旅游地學(xué)景觀分級(jí)指標(biāo)設(shè)計(jì)：兼論珠峰自然保護(hù)區(qū)澎曲流域地學(xué)景觀系統(tǒng)識(shí)別

陳 露，何 軍，冉清紅

旅游地學(xué)景觀分級(jí)指標(biāo)設(shè)計(jì)：兼論珠峰自然保護(hù)區(qū)澎曲流域地學(xué)景觀系統(tǒng)識(shí)別

陳 露1，2，何 軍3，冉清紅1

（1.成都師范學(xué)院西部人文研究所，成都 611130；2.西藏自治區(qū)科技信息研究所，拉薩 850001；3. 西藏自治區(qū)水文水資源勘測(cè)局山南水文水資源分局，西藏 山南 8560000）

本文基于對(duì)空間尺度分級(jí)，構(gòu)建以“流域景觀-景觀單元-景觀類型”為主體的旅游地學(xué)景觀分級(jí)指標(biāo)體系，設(shè)計(jì)“流域-條帶高程剖面-高程帶”為對(duì)應(yīng)地形參數(shù)，在珠峰自然保護(hù)區(qū)澎曲流域驗(yàn)證了該指標(biāo)體系的合理性和分析方法的可行性。結(jié)果顯示，藏南谷地中段區(qū)域具有一致發(fā)生學(xué)規(guī)律。景觀單元尺度由7個(gè)連續(xù)不重疊平行單元組成，體現(xiàn)景觀分區(qū)共軛性。表現(xiàn)海拔4200m以下景觀類型多樣、4200～4600m多樣性減弱、4600m以上景觀一致漸變特征。本文為高山型旅游地學(xué)景觀系統(tǒng)研究和公眾了解地學(xué)景觀提供一種參考。

旅游地學(xué)景觀；分級(jí)指標(biāo)；地形參數(shù)；數(shù)字地形分析；澎曲流域

旅游地學(xué)是以研究合理保護(hù)和利用地質(zhì)地貌旅游資源而形成的交叉學(xué)科，可追溯至旅游中的地學(xué)教育和公眾理解研究（Hose，2008）。在各種類型的旅游地學(xué)研究中，地學(xué)景觀分級(jí)是最基本的理論問(wèn)題，較多偏重對(duì)象的資源屬性（黃亮山和丁美青，2021；方世明等，2008），少有從公眾認(rèn)知角度設(shè)計(jì)分類方法的研究。本文從地域的空間屬性、物質(zhì)組成和物理結(jié)構(gòu)入手，設(shè)計(jì)旅游地學(xué)景觀分級(jí)指標(biāo)，選取典型高山極高山景觀體—珠峰自然保護(hù)區(qū)澎曲流域進(jìn)行系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)識(shí)別研究，為旅游地學(xué)景觀系統(tǒng)分類研究提供參考。

1 旅游地學(xué)景觀分級(jí)指標(biāo)構(gòu)成

1.1 指標(biāo)分級(jí)

所有地貌類型可用等高線表達(dá)。通過(guò)等高線能劃分為連續(xù)不重疊面狀集水區(qū)(流域)。根據(jù)自然地域這一空間屬性，設(shè)計(jì)“流域景觀-景觀單元-景觀類型”三個(gè)尺度以劃分旅游地學(xué)景觀空間等級(jí)（表1）。

表1 旅游地學(xué)景觀分級(jí)指標(biāo)

1.2 各等級(jí)地形參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）流域景觀尺度參數(shù)

流域景觀尺度的地形參數(shù)選取流域范圍；既一個(gè)水文單元，也是成熟的地形指標(biāo)。可沿用水文學(xué)流域定量提取方法。

（2）景觀單元尺度參數(shù)

景觀是掌握水平方向地貌形態(tài)變化單元。高程剖面能直觀反映地表形態(tài)，定量分析沿特定方向地形起伏變化。線狀和面狀地形剖面是十分成熟的地形分析指標(biāo)，有直觀、形象、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)（鄒斌文等，2011），可作為景觀單元尺度的地形參數(shù)。

（3）景觀類型尺度參數(shù)

景觀類型旨在分解垂直方向上景觀結(jié)構(gòu)。山地垂直帶譜是最直接的觀察對(duì)象。高程帶是具有空間精度的地形分析變量，與山地垂直帶譜結(jié)合，可以觀察山地景觀變化的方向與強(qiáng)度。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和調(diào)查，可獲得比較準(zhǔn)確景觀類型信息。

