长江流域地貌、水患防治及土地潜力遥感研究

陈有明， 杨 娟， 疏 浅， 黄 燕， 李学良， 肖正辉

（1.安徽省地质调查院，安徽 合肥 230001；2.合肥工业大学 化学工程学院，安徽 合肥 230009）

长江流域地貌、水患防治及土地潜力遥感研究

陈有明1， 杨 娟1， 疏 浅1， 黄 燕1， 李学良2， 肖正辉2

（1.安徽省地质调查院，安徽 合肥 230001；2.合肥工业大学 化学工程学院，安徽 合肥 230009）

文章利用美国陆地卫星遥感数据等，构建了基于Skyline数字地球模型的长江流域三维场景可视化精细遥感演示系统，以ERDAS、ARCGIS、MAPGIS等软件为平台，完成全流域地貌遥感解译，获取了多时相城市扩展遥感信息；采用成因－成因形态－物质形态相结合的地貌遥感三级综合分类新方法，圈定出16 770个基本地貌单元，从微观到宏观掌握了长江流域地貌物质成因类型、结构、展布特征等及与水患防治、土地利用约束关系；新发现了相隔湖北嘉鱼市斧头湖与阳新县网湖的山丘地存在东西向展布的槽谷地貌，研究表明可利用此槽谷，构建联通斧头湖与网湖亦即贯通长江的仅139km大分洪道，比绕行武汉的长江弯道缩短152km；通过构建长江大分洪道与实施小微型蓄水工程，可实现长江流域水患根治的终极目标；从地貌遥感研究角度分析，长江流域土地利用潜力极大，城市化不存在土地瓶颈制约。

长江流域；地貌遥感；长江大分洪道；小微型蓄水工程；土地利用潜力

地貌是自然地理环境要素的重要组成部分，构成国土基础性条件，与国民经济建设关系十分密切，也成为国土开发与保护的约束因子。长江流域是国家实现工业化、城市化的重要战略区带，因此，长江流域的遥感地貌分析不仅对农、林、牧、渔业生产有重要价值，而且对水利、交通、城镇建设、矿业开发、环境保护、流域水患治理和经济安全保障等都具有重要战略意义。

政府相关部门、高等院校等在长江流域内做了较多的地貌调查、地貌区划研究［1］等，先后编制了以省域为单元的地貌图、全流域1∶1 000 000地貌图，中国科学院于2008年完成包括本流域在内的中国1∶1 000 000地貌遥感编图，为长江流域地貌研究奠定了良好的基础。但是这些实际地貌编图与区划工作有特定目标，如常见的水文、环境、工程或经济等专门地貌图等，技术标准体系不一，服务面较窄，而且精度有待提高。长江流域存在洪涝旱污的水患灾害频繁性和长期性，流域水患始终是现实与潜在的威胁。随着社会经济的发展，国土资源尤其是土地资源承载压力亦日益增大。如何顺应地貌因子约束，实现国土资源合理开发与水患有效治理，需要发挥遥感宏观、高效、现势、精细的技术优势，进行地貌的深入研究。

本文利用美国陆地卫星、中巴资源卫星、法国地球观测卫星遥感影像数据等，建立成因－成因形态－物质形态相结合的地貌遥感三级综合分类体系，实现了对长江流域1∶50 000～1∶250 000尺度的地貌遥感解译，借助地理信息系统，建立了长江流域三维遥感演示系统，充分发挥了遥感影像所独有的在同一视场复合映像巨型到微型地貌的超强能力，提高了地貌解译精度；利用卫星遥感数据多时相技术优势［2］，提取了流域内近700个县级以上城市近30a的扩展信息［3－5］；基于顺应地貌的新的长江分洪思维，探寻开辟湖北嘉鱼（斧头湖）－阳新（网湖）的长江大分洪道天然选线，并研究形成以长江大分洪道与小微型蓄水系统工程为一体的“后三峡时代”长江流域水患根治构想；同时分析了新增耕地开发置换城市新增用地的地貌约束关系。

