澜沧江流域地理信息处理与地貌形态特征分析

作 者:

作者简介:
甘淑,教授,博士,云南大学 亚洲国际河流中心 云南 昆明 650091

原文出处:
云南地理环境研究

内容提要:

地貌作为自然环境的重要组成要素,它对地表生态环境及各种自然资源的形成与分布具有重要作用。本研究针对澜沧江流域特殊的自然地理环境,应用GIS 与遥感图像处理技术方法,通过对澜沧江流域1∶25万数字高程模型数据与地表覆盖遥感数据进行处理,提取流域有关坡度、坡向、地形起伏度等地貌特征要素,并进行定位表达与特征统计分析,结果获得了对流域地貌特征的定位与定量化的总体认识,研究成果直接为澜沧江流域水、土、生物、矿产等资源的综合开发利用,特别是为流域水资源的分配及其综合开发利用研究提供空间信息基础平台。


期刊代号:K9
分类名称:地理
复印期号:2006 年 01 期

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      0 引言

      地理信息是开展区域生态环境与资源研究的重要基础,对区域空间地理信息进行数量化处理与分析是深化相关区域资源环境研究的重要基础内容。作为区域地理信息的重要组成要素,地貌通过海拔、坡度、坡向、相对高度、山体走向等特征组合构成形态与分布多样的地表景观,并对区域生态环境与资源的地域优势种类分布、利用方式和利用程度等具有主导作用[1]。回顾地貌学研究发展,自20世纪50年代以来,由于认识到定性描述存在的不足,而定量地貌形态分析可通过提取各种有用地形基本要素与地貌特征形态参数直接为有关部门进行区域综合开发利用规划,以及为更高层次的区域综合研究提供实用基础信息,具有全面、系统地定量研究地表形态的作用,因此,地貌学逐渐从以往的定性描述转入数理定量分析研究阶段[2]。但按传统研究方法,由于地貌数据庞大、计算繁琐使定量地貌研究发展缓慢,而今随着计算机与空间技术的迅猛发展,特别是具有强大的空间数据获取与管理、分析、计算等功能的3S技术的应用,为地貌定量研究提供了有力的技术支持[3—4]。

      就流域地理单元而言,地貌特征影响着流域生态环境格局及水资源的形成、分布及总量等方面[3;5]。因此,综合3S技术应用, 就澜沧江流域地貌特征开展相关定量分析,认识流域水资源系统及其生态环境状况,对于探讨澜沧江流域跨境水资源的分配研究是十分必要的。

      1 研究区概况及资料处理

      依据对有关研究资料的整理,中国境内的澜沧江流域面积为167487km[2],河长2161km[6]。澜沧江上、中、下游段的划分是以昌都以上地区为上游段,昌都—旧州地区为中游段,旧州以下至流出国境处地区为下游段[7]。澜沧江在杂多县以上的地区为河源区,上游段有东西两支,东支为扎曲,西支为昂曲,两支流在西藏的昌都附近相汇。中游段河长约790km,河流深切高原岩体,两岸高山对峙,河谷幽深,形成相对高差达1000~2000m的“V”型峡谷,其自然地理景观垂直变化十分明显,河谷温干少雨,为河谷旱生硬叶灌丛景观,山腰温凉湿润,有冷、云杉林分布,该流域段呈狭长形,两岸支流一般短小,水网不甚发育。下游段河长约700km,该段位置偏南,地势低下,年降水量充沛,植物生长繁茂,形成亚热带季风林景观[8—10]。澜沧江云南省境内按地貌特征可分为3段:(1)功果桥以上,河流两侧为起伏巨大的高山区,主河谷深切,横断山脉中的他念他翁山、云岭和怒山南北纵向并列,为典型的南北走向V 形河谷。该地区的分水岭的间距仅在30~40km之间;(2)功果桥至景云桥,进入中山宽谷区,为青藏高原向云贵高原的过渡带,地形破碎,河流下切强烈,虽然山势较上段略低,但主河谷仍是明显的V形峡谷;(3)景云桥至南阿河口(澜沧江于此出国境,改称湄公河),山势渐低,河谷由南北向转向东南。该河段河谷水道有宽狭相间的变化,主要呈现为中低山宽峡谷的特征,其中景洪市就位于相对宽阔的槽型谷段[9—12]。

      为开展本研究,收集到澜沧江流域比例尺为1∶25万的全要素电子地图,数据格式为ARC/INFO矢量格式;研究区20世纪90年代末期的TM遥感数据,空间分辨率为30m的,格式为IMG。对收集到的各种数据进行坐标匹配与格式统一处理是开展相关地貌特征研究的基础,在本研究中,利用GIS工具,通过坐标匹配数据处理,将各种数据统一为等面积割圆锥投影,采用全国统一的中央经线和双标准纬线,即中央经线为东经105°,双标准纬线分别为北纬25°和北纬47°,参考椭球体采用Krasovsky椭球体。全部空间栅格数据均通过利用Erdas遥感图像处理统一到IMG格式,数据统计与整理分析采用基于Execel数据处理,综合GIS 与图像处理系统属性管理模块共同完成。

      2 地貌分析专题图处理

      利用GIS空间数据管理与分析工具对收集到的流域地面高程数据进行处理,分别采用数字高程模型、地形要素模型、形态参数模型等,得出研究区高程专题图、坡度专题图、坡向专题图、以及综合遥感数据的地表形态专题图等。

      2.1 数字高程模型(DEM)

      数字高程模型(DEM )作为以栅格数据格式记录表达地表空间位置和高程的有序集合,是进行地貌形态、结构等信息提取与特征分析的基础信息。坡度、坡向等因子均可以直接或间接从DEM中导出。为进行地貌特征分析,基于研究区1∶25万比例尺地形数据处理获得澜沧江流域数字高程模型(DEM)数据,建立流域100m空间分辨率的DEM,得到流域高程专题图(图1)。

      

      图1 研究区DEM

      Fig.1 The demo of lancing basin Dem

      2.2 海拔高度分层专题图

      海拔即高程,指地面任一点距大地水准面的垂直距离。通过对研究区DEM高程数量进行等级分层,将高程按照需要分为相应的分级类型,并利用Excel进行有关高程类别及像元对应面积数量的统计分析。

      2.3 坡度专题图

      坡度指水平面与局部地表之间夹角或其正切值,是局部地表高度变化的比率指标,可量化表达地表面在该点的倾斜程度。坡度是重要的地形因子之一,坡度的大小直接影响流域地表的物质流和能量再分配,影响流域土壤发育、植被分布,制约着流域生态环境格局与土地资源开发利用可能的方式与类型。研究区坡度状况对于阐明流域地貌成因、山坡稳定性和地貌发育过程具有重要的意义。澜沧江流域的坡度专题图是基于数字高程模型,利用GIS空间处理工具直接处理获得, 坡度分级则结合流域实际状况与研究需要设计算法处理得到。

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