王 耕， 李素娟, 張興國(guó)

(1.遼寧師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院, 遼寧 大連 116029; 2.信陽(yáng)師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院, 河南 信陽(yáng) 464000)

淮河正在被打造為中國(guó)第3條出海黃金通道，成為繼珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海地區(qū)之后的第4增長(zhǎng)極?；春釉吹貐^(qū)越來(lái)越受到國(guó)家的重視，該區(qū)主要位于河南省境內(nèi)，成為經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立的國(guó)家第18個(gè)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，該區(qū)亦是中國(guó)“南水北調(diào)”的重要水源區(qū)，為加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域生態(tài)功能及生物多樣性的保護(hù)工作，在生態(tài)功能調(diào)蓄及生物多樣性保護(hù)等方面已納入當(dāng)?shù)赝恋乩靡?guī)劃、扶貧規(guī)劃、旅游規(guī)劃及十二五規(guī)劃中，目的是在淮河源地區(qū)建立、完善并運(yùn)行能夠體現(xiàn)生物多樣性保護(hù)與可持續(xù)利用的土地規(guī)劃。因此，對(duì)該地區(qū)地貌基本形態(tài)劃分的研究，有助于指導(dǎo)該地區(qū)的土地規(guī)劃及旅游規(guī)劃，有利于更好地實(shí)現(xiàn)淮河源生物多樣性保護(hù)的目標(biāo)及該地區(qū)未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃。

地貌多以形態(tài)、成因?yàn)榉诸?lèi)依據(jù)，包括成因分類(lèi)、形態(tài)成因分類(lèi)、形態(tài)分類(lèi)和多指標(biāo)分類(lèi)等不同的分類(lèi)方法[1]。在地貌基本形態(tài)分類(lèi)的研究中，彭克于[2]1894年提出按地表形態(tài)分類(lèi)的方案,從幾何的角度，把地貌分為6種基本類(lèi)型：平原、山崖、河谷、山地、凹地和洞穴。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于劃分地貌基本形態(tài)的方案很多,而中國(guó)對(duì)地貌形態(tài)的劃分也進(jìn)行了廣泛的探討及研究[3-9]。其中國(guó)際上最具代表性的是歐洲國(guó)際地理學(xué)聯(lián)合會(huì)地貌調(diào)查與制圖委員會(huì)編制的歐洲1∶250萬(wàn)地貌圖圖例系統(tǒng)，該分類(lèi)方法是以高度來(lái)劃分地貌基本形態(tài)的[10]。

除此方法外，有以絕對(duì)高度作為1級(jí)分類(lèi)，相對(duì)高度或切割深度作為2級(jí)分類(lèi)對(duì)地貌基本形態(tài)進(jìn)行劃分的，如中國(guó)科學(xué)院地理研究所1959年的《中國(guó)地貌區(qū)劃》和蘇聯(lián).斯瓦里采夫什卡婭的山地分類(lèi)以及高玄彧[11-13]的主客分類(lèi)法。還有以海拔高度和地勢(shì)起伏度為依據(jù)對(duì)地貌形態(tài)進(jìn)行了劃分的，如湖北大學(xué)區(qū)域規(guī)劃研究所徐漢明[14]的分類(lèi)。

綜上可知，目前對(duì)地貌基本形態(tài)劃分的方案大體有3類(lèi)： ①以相對(duì)高度為依據(jù)的地貌分類(lèi)； ②以絕對(duì)高度為主，相對(duì)高度或切割深度為輔的地貌分類(lèi)； ③以海拔高度和地勢(shì)起伏度為依據(jù)的地貌分類(lèi)。針對(duì)這3種分類(lèi)方案，哪種方案較為適合淮河源地貌基本形態(tài)的劃分，這是本文將要探討和研究的問(wèn)題。鑒于此，本研究以淮河源地區(qū)為研究對(duì)象，基于分辨率為30 m的DEM數(shù)據(jù)，在地貌基本形態(tài)劃分的3類(lèi)方案下，運(yùn)用鄰域分析、重分類(lèi)、地圖代數(shù)以及轉(zhuǎn)換工具等分別進(jìn)行淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型的劃分，并對(duì)3類(lèi)方案下的淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型進(jìn)行分析并與實(shí)際地形進(jìn)行勘察比較，確定適合淮河源地貌形態(tài)分類(lèi)的最佳方案。

1 研究區(qū)概況

淮河是中國(guó)第3大河流，起源于南陽(yáng)市桐柏縣老鴉叉，主要干流流經(jīng)河南、安徽、江蘇，干流全長(zhǎng)約1 000 km?；春恿饔蛭挥跂|經(jīng)112°—121°，北緯31°—36°，總面積2.70×105km2，包括湖北、河南、安徽、山東、江蘇5省40個(gè)地(市)，181個(gè)縣(市)，人口約2億人?；春釉次挥诤幽鲜〉哪喜?，行政區(qū)劃包括河南省信陽(yáng)市10個(gè)縣(區(qū))和南陽(yáng)市桐柏縣，面積21 109 km2，人口830萬(wàn)人，屬于中國(guó)欠發(fā)達(dá)地區(qū)[15]。2010年，該區(qū)域部分地區(qū)被確定為國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，且淮河源項(xiàng)目受到了國(guó)內(nèi)外的高度重視，未來(lái)將會(huì)有很大的發(fā)展前景?；春釉磳?duì)于淮河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)及全國(guó)生態(tài)安全具有重要的戰(zhàn)略意義。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理過(guò)程

(1) 以淮河源為研究區(qū)，在地理空間數(shù)據(jù)云里下載分辨率為30 m的淮河源DEM數(shù)據(jù)，依據(jù)淮河源所在經(jīng)緯度范圍、所在省、市、縣的大致范圍構(gòu)建數(shù)字高程模型。

(2) 淮河源的矢量邊界，在中國(guó)淮河源網(wǎng)站里可以下載淮河源的行政區(qū)劃圖，可在ArcGIS里提取淮河源的邊界。

(3) 拼接。下載的分辨率為30 m的DEM數(shù)據(jù)有6個(gè)條帶狀，因此要用鑲嵌至新柵格工具進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接。

(4) 掩膜提取。以淮河源的矢量邊界圖為要素按掩膜進(jìn)行提取，得到淮河源的原始DEM。

(5) 雜點(diǎn)處理。利用柵格計(jì)算器將所得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行雜點(diǎn)去除，對(duì)其進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理。數(shù)字高程模型建成后，便可進(jìn)行地形因子的自動(dòng)提取。

3 研究區(qū)地貌形態(tài)類(lèi)型劃分

3.1 地貌形態(tài)類(lèi)型劃分方案

當(dāng)前，存在3類(lèi)地貌基本形態(tài)類(lèi)型劃分方案，由于所依據(jù)的指標(biāo)不同，使得地貌形態(tài)類(lèi)型劃分結(jié)果也各不相同，再加之地域間的差異性，難以形成統(tǒng)一的地貌形態(tài)類(lèi)型劃分標(biāo)準(zhǔn)。本研究選取3類(lèi)地貌基本形態(tài)類(lèi)型劃分方案下具有代表性的柴宗新方案、徐漢明方案和高玄彧方案，將依照這3個(gè)人的方案劃分淮河源的地貌基本形態(tài)類(lèi)型，比較差異并總結(jié)分析，最后得出適合淮河源地貌基本形態(tài)類(lèi)型劃分的最佳方案。