1 研究方法

地貌研究数据源主要选择美国陆地卫星遥感数据（ETM）；针对城市扩展研究，选择3个时相，即1975年（MSS数据为主）、2000年（ETM数据为主）、2007年（CBERS／TM／SPOT 数据为主）；针对土地覆被重点观察区域，选择法国SPOT－5卫星数据。采用RS、GPS、GIS技术，全面提取长江流域地貌及城市扩展［6］等遥感信息。

研究建立“成因－成因形态－物质形态”相结合的遥感地貌3级综合分类体系，如图1所示，见表1、表2所列。分类原则有3条：① 根据内、外动力作用成因类型，将长江流域地貌分为构造、火山、流水、海滨、风成、溶蚀一级成因地貌共计6个大类；② 在一级分类基础上，按“成因＋形态”再分为10类，如一级构造地貌分为褶断侵蚀山地、断（拗）陷堆积平原等；③ 在二级分类基础上，按“成因＋形态＋物质”细分为38类基本地貌单元，主要是突出地貌物质组成，也反映外动力作用特点，三级地貌命名一般为：（地名）＋物质组成＋构造成因＋外营力＋形态地貌类型，如（中甸）砂砾质冲洪积平原（Ⅰ37）。这种分类原则以内动力成因地貌为主体，外动力成因地貌为辅，突出整个长江流域断（拗）陷堆积平原与褶断山地及台地的空间地貌格局，进而显现物质形态地貌单元对国土资源空间开发与保护的约束关系。

（1）解译精度。原则上规定最小解译地貌单元实地面积为6.25km2，但实际圈定有很强的灵活性，须充分考虑地貌形态如山系的完整性、地貌成因的一致性、地貌物质组成的相似性等，因此所圈基本地貌彼此没有大小可比性。如川西南－滇北的褶断侵蚀基岩质山地（中山）面积近15×104km2，而江阴江岸基岩质丘陵则不足1km2。三期城市扩展按1∶100 000精度要求。

（2）解译方法。针对不同区域地质构造单元建立地貌等遥感解译标志，以ERDAS、ARCGIS、MAPGIS等软件为平台，套合1∶250 000地形图及高程模型，采用手工机助方式完成地貌遥感信息提取及编图等。地貌遥感分类是形态、成因、物质三位一体的综合解译，实质是混元解法，解译过程与地层岩性的判释、地质构造尤其是新构造运动推测、岩浆活动规律分析，以及冰川作用、地面流水、风化冻融等外力作用特征研究等相关联。

（3）立体演示。为充分展示长江流域地貌地质与覆被状况等，构建了基于Skyline数字地球模型的三维场景可视化遥感演示系统［7］。采用WGS84经纬度坐标系，卫星遥感影像采用ETM数据等，高程模型（DEM）选择《全国1∶250 000地形数据库》。

表1 长江流域地貌遥感与解译成果统计

表2 6种一级成因地貌单元合计统计结果

2 研究结果与讨论

2.1 长江流域地貌地质环境

2.1.1 地貌遥感概览

由图1、表1和表2可知，遥感共计圈定构造地貌、火山地貌、流水地貌、海滨地貌、风成地貌及岩溶地貌6个一级成因类型，再细分为10个二级“成因－形态”类型，38个“成因－形态－物质”三级类型。地貌基本单元（三级）共计16 770个（不含大尺度水域）。若按6个一级成因类型统计，构造成因的高原、山地、丘陵、平原（台地）地貌基本单元（三级）9 300个，总面积达142×104km2；岩溶性中低山、丘陵、平原（台地）地貌基本单元2 230个，总面积近26×104km2；流水地貌总面积为6×104km2，海滨与风成地貌累积面积为1×104km2左右。研究表明，流域地貌以山地、丘陵、高原类型占主导，平原类型占比小。地貌单元分块、成带、定向列排（北西、南东、东西、南北向）特征突出，地貌、区域地质构造和现代水系三者在空间展布与结构上存在着高度吻合性。大致以宕昌—武都—龙门山—鹤庆与宜昌—吉首—都匀两线为界，由西往东划为3个大的地貌区域，即西部断块抬升高原高山区，中部褶皱中、低山区，东部掀斜沉降丘陵平原区。

