涪江流域地貌特征及其与人口、经济的相关性研究.pdf

第 卷 第 期 西 华 师 范 大 学 学 报(自 然 科 学 版)()年 月.:./.收稿日期:基金项目:四川省科技厅科技计划项目()作者简介:陈浩()男博士教授主要从事构造地貌与第四纪环境研究通信作者:陈浩:.引文格式:陈浩林孝先董廷旭等.涪江流域地貌特征及其与人口、经济的相关性研究.西华师范大学学报(自然科学版)():.()():.涪江流域地貌特征及其与人口、经济的相关性研究陈 浩林孝先董廷旭李 勇(.绵阳师范学院 资源环境工程学院四川 绵阳.成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都)摘 要:探讨涪江流域地貌特征对人口分布、经济发展的约束作用可为区域人口合理布局提供科学依据为统筹人口、社会经济、地理环境协调发展提供决策支持 基于 空间分析模块对发源于青藏高原东缘与四川盆地过渡地带的涪江流域各县域单元的地貌特征及其与人口、经济格局之间的关系进行分析 结果表明:断裂活动使研究区地形起伏度随海拔增加呈增大趋势研究区人口布局、经济布局呈现向海拔与地形起伏度低值区集聚的态势 地貌状况对盆地山地过渡区域人口分布和经济发展的影响作用尤为明显在涪江流域表现为县域平均海拔、地形起伏度与所在县区人口、经济指标的显著负相关性关键词:地貌特征海拔地形起伏度人口与经济涪江流域中图分类号:文献标志码:文章编号:()地貌形态是人类社会赖以生存和发展的基础自然地理要素区域地貌特征对人口分布格局、经济发展状况影响显著 海拔和地形起伏度是描述和反映地貌形态的最重要指标 分析地貌特征与人口、经济的相关性是了解自然环境与人类社会相互关系的有效手段 在地貌形态与人口分布、经济发展关系方面前人进行了诸多探析如从国家层面分析中国地形起伏度与人口分布、经济发展的关联性从省级层面对中等尺度区域地形起伏度、海拔与人口、经济的相关性进行探讨对山区自然环境下的人口分布、经济情况进行分析 以往研究表明地形特征是人口密度、经济水平的主要限制因子也是宜居地选址的主要考量因素 前人主要基于国家、省市等行政单元研究地貌形态与人口布局、经济发展的相关性对流域等特定地形条件下的人口分布、经济状况研究甚少 同一流域内地貌形态往往存在较大差异研究流域尺度地形因子对人口和经济的影响通常比基于行政单元的研究数据更能体现人口分布和经济发展的空间差异性 尤其在高分辨率影像和 技术的支持下地貌类型的划分更为精细化社会经济指标的空间分辨率亦更高位于青藏高原与四川盆地过渡地带的涪江流域地形复杂特别是上游地区社会经济发展相对落后交通不便属于欠发达区域与中、下游流域在经济状况、人口分布方面差异显著 该流域上、中、下游的海拔和地形起伏差异明显复杂的地形条件对涪江流域各行政单元内人口、经济格局的形成起重要约束作用因此开展地貌特征对人口、经济的影响研究尤为必要 表征地貌特征的地形起伏因子计算具有不确定性及尺度依赖性科学界定其计算尺度(即最佳统计单元)是确定区域地形起伏度的关键“均值变点分析法”能够快速、准确地计算最佳统计单元 本次研究运用该方法确定涪江流域地形起伏度的最佳统计单元在此基础上结合各行政区域平均海拔对涪江流域地貌特征与人口、经济的相关性进行定量研究以期为该区域宜居地选址、改善人居环境、制定经济发展政策以及探寻脱贫机理和开展精准扶贫工作提供理论参考 研究区域涪江发源于岷山主峰雪宝顶是嘉陵江以西最大支流其流域处于中国地形由第一级阶梯向第二级阶梯 西华师范大学学报(自然科学版):./年?1Fig.1 Location of Fujiang river basin的过渡地带同时也位于青藏高原东缘与四川盆地的过渡地带地势自西北向东南倾斜(图)涪江源头至江油武都镇为上游地处川西北高山区河谷深切江水迂回跌宕武都镇至遂宁为中游流经缓丘、平坝区河谷宽阔水流平缓江中漫滩发育遂宁至合川河口为下游以中、低丘陵地貌为主沿江两岸间隔分布着河流冲积层形成的、级阶地河道滩沱相间、曲折蜿蜒 涪江流域面积约.万 包括 个县(区、市)总体来看上游山区各县地广人稀森林茂密矿产资源较丰富主要出产玉米、小麦、马铃薯等农作物中、下游各县土地开垦率高人稠物丰城镇密集交通发达沿江城市已初步建成各具特色的轻、重工业体系 数据来源与处理.