3.2 不同方案下淮河源的地貌形態(tài)類(lèi)型

3.2.1 方案1下的淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型 方案1將采用柴宗新對(duì)地貌形態(tài)進(jìn)行劃分的方案。柴宗新[16]提出了僅依據(jù)相對(duì)高度進(jìn)行地貌形態(tài)分類(lèi)的方案，將中國(guó)地貌基本形態(tài)劃分為5個(gè)指標(biāo)(表1)。相對(duì)高度就是指地形起伏度，地形起伏度是指在一定的區(qū)域內(nèi)，最高點(diǎn)海拔與最低點(diǎn)海拔的差值。地形起伏度描述了一個(gè)地區(qū)宏觀地形特征的狀況，對(duì)于如何求得地形起伏度的值，可以先求出某一范圍內(nèi)的最高海拔值和最低海拔值，然后求兩者的差值即可。具體操作可以在ArcGIS里使用[Spatial Analysis工具]|[鄰域分析]|[焦點(diǎn)統(tǒng)計(jì)]工具求得海拔的最大值和最小值，鄰域的形狀(圓、矩形、環(huán)、契形等)和大小可以根據(jù)自己的要求進(jìn)行確定。根據(jù)上述的提取過(guò)程，將鄰域形狀設(shè)定為矩形，鄰域?yàn)?1×11，提取出淮河源的地形起伏度，且提取出的淮河源地形起伏度范圍為0～1 561 m。依據(jù)柴宗新的方案進(jìn)行淮河源的地貌形態(tài)類(lèi)型的劃分，主要的技術(shù)流程為：

(1) 鄰域分析。在淮河源DEM的基礎(chǔ)上進(jìn)行鄰域分析提取出領(lǐng)域?yàn)?1×11的研究區(qū)的地形起伏度；

(2) 重分類(lèi)。在提取出來(lái)的淮河源地形起伏度的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行重分類(lèi)，相對(duì)高度<20 m的劃為平原；20～200 m的定義為丘陵；200～500 m，500～1 500 m，>1 500 m分別劃分為低山、中山和高山。最后可以打開(kāi)屬性表計(jì)算出各地貌形態(tài)類(lèi)型所占的面積(表2)。

表1 地貌基本形態(tài)劃分指標(biāo)(柴宗新方案)

表2 各地貌形態(tài)類(lèi)型面積統(tǒng)計(jì)

由表2可以得出，淮河源地區(qū)平原所占面積較大，大約是13 882.94 km2，占總面積的63.952 2%，丘陵占總面積的35.826 8%，面積大約是7 777.39 km2。低山、中山和高山相對(duì)于平原和丘陵所占比例比較小，所占面積分別是47.62，0.14和0.22 km2，占淮河源總面積的比例分別是0.219 3%，0.000 7%，0.001%。依據(jù)柴宗新方案進(jìn)行地貌形態(tài)類(lèi)型劃分后，各地貌形態(tài)類(lèi)型分布的特點(diǎn)為： ①研究區(qū)平原較多，且多分布于該區(qū)域的中部、東部、北部地區(qū)。 ②丘陵相對(duì)比較少，分布于研究區(qū)的南部、西部以及西南部邊緣地帶。 ③淮河源區(qū)山地所占面積相對(duì)于平原和丘陵所占面積極少，研究區(qū)的山地又可分為低山、中山和高山，且低山所占面積>高山>中山，低山主要分布于東南部。

3.2.2 方案2下的淮河源的地貌形態(tài)類(lèi)型 徐漢明等[14]在中國(guó)地勢(shì)起伏度研究中也對(duì)地貌形態(tài)進(jìn)行了劃分，結(jié)合我國(guó)地貌形態(tài)的基本特征，將中國(guó)的地貌形態(tài)按海拔高度和地勢(shì)起伏度分為平原、丘陵、低山、低中山、高中山、高山、最高山等7種類(lèi)型(表3)。標(biāo)準(zhǔn)2將采用徐漢明方案進(jìn)行淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型的劃分。

表3 地貌基本類(lèi)型劃分指標(biāo)(徐漢明方案)

基于徐漢明方案繪制地形圖的主要技術(shù)流程為： ①領(lǐng)域分析。在DEM的基礎(chǔ)上做出淮河源的地形起伏度(具體操作見(jiàn)方案1)。 ②地圖代數(shù)。利用地圖代數(shù)里的柵格計(jì)算器依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將滿足起伏度在0～20 m范圍內(nèi)的平原提取出來(lái)；對(duì)丘陵的提取有2個(gè)指標(biāo)一個(gè)是海拔<500 m，二是海拔>500 m且滿足起伏度在20～150 m之間，由此將符合這2個(gè)指標(biāo)的丘陵提取出來(lái)，按照這種方法依次提取出低山和低中山。 ③轉(zhuǎn)換工具。利用轉(zhuǎn)換工具中的柵格轉(zhuǎn)面將提取出的地貌形態(tài)類(lèi)型轉(zhuǎn)化為矢量。 ④聯(lián)合。利用地理處理中的聯(lián)合工具，將轉(zhuǎn)化為矢量的平原、丘陵、低山和低中山進(jìn)行聯(lián)合，便可進(jìn)行淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型的劃分。依據(jù)徐漢明的地貌形態(tài)分類(lèi)方案，可以將淮河源的地貌形態(tài)類(lèi)型分為4類(lèi)，分別是平原、丘陵、低山、和低中山。且平原面積較大，丘陵主要分布在研究區(qū)的南部、西南部以及西部的邊緣地區(qū)，中間區(qū)域也有少量的分布。 此外，山地所占面積較少，主要分布在商城縣的東南部邊緣地區(qū)以及桐柏縣的西南部的較少區(qū)域。由DEM可以計(jì)算出各地貌形態(tài)類(lèi)型所占面積，具體結(jié)果詳見(jiàn)表4。

表4 各地貌形態(tài)類(lèi)型面積統(tǒng)計(jì)

3.2.3 方案3下的淮河源的地貌形態(tài)類(lèi)型 方案3對(duì)淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型的劃分采用高玄彧方案。高玄彧[11]認(rèn)為對(duì)地貌基本形態(tài)的劃分，應(yīng)以相對(duì)高度為主，絕對(duì)高度為輔，這樣既符合人們觀察山地的真實(shí)感受，又重視了絕對(duì)高度的客觀作用。該分類(lèi)方法首先依據(jù)相對(duì)高度(或切割深度)進(jìn)行1級(jí)分類(lèi)，將地貌形態(tài)分為平原、丘陵、低山、中山、高山等，然后依據(jù)絕對(duì)高度進(jìn)行2級(jí)分類(lèi)，將地貌形態(tài)分為3位，即低位、中位和高位，并將1級(jí)分類(lèi)和2級(jí)分類(lèi)相結(jié)合，形成地貌基本形態(tài)的分類(lèi)系統(tǒng)(表5)[1]。依據(jù)該方案進(jìn)行淮河源的地貌形態(tài)類(lèi)型的劃分，主要技術(shù)流程與標(biāo)準(zhǔn)2類(lèi)似。

表5 地貌基本類(lèi)型劃分指標(biāo)(高玄彧方案)

注：各丘陵按相對(duì)高度可再分為低丘和高丘

依據(jù)高玄彧方案可以將研究區(qū)的地貌形態(tài)類(lèi)型分為5類(lèi)，分別是低位平原、低位丘陵、低位低山、低位中山和低位高山，由DEM可以計(jì)算出各地貌形態(tài)類(lèi)型所占面積分別為13 414.64，8 039.05，49.19，0.08和0.28 km2。

3.2.4 各方案下地貌形態(tài)類(lèi)型的差異與分析 對(duì)淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型的劃分采用了3類(lèi)劃分方案，并進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)和分析。對(duì)這3類(lèi)方案做一比較與分析，并得出劃分淮河源地貌基本形態(tài)類(lèi)型的最佳方案。