图2给出了长江流域典型地貌遥感影像。此影像缘于漫长地质过程中内、外动力作用［8］，地貌遥感形迹十分清晰。遥感影像研究表明，高原影像因草甸发育差异而呈黄绿、灰白、褐或桃红色等，无阴影，水系清晰呈树枝状、平行状、格状，因湖泊广布而多蓝色斑点；山地影像多为条带状，水系多为树枝状或脉状，因褶、断隆（拗）局域内有以正性为主间夹相对负性形态地貌，因山体大小、陡峻及走向差异阴影区变化较大，西部影纹粗犷如青筋暴突，东部条带清晰相对细腻；丘陵影像多呈平缓团块状、条状，水系多为网状和树枝状，总体偏绿色调，纹影结构也有地域差异；平原地貌因第四系沉积物大面积覆盖，影像上呈现出宽广平坦、切割微弱、纹形细腻、没有阴影、色调均一的致密板状、块状图斑，水系呈蛇形或扇状，因土地利用方式不同色调反差大、影纹结构变化较显著，地表自然景观基本不复存在。

图2 长江流域典型地貌遥感影像（ETM）及地面验证照片

2.1.2 高原与山地地貌

高原地貌以内动力型的褶断构造类型为主，包括高海拔平原与台地，也含分布其间的外动力流水型砂土碎石倾斜堆积平原、泥沙质河谷平原及风成新月状等沙地地貌，遥感解译总面积近5×104km2，主要分布于巴颜喀拉山－唐古拉山系之间的江源地区，海拔多在4 500m左右，地势平缓，地表物质组成主要为砂砾质、砾石质、泥沙质堆积，外动力成因类型主要为冲洪积、湖积、冰碛及冰水堆积及风成等。

山地地貌包括高（极高）山、中山及低山，为流域最主要的地貌类型，遥感解译面积达113×104km2以上，以内动力成因为主，由西往东构成长江流域三级地貌台阶的骨架，也为流域及域内几大盆地的外缘。地表物质组成以基岩质为主。

高山地貌分布于龙门山－小金河断裂以西的青海南部和川藏之间。江源地区及川西北地势起伏相对和缓，以广泛出露三叠系浅变质岩、侏罗系碎屑岩及零星岩浆岩为特征；川藏间的横断山地势起伏极为强烈，流域最高峰贡嘎山（海拔7 556m）位于区内，以出露上古生界碳酸盐岩，三叠系砂、板岩，新生界红层及中生代中、酸性岩浆岩为主，深大活动性断裂极为发育。

中山地貌分布面积大，低山占比小。冰蚀基岩质中山主要分布于流域川北、赣南边界区域；侵蚀基岩质中山主要分布于川西南－滇北、陕南、鄂西及江南湘、赣、浙、皖地区；溶蚀中山以集中式条块（带）状分布于大巴山、鄂西南及至云贵高原，面积14×104km2；褶断侵蚀基岩质低山分布较为分散，多在四川盆地周缘、湘西南、秦岭－大别地区、江南皖浙赣；岩溶低山呈集中式条带状展布，主要分布于湘西南及以东的幕阜山北侧鄂赣交汇区域、江南皖浙山地等。龙门山系、大巴山、雪峰山系等或处于不同地质单元过渡区域，或构造活动强烈，或岩浆岩发育，地形起伏大、侵蚀切割强烈。巫山、大娄山、苗岭等碳酸盐岩分布区，溶蚀作用强，岩溶型高原、山丘、峰林、峰丛、洼地或台地等岩溶地貌十分发育，类型多，规模不一，相间分布。中、低山地貌区新老地层出露齐全，岩性复杂，岩浆岩广泛分布。

2.1.3 丘陵地貌

丘陵地貌包括高原型侵（冰）蚀丘陵与基岩质丘陵、残坡积堆积丘陵、岩溶丘陵，遥感解译总面积近23×104km2。

四川盆地中东部是丘陵地貌主要分布区。雪峰山以东、长江以南、南岭以北丘陵地统称江南丘陵，亦有较大占比。侵（冰）蚀基岩质丘陵主要分布于江源高原地区，川藏交界一带零星分布于山缘（间）；基岩质丘陵主要分布于长江中下游地区及云贵高原、桐柏－大别地区，多为条形块状；砂土质丘陵主要集中分布于四川盆地区，其他多围绕长江中下游平原区周缘或山间地带呈块状分布，遥感解译面积近8×104km2，地貌地势相对低缓，残坡积风化层较厚，绝大多数为红层型，如四川盆地区，少数为花岗岩型及变质岩型负地貌区，如旌德岩体。砂土质堆积丘陵区河谷发育，水系多为树枝状、环形或扇形。

