程圖中可以判斷每個區域的地貌類型[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。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。淺藍色主要集中在北面，成狹條狀，海拔500～800 m，屬于低山，主要就是十萬大山的余脈。深藍色也是在北端，海拔800～1 100 m，屬于中山，該區域主要分布有西大明山，海拔1 071 m。可以看出，江州區的整體地形特征就是中東部低，南北高。

近年來，我國學者針對不同地區特點研究了不同地貌類型土地整理特征和特殊地貌條件下的土地整理規劃設計[11]和生態格局[12]，如地形破碎地區、淺丘平壩區等。崇左市江州區相對貧困，西部為喀斯特地區，搞好喀斯特山區的土地利用規劃是幫助該區域脫貧致富的關鍵。

2.4歸一化植被指數

2.4.1專題圖輸出。歸一化植被指數（NDVI）也稱作標準差異植被指數，只要用來檢測植被生長狀態，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態變化。計算公式為：

NDVI=NIR-RNIR+R

式中，NIR表示近紅外波段的反射率；R表示可見光紅波段的反射率。

NDVI的值域為（-1，1），負值表示地面覆蓋為云、水、雪等，對可見光高反射；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NDVI計算結果制作NDVI專題圖，先將江州區江州區遙感影像圖用ENVI進行拼接，根據江州區轄區的邊界用ArcGIS進行裁剪，再用ENVI進行NDVI值計算，得到植被指數專題圖（圖6）[13-14]。

2.4.2植被指數分析應用。植被指數范圍為-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域以及江州區中部地區；大于0的部分所占面積相對較大，說明植被覆蓋較高，主要分布在南部區域。一般情況下，NDVI>0.4時，植被覆蓋高，但是從指數圖中看，江州區沒有這樣植被覆蓋高的區域。從圖中可以看出，研究區植被覆蓋區域較大，但總體密度較小，空間分布不均，反映出該區的水土保持工作仍要加強。同時，還可以利用植被指數來反演江州區的土壤水分的涵養[15]，計算各類農作物以及農村居民點的分布面積[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用3結語

該研究利用GIS對崇左市江州區進行簡單的地理特征信息提取和分析研究，對江州區有了宏觀認識，并為該地區的城鎮發展、農業規劃、資源開發、災害預測與治理提供了一定的指導性建議，也為利用GIS技術進行信息數據的提取提供了另一種思路。

該研究所采用的數據較易獲取，方法簡單實用，但數據精度不是很高，取得的結果可能與實際情況有較大出入。在研究地形起伏度時，參考的是中國地勢起伏度研究，可能與研究區差別較大，因此應結合實際調查情況，對江州區西部巖溶地區以及北部西大明山以及十萬大山地區應著重考察研究，為該區域的脆弱生態環境的治理與農業發展規劃提供思路與方案，為廣西北部灣經濟區的建設貢獻一份力量。

參考文獻

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