基础数据 数据()来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站空间分辨率为 人口、经济数据为涪江流域 个县(区、市)年的人口密度和地区生产总值人口密度由各县域单元人口总数除以对应单元的面积所得 年人口总数和生产总值来源于 年四川省统计年鉴.地貌形态分级体系海拔反映了气温、降水等自然因素随高度增加的变化情况地形起伏度描述了地表的相对高差和起伏状况 根据中国地貌划分标准利用 数据采用两级分类法建立涪江流域地貌形态分级体系海拔划分为:低海拔()共 级地形起伏度划分为:平原()、台地()、丘陵()、小起伏山地()、中起伏山地()、大起伏山地()共 级表 平均起伏度与统计单元大小对应关系 格网大小面积/()平均起伏度/.地形起伏度最佳分析窗口 地形起伏度是指某一范围内最大高程与最小高程之间的差值从理论上分析随计算范围的扩大地形起伏度的值必然会增加因而确定“某一范围”对地形起伏度估算的准确度至关重要 本次研究使用滑动窗口算法以 像元的格网对研究区进行滑动计算分别获取最大高程值与最小高程值之差即得该提取像元的平均起伏度(表)根据统计单元大小和平均起伏度的对应关系建立对数方程并进行回归分析 从图 可以看出拟合方程的判定系数.拟合效果较好由图 可知随统计单元面积增大平均起伏度的值在最初阶段迅速增加当统计单元面积达到某一阈值平均起伏度的增速减缓而趋于相对平稳增速减缓的阈值即为研究区域地形起伏度最佳分析窗口地形起伏度曲线必然存在一个由陡变缓的拐点且该点唯一确定这一拐点的数学表达式为:数据序列 为样本数样本以 点为界分为两段分别计算每段样本的算术平均值 和及全体样本均值 并计算统计量:()()()第 卷第 期 陈 浩等:涪江流域地貌特征及其与人口、经济的相关性研究 式中:和 的最大差值对应的点即为地形起伏度曲线由陡变缓的拐点其对应的起伏度提取窗口即为最佳统计窗口 从图 可以看出第 个点所对应的 和 的差值达到最大该点所属分析窗口为 像元因而本研究提取地形起伏度最佳分析窗口面积为.?3Fig.3 Variation curve of the difference value betweenandSSSSii?2Fig.2 Fitting curve of statistical unit area and reliefamplitudeyx=42.407ln()-86.598R2=0.945900501001502002502004006008001000?/10(3m )2?/m024681012140102030?S S-i.数据融合以 格网作为分析窗口采用邻域分析方法提取涪江流域地形起伏度并按照本研究确定的地貌形态分级体系对所提取地形起伏度重分类为 个等级 同理将 数据的海拔重分为 个等级 将重分类的栅格数据转化为矢量数据之后进行数据融合及空间叠加分析得到初步地貌分类图 考虑到某些地貌斑块面积过小将其合并到相邻地貌单元中并进行平滑处理最后在研究区得到 种地貌类型 地貌特征分析涪江上游流域共提取出海拔与地形起伏度所组合的 种地貌形态(表 图)海拔与地形起伏度的空间分布特征如图 所示涪江流域的海拔具有自西北向东南逐级降低的地理梯度性 其中西北部的北川县、平武县、茂县、松潘县、九寨沟县平均海拔均超过 该地区地质构造活跃地质灾害频发也是 年汶川特大地震中受灾最严重地区其中汶川地震的发震断裂(北川映秀断裂)横贯北川县和平武县 上述区域相对较高的海拔主要为龙门山各断块呈叠瓦状依次抬升及岷山断块沿虎牙断裂逆冲滑动所致 由表 可知低海拔地形面积达到 占研究区域总面积的 低海拔地形主要分布于研究区东南部(龙门山脉东南侧)该地区为龙门山断裂带驱动的逆冲作用推挤扬子地台形成的压陷盆地 位于低海拔区域的各县域地势较为平坦依托成渝城市群的建设经济相对发达人口也较集中表 涪江流域地貌形态面积统计 (单位:)地貌类型低海拔类型面积中海拔类型面积高海拔类型面积极高海拔类型面积合计平原低海拔平原.中海拔平原.台地低海拔台地.中海拔台地.丘陵低海拔丘陵.中海拔丘陵.高海拔丘陵.小起伏山地小起伏低山.小起伏中山.小起伏高山.小起伏极高山.中起伏山地中起伏中山.中起伏高山.中起伏极高山.大起伏山地大起伏中山.大起伏高山.合计.