基于DEM的秦巴山片区地貌特征及形态划分

地貌是自然地理环境最基本的组成部分，控制着自然环境分异[1]，对区域人口空间分布、土壤侵蚀与水土流失、经济发展、生态环境保护等有着重要影响[2-3]. 地形起伏度是地表一定范围内最大的高程差[4]，是进行地貌类型划分的重要依据，被广泛应用于自然环境评价与人类社会经济发展研究，由过去的区域地貌制图、资源环境评价、土壤侵蚀等逐渐扩展到生态系统服务、贫困成因分析、乡村聚落研究以及资源利用等方面. 如张学斌等[5]研究发现，生态系统服务价值具有很强的空间依赖性，与地形起伏度呈线性负相关；童新华等[6]研究表明，地形起伏度是导致区域贫困空间差异的显著因素；胡震等[7]研究了喀斯特高原峡谷区少数民族村寨的地形分布规律；吴凯等[8]研究了不同地形起伏度下的耕地利用转换特征. 也有专家学者强调在国土空间研究中，山地学是一门非常基础的前沿科学，尤其是地形地貌地质在国土空间规划中起着重要作用[9]，是国土空间开发建设适宜性评价中的核心要素，地形地貌越复杂对农业空间的胁迫性越强[10-11]. 总体来看，自然环境演变和人类社会经济发展在一定程度上受地形影响及控制.

传统方法由于地形数据量大且计算繁琐，使定量的地表形态、地貌研究发展缓慢[12]. 随着高自动化、高精度的地形测量技术发展，能生成高精度的数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），利用DEM数据作为基础数据进行地形起伏度的提取与分析，是有效获取地表信息的快速途径[13]. 已有研究表明，不同比例尺下地形图或不同区域地形起伏度的最佳统计单元存在差异[14-15]，最佳计算单元的确定是地形起伏度计算过程的关键步骤，它影响着地形起伏度提取效果与真实性[16]. 秦巴国家级连片特困区（以下简称“秦巴山片区”）为中国扶贫攻主战场中涉及省份最多的山区，内部差异大，致贫因素复杂. 2016年首次在汉中市发现罕见的国内最高纬度天坑群，该天坑群位于扬子陆块边缘，其中在喀斯特台原面上发育有4个相对独立的喀斯特系统[17-18]. 因此，分析该区域地形特征研究，不仅对于秦巴山片区致贫因素分析和天坑群发育的地形特征分析具有重要的现实意义，而且为区域自然环境评价、经济发展、地质灾害评价及生态保护研究提供了基础性研究价值. 本研究基于DEM数据，利用领域统计法、均值变点法等提取了秦巴山片区地形起伏度测算的最佳分析窗口，并在此基础上，采用最佳因子组合和ISO聚类非监督分类法开展了研究区地貌特征及形态划分的研究工作，为区域今后开展水土保持、自然灾害和人类活动等空间规划与治理提供理论研究基础.