2 澎曲流域旅游地學(xué)景觀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

2.1 研究區(qū)概況

珠穆朗瑪峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是聯(lián)合國(guó)教科文組織 “世界生物圈保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)”成員，以高山、高原生態(tài)系統(tǒng)及其物種多樣性為保護(hù)對(duì)象，面積32681.53km2（劉務(wù)林,2007）。澎曲發(fā)源于喜馬拉雅山脈中段希夏邦馬峰北坡野博康加勒冰川，源頭海拔5530m，自西向東橫貫保護(hù)區(qū)，至西寧藏布匯口處向南轉(zhuǎn)折，在陳塘附近進(jìn)入尼泊爾境內(nèi)，全長(zhǎng)384km，落差3370m。澎曲流域被保護(hù)區(qū)南北緣上的喜馬拉雅山脈和拉軌岡日山脈夾持，成為保護(hù)區(qū)面積最大的集水區(qū)，其地形復(fù)雜多樣，氣候變化顯著，地學(xué)景觀價(jià)值很大。而且國(guó)道318橫貫澎曲流域，交通便利，無(wú)論是資料儲(chǔ)備，還是實(shí)地調(diào)查都有顯著優(yōu)勢(shì)（圖1）。

圖1 珠峰自然保護(hù)區(qū)及澎曲流域地形圖

2.2 數(shù)據(jù)與方法

2.2.1 數(shù)據(jù)源

本文采用ASTER GDEM2 30m空間分辨率的數(shù)字高程模型進(jìn)行流域地形參數(shù)、地形剖面參數(shù)和高程帶提取。研究顯示，在非建筑用地為主的山地丘陵區(qū)，包含地表植被高程的ASTER 能更突出自然起伏形態(tài)，表達(dá)地形特征（張朝忙等，2012；郭笑怡等，2011）。進(jìn)行澎曲流域景觀類型分析時(shí)，使用了珠峰自然保護(hù)區(qū)land_coverage(2000)矢量數(shù)據(jù)。進(jìn)行綜合制圖時(shí)，還用到珠峰自然保護(hù)區(qū)1:1萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。踏勘和調(diào)查是景觀識(shí)別重要數(shù)據(jù)來(lái)源。數(shù)據(jù)處理軟件為ArcGIS 10.2。地形參數(shù)分析使用matlab2016。

2.2.2 地形參數(shù)提取方法

使用ArcGIS水文分析、空間分析、提取分析三個(gè)工具實(shí)現(xiàn)流域、地形剖面和高程帶提取。由于澎曲流域范圍廣闊，地形剖面擬采用面狀高程，即條帶高程剖面指標(biāo)。對(duì)比了20km×278km和30km×278km條帶設(shè)置所包含的地形信息。結(jié)果顯示，雖然最小高程、最大高程、平均高程的變化不明顯，但30km帶寬的高程極差對(duì)平坦地形表現(xiàn)更平滑，如1～21km帶區(qū)（圖2，a段）和180km帶區(qū)以上（圖2，c段）；而在陡峭地形上的表現(xiàn)起伏變化大，如60～70km帶區(qū)（圖2，b）段。可見(jiàn)，條帶高程剖面能夠表達(dá)水平方向上的地形起伏變化特征。

圖2 澎曲流域條帶高程剖面對(duì)比

（1）（2）為20km寬度的條帶，（3）（4）為30km寬度的條帶

澎曲流域5000m以上普遍發(fā)育高山、極高山，對(duì)比100m、200m、400m和500m空間精度，擬采用500m等間隔高程帶指標(biāo)進(jìn)行垂直方向精度控制，同時(shí)結(jié)合珠峰自然保護(hù)區(qū)山地垂直帶譜海拔分區(qū)特征（陳露等，2011）與實(shí)地觀察，綜合分析景觀類型結(jié)構(gòu)。因條帶覆蓋的流域最低高程為4042m，為便于分析，將高程帶的起算高程設(shè)為4100m。

圖3 澎曲流域旅游地學(xué)景觀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 結(jié)果與分析