西华师范大学学报(自然科学版):./年6Fig.6 Spatial distribution characteristics of population densityandregional production?gross?/?/（?/m）k2600800 与海拔特征类似涪江流域地形起伏度也存在明显梯度规律性(图)涪江流域的地形起伏度与平均海拔呈正相关关系随着海拔增加地形起伏度亦呈增大趋势两者相关系数达.总体来看涪江流域地形起伏度也呈西北高、东南低的空间格局在西北部的青藏高原东缘各县域分布有近南北走向的岷山山脉、近东西走向的摩天岭山脉和近北东南西走向的龙门山脉该区域地壳抬升幅度大在流水等外营力侵蚀作用下溪沟纵横地形起伏度相对较大 研究区东南部各县域主要位于川中丘陵区域相对于青藏高原东缘地区其地壳抬升幅度较小地壳抬升驱动的河流下切作用较弱因而地势起伏相对平缓地形起伏度较小 由表、图 可知在研究区丘陵面积最大为.平原面积次之(.)上述两类地形占研究区域总面积的.小起伏山地分布最广该类地形广布于低海拔、中海拔、高海拔、极高海拔等各级海拔面积达到 .?4Fig.4 Geomorphic type of Fujiang river basin?5Fig.5 Spatial distribution characteristics of elevation and relief amplitude?/m?/m3 0003000 25 50 km0 25 50 km0 25 50 km0 25 50 km 人口与县域经济空间分布.人口空间分布涪江流域各县(市、区)人口空间分布差异较大(图)人口密度总体呈自上游(流域西北部)向中、下游递增的趋势 其中位于涪江中游的绵阳市涪城区、遂宁市船山区、德阳市旌阳区人口密度高达 人/、.人/和 .人/位于下游各县的人口密度均不低于 人/与中、下游河段相比涪江上游的九寨沟县、松潘县、茂县、平武县、北川县人口密度较低除北川县人口密度达到 人/外上述各县人口密度均低于 人/其中松潘县人口密度最低仅为.人/其人口密度值约为绵阳市涪城区(涪江流域人口密度值最高区域)的/第 卷第 期 陈 浩等:涪江流域地貌特征及其与人口、经济的相关性研究 .县域经济空间特征涪江流域 个县(市、区)地区生产总值()差异显著(图)总体来看地区生产总值空间分布特征与人口密度分布特征类似呈现东南部高、西北部低的趋势 处于涪江中下游(研究区东南部)的绵阳市涪城区、德阳市旌阳区、重庆市合川区、铜梁区、大足区、永川区生产总值均超过 亿元其中绵阳市涪城区 达到 .亿元处于涪江上游的九寨沟、松潘、茂县、平武、北川 县生产总值均低于 亿元其中松潘县 仅为.亿元为绵阳市涪城区(涪江流域 最高的县域单元)的/地貌特征与人口、经济关系.海拔与人口经济相关性分析为了探讨海拔对人口、经济发展的约束程度分别对涪江流域 个县(市、区)海拔与人口密度、地区生产总值的相关性进行曲线拟合(图)结果表明涪江流域各县(市、区)平均海拔与人口密度、地区生产总值相关系数分别达到 、其相关性较为显著 海拔较高的区域植被、农作物生长所需的水热条件匹配较差交通通达程度较弱人口密度相对较低从事工农业生产的人口较少导致海拔较高区域经济发展水平相对落后 反之涪江流域低海拔区域一般雨热同期有利于农作物的生长另外自然地理环境优越的低海拔地区交通通达有利于工业集聚布局人口相对集中区域人口密度高县域经济较发达?、?7Fig.7 Correlation between elevation and population and economy?/m?/m40003000200010000400030002000100000 400 800 1200 1600 20000 400 800 1200 1600 2000?/(?/km)2?/?、?8Fig.8 Correlation between relief amplitude and population and economy?/m?/m4000300020001000040030020010000 400 800 1200 1600 20000 200 400 600 800 1000?/(?/km)2?/?.