方案1采用的是柴宗新的分類(lèi)方案，該方案依據(jù)相對(duì)高度(即地形起伏度)將淮河源的地貌形態(tài)類(lèi)型劃分為平原、丘陵、低山、中山和高山。方案2采用的是徐漢明的方案，此方案依據(jù)海拔高度和地勢(shì)起伏度將研究區(qū)劃分為平原、丘陵、低山和低中山4種地貌形態(tài)類(lèi)型。方案3采用的是高玄彧方案，該方案依據(jù)相對(duì)高度進(jìn)行1級(jí)分類(lèi)，依據(jù)絕對(duì)高程進(jìn)行2級(jí)分類(lèi)，最后兩級(jí)分類(lèi)結(jié)合將淮河源的地貌形態(tài)類(lèi)型分為低位平原、低位丘陵、低位低山、低位中山和低位高山。根據(jù)不同方案下劃分的地貌形態(tài)統(tǒng)計(jì)出各方案下地貌形態(tài)類(lèi)型所占面積，并繪制出折線圖(圖1)。從圖1可以看出，不同方案下地貌形態(tài)類(lèi)型的面積，方案1和方案3各地貌形態(tài)類(lèi)型所占面積基本差不多，但是方案1只根據(jù)相對(duì)高度對(duì)地貌形態(tài)類(lèi)型進(jìn)行劃分，一是忽視了絕對(duì)高程的客觀作用與人們的真實(shí)感受不符，二是淮河源最高高程是1 468 m，區(qū)域內(nèi)是沒(méi)有高山的，因此此方案的地貌形態(tài)分類(lèi)不確切。方案3雖然既兼顧到了相對(duì)高度，又考慮到了絕對(duì)高程，但是由于淮河源最高高程是1 468 m，二級(jí)分類(lèi)中只有低位，此方案將淮河源的地貌形態(tài)劃分為了低位平原、低位丘陵、低位低山、低位中山和低位高山，由此可知該分類(lèi)方案在淮河源地區(qū)并未充分發(fā)揮其作用，因此方案3不適合淮河源地貌基本形態(tài)類(lèi)型的劃分，它比較適合絕對(duì)高程高，地貌形態(tài)類(lèi)型多的地區(qū)。方案2是在海拔高度和地勢(shì)起伏度2個(gè)指標(biāo)下劃分地貌形態(tài)的，依據(jù)相對(duì)高度和海拔高度兩個(gè)條件確定某種地貌形態(tài)，該方案即兼顧了絕對(duì)高度的客觀作用，又考慮了人們觀察山地的真實(shí)感受，且此方案的劃分也較為符合淮河源的實(shí)際地形情況。因此，這3種方案中方案2較為符合淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型的劃分，所以淮河源地貌形態(tài)類(lèi)型可以分為平原、丘陵、低山和中低山。

圖1 不同方案下地貌形態(tài)類(lèi)型的面積

3.3 淮河源地貌基本形態(tài)特征分析

3種地貌形態(tài)劃分方案中依據(jù)海拔高度和地勢(shì)起伏度進(jìn)行劃分的徐漢明方案較為符合淮河源實(shí)際地形的劃分情況，此方案將淮河源地區(qū)地貌形態(tài)劃分為平原、丘陵、低山和中低山4種類(lèi)型。從淮河源地貌形態(tài)的整體性特征來(lái)看，淮河源地區(qū)主要以平原和丘陵為主，面積分別為13 540.55和7 953.13 km2，分別占淮河源總面積的60.65%和35.62%；低山和低中山所占面積較少，分別占淮河源總面積的3.5%和0.23%；因此，從整體來(lái)看淮河源地勢(shì)較為平坦，有利于該地區(qū)旅游規(guī)劃和土地規(guī)劃的實(shí)施。從區(qū)域性特征來(lái)看，雖然淮河源主要以平原和丘陵為主，但并不是相間分布的；平原主要分布在固始縣、淮濱縣、潢川縣、息縣、光山縣、羅山縣和平橋區(qū)，從方位上來(lái)看，主要分布在淮河源的北部及東北部地區(qū)，當(dāng)然這些地區(qū)也有少量的丘陵分布；丘陵主要分布在信陽(yáng)的商城縣、新縣、浉河區(qū)、南陽(yáng)的桐柏縣和湖北北部的一些地區(qū)，而低山和低中山主要分布在這些丘陵地區(qū)。因此，淮河源地區(qū)主要以平原和丘陵為主，且平原和丘陵分區(qū)分布，低山和低中山面積較少，且主要分布在淮河源南部的一些邊緣地區(qū)，總體地勢(shì)較為平坦。

4 結(jié) 論

(1) 淮河源的海拔高度最高是1 468 m，最低高程是23 m；地勢(shì)情況是東低西高，北低南高。

(2) 淮河源依據(jù)徐漢明方案可以劃分4種地貌形態(tài)類(lèi)型，分別是平原、丘陵、低山和低中山。

(3) 平原所占面積大，分布在研究區(qū)的中東部地區(qū)，而丘陵和山地所占面積少，主要分布在桐柏縣西部以及西南部、浉河區(qū)的西南部、新縣南部以及商城縣的東南部的邊緣地區(qū)。

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