2.3.1 澎曲流域旅游地學(xué)景觀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于Aster GDEM2提取的澎曲流域邊界準(zhǔn)確地落在保護(hù)區(qū)南北緣喜馬拉雅山脈和拉軌岡日山脈分水嶺（圖2），流域覆蓋區(qū)域是喜馬拉雅山脈中段著名的藏南谷地區(qū)域。該區(qū)構(gòu)造系喜馬拉雅山脈隆升并北向推腹擠壓（常承法和鄭錫瀾，1975），證明澎曲流域地質(zhì)背景體現(xiàn)發(fā)生學(xué)一致性。景觀單元根據(jù)條帶高程剖面特征劃分，與地形空間展布有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖4）。景觀類型與山地垂直帶譜屬性十分吻合。綜合制圖顯示（圖3），澎曲流域地學(xué)景觀系統(tǒng)的尺度結(jié)構(gòu)清晰，三個(gè)等級(jí)易于識(shí)別。該系統(tǒng)由1個(gè)流域景觀，7個(gè)景觀單元，34個(gè)景觀類型組成。個(gè)別景觀類型重復(fù)，每類型對(duì)應(yīng)景觀單元不重復(fù)，所代表的景觀和環(huán)境特征也不相同。

圖3反映，海拔5200m以上是冰雪景觀，4600～5200m基本為荒漠景觀，流域上游因有泊古錯(cuò)和浪強(qiáng)錯(cuò)兩個(gè)冰川湖泊而增加了湖泊和湖濱景觀類型。流域濕地全部分布在4200～4600m，以草原、草甸草原景觀為主。澎曲河流高程跨度4100～4360m向東水量逐漸減少，氣候轉(zhuǎn)為干旱，河流景觀也從大型河漫灘、洪積扇、小型河漫灘，逐漸過(guò)渡到河濱沙丘景觀。下游葉如藏布給澎曲注入豐沛水分，在葉如藏布景觀單元的河濱地帶，出現(xiàn)了大面積分布的沙棘林，成為澎曲流域景觀系統(tǒng)在基帶上的一大特殊景觀。

圖4 澎曲流域條帶高程剖面上的景觀單元?jiǎng)澐?/p>

2.3.2 景觀單元辨識(shí)規(guī)律與地貌特征

按本景觀系統(tǒng)分級(jí)，一級(jí)流域景觀可用DEM自動(dòng)提取，三級(jí)景觀類型可由高程帶與山地垂直帶譜綜合判讀；難度最大，第二級(jí)景觀單元?jiǎng)澐謱?duì)流域在水平方向上分塊。條帶高程可以很好指示景觀單元空間分布狀態(tài)。

條帶上，高程極差展布呈現(xiàn)較好的帶狀變化規(guī)律。如圖4，高程極差在278km長(zhǎng)的條帶上出現(xiàn)7個(gè)帶區(qū)：0～61km、61～102km、102～157km、157～184km、184～233km、233～258km、258～278km帶區(qū)。7個(gè)帶區(qū)的共性是剖面形態(tài)均呈現(xiàn)“高-低-高” 波動(dòng)特征，反映了實(shí)際地形的高差變化趨勢(shì)為“大-小-大”。只有“山頂-山谷-山頂”地貌單元能呈現(xiàn)這種變化形式。無(wú)論山地、丘陵或盆地都將呈現(xiàn)“高-低-高”變化。是地表形態(tài)在水平(橫向)方向上的基本特征，適合作景觀單元識(shí)別標(biāo)志。

在澎曲流域DEM上疊加高程極差呈“高-低-高”周期波動(dòng)的帶區(qū)，澎曲流域下游至上游方向形成7個(gè)景觀單元：①葉如藏布景觀單元（0～61km）。葉如藏布作為澎曲東部主要支流，區(qū)位相對(duì)獨(dú)立，是澎曲下游農(nóng)業(yè)與牧業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)之間的過(guò)渡地區(qū)，為珠峰自然保護(hù)區(qū)的兼農(nóng)兼牧經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)。②長(zhǎng)所盆地景觀單元（61～102km）。地貌呈開(kāi)闊寬谷，澎曲流經(jīng)盆地南緣西寧藏布，河床分叉漫流，河心灘、邊灘高度發(fā)育，河水中有大量的細(xì)質(zhì)沉積物。由于澎曲流域一年內(nèi)風(fēng)季長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月，風(fēng)向?yàn)檩^穩(wěn)定的西南風(fēng)，為風(fēng)沙地貌發(fā)育提供了良好的動(dòng)力條件。每當(dāng)冬季枯水期，大片河床出露，在西南風(fēng)的吹動(dòng)下就地起沙。并因氣候寒冷干旱，植被稀少，風(fēng)季與植被枯黃季節(jié)一致，形成十分奇特風(fēng)沙地貌。③協(xié)格爾景觀單元（102～157km）。協(xié)格爾到吉雄段河道平均寬2km，河道彎曲多河心灘，南側(cè)喜馬拉雅山脈上升幅度較大，河水緊靠北側(cè)山地流動(dòng)，形成不對(duì)稱盆地。④定日盆地景觀單元（157～184km）。盆地南緣聳立著海拔8201m的世界第六高峰卓奧友峰以及十余座7000m以上的喜馬拉雅高峰，西南部是海拔7367m的拉布吉康雪山，使定日盆地成為觀賞喜馬拉雅雪山的極佳景區(qū)。定日盆地交通便利，居民稠密，靠近水域，是珠峰地區(qū)重要的人類活動(dòng)區(qū)域。⑤古錯(cuò)盆地景觀單元（184～233km）。盆地南北緣均發(fā)育雪山冰河，產(chǎn)生澎曲流域兩支重要支流，其一為發(fā)源于南緣希夏邦馬峰博康加勒冰川的門曲，其二為發(fā)源于北緣藏南分水嶺拉軌岡日的棒曲。山麓地帶洪積扇十分壯觀，并在扇緣與盆地中部形成大片平坦豐茂的草原與沼澤草甸。⑥浪強(qiáng)錯(cuò)湖盆景觀單元（233～258km）和⑦泊古錯(cuò)湖盆景觀單元（258～278km）是兩個(gè)連續(xù)的以湖泊為主的地貌單元，但前者盆周緣極高山聳立，平均海拔更高，氣候更寒旱；后者地勢(shì)相對(duì)平坦開(kāi)闊，平均海拔低約800m。兩個(gè)湖盆均位于高山寒漠帶，僅湖濱地帶略有差異。

圖5 澎曲流域7個(gè)景觀單元空間分布

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 基于空間尺度等級(jí)的旅游地學(xué)景觀分級(jí)指標(biāo)體系

“流域景觀-景觀單元-景觀類型”三級(jí)地學(xué)景觀分類方案，體現(xiàn)空間物質(zhì)組成和物理結(jié)構(gòu)及地學(xué)發(fā)生規(guī)律。流域景觀自然地理單元，水系是骨架。

“景觀單元”是對(duì)流域中觀分解。理想結(jié)構(gòu)由上游、中游、下游組成。

“景觀類型”尺度解決局部空間垂直方向景觀分類，本質(zhì)是垂直地帶性。

3.1.2 數(shù)字地形分析方法在地學(xué)景觀辨識(shí)上的應(yīng)用

本文以“流域景觀-景觀單元-景觀類型”三級(jí)空間尺度，基于普通DEM精度，采用“流域-條帶高程剖面-高程帶”作為對(duì)應(yīng)的數(shù)字地形分析指標(biāo)，用以識(shí)別珠峰自然保護(hù)區(qū)面積最大的流域，獲得了較顯著的景觀分類效果，與實(shí)際地形地貌形成較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明，普通精度DEM結(jié)合水平和垂直方向的面狀高程地形參數(shù)，對(duì)流域尺度景觀辨識(shí)有較好的適宜性。

3.1.3 垂直帶譜上景觀類型多樣化的原因分析

應(yīng)用分級(jí)指標(biāo)建立澎曲流域地學(xué)景觀系統(tǒng)，分解垂直帶譜結(jié)構(gòu)不能窮盡所有景觀類型。各景觀單元的景觀類型均多于3種（圖3），垂直帶譜景觀具有多樣化特點(diǎn)。出現(xiàn)多樣景觀區(qū)域均為各單元第一個(gè)垂直帶。原因是澎曲流域水系格局與近地表溫度對(duì)最低的垂直帶景觀組成有很強(qiáng)約束。澎曲河從下游葉如藏布景觀單元河面拔高4158m水平向西約300km逐漸升高至上游浪強(qiáng)錯(cuò)、泊古錯(cuò)景觀單元湖面拔高4653m。7個(gè)景觀單元中，葉如藏布、長(zhǎng)所、協(xié)格爾在亞高山草原帶上的景觀最豐富，是由4100～4250m高程上澎曲河濱地帶水分相對(duì)充足決定。定日、古錯(cuò)景觀單元在高山草原草甸帶上展現(xiàn)了高寒濕地景觀多樣性，得益于希夏邦馬冰川群與拉軌岡日季節(jié)性冰雪融水在山麓地帶的水熱積累。浪強(qiáng)錯(cuò)和泊古錯(cuò)景觀單元起始高程已達(dá)4653m，進(jìn)入高山寒漠帶，極低溫度限制了景觀變化。可見(jiàn)，澎曲流域4000～4200m高程帶景觀對(duì)水熱條件變化非常敏感，4200～4600m高程帶次之，海拔4600m以上實(shí)現(xiàn)全流域景觀類型一致。水系與垂直帶所反映的水熱條件是景觀垂直結(jié)構(gòu)的決定因素。