地形起伏度与人口经济相关性分析涪江流域的地形起伏度随海拔高程增加呈增大趋势人口密度和工农业布局亦受地表崎岖程度的影响相对平坦的平坝和低丘陵区域有利于农作物种植、工业企业聚集、交通运输线路建设从而使涪江流域的人口主要集中于地形起伏度较低的龙门山东南侧川中丘陵地区 反之与高海拔区域类似地形相对高差较大的山地不利于农业、工业和交通等发展宜居性较弱人口分布稀疏经济状况相对落后 由图 可知研究区各县(市、区)地形起伏度与人口密度、地区生产总值相关系数分别为.、.具有较明 西华师范大学学报(自然科学版):./年显相关性 虽然地貌形态是决定区域人口经济发展的主导因素但近年来随着旅游业的兴盛处于岷山山脉和龙门山山脉的涪江流域部分县域旖旎的自然风光所带来的旅游收入一定程度上抵消了自然环境产生的经济发展劣势如地处岷山主峰雪宝顶北麓的九寨沟县人均地区生产总值近年来均大于位于川中丘陵地区的部分县域单元 结论与对策.结 论涪江流域海拔和地形起伏度均呈西北高、东南低的空间分布格局其与人口密度、地区生产总值均呈显著空间负相关 另外对人口分布、经济发展产生约束作用的因素较多本次研究主要从地貌特征角度对其进行了探讨在后续的研究中将深入挖掘其他因素对该区域人口、经济的影响以期为涪江流域人口与经济合理布局提供理论参考.对 策基于涪江流域海拔、地形起伏度与对应区域人口、经济的关联性提出研究区不同地貌单元人口、经济协调发展的对策建议:)总体来看涪江流域地势自西北向东南倾斜研究区东南侧海拔、地形起伏度均较低 地貌特征是区域人口、经济空间格局形成的基底条件研究区东南侧各县域单元应依托较为低平的地势利用优越的水热资源着力于农业现代化进程、农业规模化经营和集群化发展 同时应利用该区域在地方财政、基础设施、招商引资、经济集聚效应等方面的优势高效统筹生产、生活、生态空间着力推进产业转型升级进一步加快城市化进程)龙门山断裂带叠瓦状推挤及岷山断块逆冲作用导致涪江流域西北侧各县域海拔和地形地伏度相对较高崎岖的高海拔地形对区域人口分布、经济发展具有显著约束作用随着海拔和地形起伏度增加交通通达程度减弱经济发展成本相对增大导致这一区域与涪江流域东南侧各县域之间人口密度、经济水平差异显著 由于该地区自然条件和居住环境所限致力于人口聚集不是促进区域发展的主要方向应在增加交通通达性的基础上努力发展该区域特色生态农业(利用凉爽气候进行反季节生产种植喜凉作物并采用天然生产方式避免农药对环境的污染)、绿色工业(水电、风电、太阳能开发及药材深加工等)和旅游业(“海拔效应”“地形起伏度效应”对旅游产业的优势大于劣势)从而提高区域经济水平参考文献:.:.():.():.():.():.莫申国.基于 的秦岭数字地貌格局研究.华东师范大学学报(自然科学版)():.封志明张丹杨艳昭.中国分县地形起伏度及其与人口分布和经济发展的相关性.吉林大学社会科学学报():.章金城周文佐.四川省地形起伏度与人口/经济的空间自相关关系.水土保持通报():.朱思吉吴映梅李诗意等.云南省县域海拔高度与经济发展的相关性.漯河职业技术学院学报():.范况生孟德友豆明尚.基于地貌形态的河南县域经济密度区域差异空间格局.商丘师范学院学报():.谢晓议李月臣曾暄.重庆市地形起伏度及其与人口、经济的相关性研究.资源开发与市场():.钟业喜陆玉麒.基于不同地貌单元的江西省区域经济差异研究.地域研究与开发():.第 卷第 期 陈 浩等:涪江流域地貌特征及其与人口、经济的相关性研究 周亮徐建刚林蔚等.秦巴山连片特困区地形起伏与人口及经济关系.山地学报():.陈田田彭立刘邵权等.基于 的横断山区地形起伏度与人口和经济的关系.中国科学院大学学报():.杨梅吴映梅.西南山区地形起伏度与经济发展水平空间集聚特征分析.牡丹江师范学院学报():.张静静李艳红朱连奇.豫西山区县域地形起伏度与人口、经济活动分布的关系.地域研究与开发():.张静静朱文博朱连奇等.基于栅格的豫西山区地形起伏特征及其对人口和经济的影响.地理学报():.曹伟超陶和平孔博等.基于 数据分割的西南地区地貌形态自动识别研究.中国水土保持():.中国科学院地理研究所.中国 万地貌图制图规范.北京:科学出版社.常直杨王建白世彪等.均值变点分析法在最佳集水面积阈值确定中的应用.南京师范大学学报(自然科学版)():.王玲吕新.基于 的新疆地势起伏度分析.测绘科学():.韩海辉高婷易欢等.基于变点分析法提取地势起伏度:以青藏高原为例.地理科学():.(.):.: