西南三省一市山地地貌基本類型提取與分析

汪朝霞 ，李月臣

（1.重慶師范大學地理與旅游學院；2.重慶師范大學三峽生態環境遙感研究所；3.重慶師范大學重慶市高校GIS應用研究重點實驗室，重慶 401331）

地貌對人類活動有著重要的影響，與人類的生產生活、社會發展、生態環境等緊密相關。以前，人們提取地貌類型信息主要靠人力資源，分析地形圖并到野外實地勘查，這個方法雖然精確，但是效率低且消耗巨大的人力以及物力。近年來，隨著科學技術的飛速發展，人們開始基于數字高程模型、遙感影像等數據源利用遙感解譯的方法提取地貌類型信息。例如，李炳元等根據不同的海拔高度和相對高差組合，將全國劃分為28個基本地貌類型[1]；陳慶濤等人通過解譯遙感TM圖像完成川東地區地貌類型圖的繪制工作[2]；閭國年等人從地貌學的角度出發，利用GIS技術來提取不同的特征地貌[3]。以上研究對地貌的定量分析有很大的促進作用，地貌的定量研究主要是以數字高程模型作為區域地面高程的數字表示，以此進行地形要素的提取與分析，是一種獲取地表信息的有效手段，這對人們的生產生活具有重要的理論與現實意義。基于此，本研究以西南三省一市為研究區，基于SRTM-DEM數據對西南三省一市的地貌特征進行提取與分析，采用李炳元等制定的最新中國地貌類型劃分指標對西南三省一市地貌進行類型劃分，以期為西南三省一市人口、經濟的相關研究提供數據支持。

1 數據與研究方法

1.1 研究區概況

西南三省一市包括四川、貴州、云南三省和重慶市。緯度大致介于北緯21°～35°，幅員面積11.28×105km2，人口約1.6億。區內河流縱橫，峽谷廣布，屬亞熱帶季風氣候，冬暖夏熱，無霜期長，氣候濕潤。地勢起伏較大，地形復雜多樣，地跨全國一、二階梯，地貌類型豐富，主要為高原和山地，喀斯特地貌廣泛分布。良好的地勢條件，孕育了該區豐厚的自然資源，對西南片區的生態環境保護具有重要意義。

1.2 研究方法

1.2.1 地貌類型劃分

本研究采取的分類方法是基于專家知識的決策樹分類法。利用SRTM-DEM提取的西南三省一市數字高程模型（90 m×90 m），分別提取研究區的高程和地形起伏度模型，參考李炳元等人的地貌類型劃分方法，分別對高程要素和地形起伏度要素進行分級，再利用基于專家知識的決策樹分類進行研究區地貌類型的提取，得到研究區地貌類型分類結果。

根據李炳元等人制定的中國地貌類型劃分標準，將研究區高程分為五個等級，低海拔（＜1 000 m）、中海拔（1 000～2 000 m）、高中海拔（2 000～4 000 m）、高海拔（4 000～6 000 m）、極高海拔（＞6 000 m）；將地形起伏度分為六個等級，平原（＜20 m）、臺地（20～30 m）、丘陵（30～200 m）、小起伏山（200～500 m）、中起伏山（500～1 000 m）、大起伏山（1 000～2 500 m）。地貌劃分結果如表1所示。

表1 研究區內基本地貌類型

1.2.2 海拔高度

利用原始數據SRTM-DEM，根據李炳元等制定的中國地貌基本類型劃分指標，將高程分為低海拔（＜1 000 m）、中海拔（1 000～2 000 m）、高中海拔（2 000～4 000 m）、高海拔（4 000～6 000 m）、極高海拔（＞6 000 m），共五個級別。

1.2.3 地形起伏度

地形起伏度是指一個特定區域內的相對高差。從定義可以看出，隨著“一個特定的區域”的增大，地形起伏度必然會增加。所以，確定這個特定區域的大小是計算地形起伏度的關鍵。依據張偉等人基于DEM的中國地形起伏度適宜計算尺度研究，本文選擇4.72 km2作為地形起伏度適宜計算尺度[4-6]。本研究采用窗口分析法來計算地形起伏度，其計算公式為[7-8]：

式中，LERi指以第i個柵格為中心的窗口內的相對高差值；Emax、Emin分別為該窗口內的最大高程和最小高程值。

地形起伏度是地貌類型劃分的一個重要指標，研究區內地形起伏的變化范圍是0～2 238 m，按照李炳元等人制定的地形起伏度劃分標準，將研究區地形起伏度分為平原（＜20 m）、臺地（20～30 m）、丘陵（30～200 m）、小起伏山地（200～500 m）、中起伏山地（500～1 000 m）、大起伏山地（1 000～2 500 m），共六個級別。

1.3 數據源

本文使用的高程數據SRTM-DEM，來自地理空間數據云（http：//www.gscloud.cn/），分辨率為90 m×90 m，利用ENVI5.1軟件對數據進行輻射定標、拼接、裁剪等預處理后，得到西南三省一市數字高程模型。然后，進一步提取西南三省一市的海拔、地形起伏度等要素信息[9-11]。

1.3.1 海拔高度

圖1為高程分級結果，由圖1可以看出，西南地區高程空間分布總體呈西高東低的趨勢，平原、臺地、丘陵主要分布在東北部和東部，中山和高中山主要分布在南部和西南部，高山和極高山集中分布在研究區西北部。

1.3.2 地形起伏度

圖2為地形起伏度分級結果，由圖2可以看出研究區內地勢起伏，西北部較大，東北部地勢相對平緩，多為平原、臺地、丘陵地形，南部,以小起伏山和中起伏山為主。整體呈西陡東緩的趨勢，西部地勢起伏較大，東部地勢起伏則相對平緩。

圖1 西南三省一市高程

2 結果與分析

2.1 地貌類型劃分

考慮到研究區地形復雜，本文按照高程和地形起伏度兩個指標來進行西南三省一市的地貌類型劃分。按照高程和地形起伏度兩個指標來進行西南三省一市的地貌類型劃分。根據高程劃分等級和地形起伏度劃分等級的組合，將西南三省一市的地貌類型共分為26類，劃分結果如圖3所示。

圖2 西南三省一市地形起伏度

圖3 西南三省一市地貌類型劃分結果

表2 西南三省一市平原面積統計結果

各省市地貌類型面積統計如表2～表7所示，其中數值單位均為km2。由此可知，整個西南三省一市分布最為廣泛的是小起伏山地，面積約493 296.90 km2，占研究區總面積的40.79%；其次是中起伏山地，面積約431 692.02 km2，占研究區總面積的35.69%；兩者面積之和占整個研究區的3/4。這兩種地貌在云南省和四川省分布較廣，小起伏山地在云南省的占地面積約179 008.32 km2；中起伏山地在四川省的占地面積約215 546.32 km2。丘陵面積約187 180.00 km2，占研究區總面積的15.48%；大起伏山地面積約82 630.78 km2，占研究區總面積的6.83%；而平原和臺地的分布最少，面積為9 837.01 km2和4 784.90 km2，分別占研究區總面積的0.81%和0.40%。

表3 西南三省一市臺地面積統計結果

表4 西南三省一市丘陵面積統計結果

表5 西南三省一市小起伏山地面積統計結果

表6 西南三省一市中起伏山地面積統計結果

表7 西南三省一市大起伏山地面積統計結果

2.2 各省市地貌類型劃分

2.2.1 四川省地貌類型劃分

四川省地貌類型較為豐富，包含研究區所有的26種地貌類型。四川省分布最廣泛的為中起伏山地，占其總面積的40.42%；其次為小起伏山地，占比27.96%；再次是丘陵和大起伏山地，占比分別為18.63%和10.84%；分布最少的是平原和臺地，所占比率分別為1.46%和0.69%。

2.2.2 云南省地貌類型劃分

云南省擁有全部的26種地貌類型，地貌類型豐富，分布最廣的是小起伏山地和中起伏山地，占比分別為44.78%和39.53%，兩者面積之和占整個云南省的4/5；其次是丘陵和大起伏山地，占比為9.55%和5.45%；分布最少的平原和臺地，兩者面積之和僅占云南省總面積的0.69%。

2.2.3 貴州省地貌類型劃分

貴州省地貌沒有云南省和四川省地貌類型豐富，只涵蓋了16種地貌類型。其中小起伏山地占地面積最廣，占比為67.33%，占整個貴州省總面積的3/5；其次為丘陵和中起伏山地，占比分別為15.60%和16.94%；而平原、臺地和大起伏山地的分布極少，三者總面積之和占貴州省面積的0.12%，幾乎可忽略不計。可見貴州省的地貌類型較為單一，多為丘陵、小起伏山地和中起伏山地。

2.2.4 重慶市地貌類型劃分

重慶市地貌類型也較為單一，僅包含16種地貌類型。占地面積最廣的是小起伏山地，占重慶市總面積的44.12%；其次為丘陵和中起伏山地，分別占重慶市總面積的22.87%和29.49%；而平原、臺地和大起伏山地分布則較少，占比分別為0.05%、0.36%和3.11%。

3 結論

利用SRTM-DEM數據提取西南三省一市地區地貌形態，研究結果表明，西南三省一市小起伏山地和中起伏山地分布最為廣泛，總體地形西高東低，極高海拔以及高海拔多分布在西北部，即四川省境內；而地形起伏大較大的地區為西部和北部，主要分布在四川、云南，其他省市的地形則較為平緩。

研究區地貌類型復雜多樣，包括低海拔平原、小起伏山地、大起伏山地共26類。四川省地貌類型以中起伏山地為主，主要分布在其西部和東北部；云南省地貌類型分布最廣的是小起伏山地，多分布于南部和東北部；貴州省地貌類型面積占比最大的是小起伏山地，集中分布在西部以及中部；重慶市地貌類型分布最廣泛的也是小起伏山地，主要分布在中部以及東南部。若能改變計算地形起伏度時的適宜尺度，將計算結果進行比較，將會得到更加客觀的結果，這也是筆者進一步的研究方向。