3.2 結(jié)論

“流域景觀-景觀單元-景觀類型”指標(biāo)體系設(shè)計(jì)基于地學(xué)空間尺度分級(jí)。三級(jí)指標(biāo)體系是大地構(gòu)造與景觀異質(zhì)性集成，隱含空間對(duì)象認(rèn)知三個(gè)原則：發(fā)生一致、區(qū)域共軛與垂直地帶性。“流域-條帶高程剖面-高程帶”三個(gè)地形參數(shù)量化獲取基于DEM空間分辨率的數(shù)字地形分析。

珠峰自然保護(hù)區(qū)澎曲流域應(yīng)用實(shí)踐證明方法的可行性。流域景觀尺度覆蓋澎曲水系集水區(qū)，系喜馬拉雅山脈隆升并北向推腹擠壓而成的藏南谷地中段，地質(zhì)背景一致。景觀單元尺度由7個(gè)連續(xù)不重疊的平行單元組成，體現(xiàn)景觀水平分區(qū)共軛。景觀類型尺度被500m等間距高程帶很好地控制著各單元垂直地帶性的漸變程度。

三級(jí)指標(biāo)不能窮盡資源單體層面景觀，是本指標(biāo)體系的缺陷。方法為旅游地學(xué)景觀調(diào)查提供了一種新思路。

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Design of Tourism Geoscience Landscape Classification Indexes:Also on the Recognition on of geoscience Landscape System in the Pengqu Watershed of the Mt. Qomolangma National Nature Reserve

CHEN Lu1,2HE Jun3RAN Qing-hong1

(1-Western Institute of Humanities, Chengdu Normal University, Chengdu 611130; 2-Institute of Science & Technology Information of Tibet Autonomous Region, Lhasa 850001; 3-Shannan Branch, Hydrology and Water Resources Survey of Tibet Autonomous Region, Shannan, Tibet 856000)

Tourism geoscience is often confined to the geopark field due to the lack of efficient multi-scale spatial cognition method of geoscientific landscape. The application scope of tourism geoscience can be expanded if accurate geoscientific theory and appropriate approaches are used. Digital terrain analysis is good at spatial deconstruction, and digital elevation models provide uniform observational datasets from sink basins to continents. This study is based on the insight to spatial scale classification, constructed a series of indexes named "watershed landscape-landscape unit-landscape type" with the corresponding topographic parameters by "watershed-swath elevation profile-elevation belt". The rationality of the serial index and the feasibility of the analysis method are verified in the Pengqu Watershed of the Mt. Qomolangma National Nature Reserve. The results show that the area covered by the watershed landscape belongs to the southern Tibetan valley, where has the same occurrence law. The scale of landscape unit is composed of seven continuous non-overlapping parallel units, which reflects the landscape zoning conjugation. The scale of landscape type shows a gradual change of mountain landscapes which has the most diversity below the altitude of 4200 m, the diversity is weakened in 4200-4600 m section, and above 4600 m is consistent. This paper provides a theoretical reference for the study of alpine tourism geoscience landscape system, and also builds a bridge for the public to understand the insight between geoscience and landscapes.

tourism geoscience landscape; classification index; topographic parameter; digital terrain analysis; Pengqu watershed

[P66]

A

1006-0995（2022）01-0166-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.033

2021-05-16

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41461029）；成都師范學(xué)院引進(jìn)人才專項(xiàng)（YJRC2016-6）；西藏自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015ZR-13-66）

陳露（1980—），女，四川達(dá)州人，博士，副教授，從事第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)與青藏高原旅游地學(xué)研究