2.1.4 平原地貌

平原地貌包括断（拗）陷堆积平原、河谷平原、海滨平原、溶蚀堆积平原等，除青藏高原地区外的所有平坦的松散堆积地貌都归属平原地貌。其实河谷、海滨、溶蚀堆积平原也属断（拗）陷堆积平原区范围内，只是特别反映出其在断陷堆积环境后的较近期的或较特殊的建造环境（成因）。长江流域平原地貌分布既有大区域连片性，亦有在山地丘陵间小块零星散布的特点，遥感解译平原地貌总面积近35×104km2。按成因－形态－物质组成分类法，四大成因平原地貌类型可细分为黏土质堆积波岗平原、砂土质冲积平原、黏土质冲湖积平原、泥沙质河谷平原、红土（壤）堆积平原（台地）、砂土三角洲平原、砂砾质冲洪积平原（台地）、砂土碎石倾斜堆积平原等13种基本类型。

黏土质堆积波岗平原是长江流域东部地区主要的、也是重要的地貌类型之一，大致围绕南襄、江汉、洞庭湖、鄱阳湖、皖江－巢湖、四川等盆地周缘山地丘陵与低平原的过渡区带，总体呈多个环带形状，地表分布的基本为更新世的冲湖积物，受新构造运动抬升，多形成河湖二级或三级堆积阶地，遥感调查总面积达12×104km2以上。黏土质堆积波岗平原区是重要的经济活动区域，地表景观多为人类长期活动遗迹，复杂多样，自然属性已不占主导，土地覆被基本为耕地、林（草）地、河流库塘、居民地等。

砂土质冲积平原地貌主要分布于长江中下游主干河道两侧近岸及汉江、赣江、湘江、岷江等重要支流下游两岸区带，还包括山间相对宽阔的盆（谷）冲积平原地，多数构成长江主支流一级阶地或微高地，部分为中、小型盆地（平原）主体，如南襄盆地中心平原区，西昌安宁河谷地等，遥感调查总面积达9×104km2。地表基本为全新世河流冲积砂土（偏黏性），土地覆被主要为耕地，部分库塘、居民地、小块林地或草地，区域水系发育，芜湖等冲积平原区河道纵横交错。

黏土质冲湖积平原主要呈集中式大区域连片分布于盆地（平原）中心区，属长江中下游大型平原地貌的核心，为江汉平原、洞庭湖平原、太湖平原、鄱阳湖平原的主体，遥感调查总面积达3×104km2以上。地表基本为全新世河湖泛滥黏性土层，是长江中下游平原区地势最低洼区域，是湖北、湖南、江苏、浙江、江西及安徽省最为重要的鱼米之乡。

泥沙质河谷平原主要沿现代山间河谷地带广泛分布，遥感调查总面积6×104km2，为长江流域上、中、下游山地丘陵相对狭窄的河谷间泥沙冲积，或盆地、平原区大小河流冲积形成的边滩、心滩、沙洲地等。

溶蚀红土（壤）堆积平原（台地）是指溶蚀山地丘陵间一种特殊的红土（壤）堆积地貌，与南方红层盆地区的红土堆积不同，主要分布于云贵、赣南、赣西溶蚀山地丘陵地貌区，多以条状、小块状连接成带的方式，顺北东向构造线展布。

海滨平原地貌分布于长江入海口近海岸带，共分为泥沙质海滨平原、砂砾质海滨平原、砂土三角洲平原3类。

2.2 顺应地貌发育规律的长江水患根治对策

2.2.1 水患长期性与防治工程局限性

长江流域的季风气候和多样的地区气候特征，造成长江流域集中降雨季节的长短及降雨量多寡差异甚大，流域存在不同的洪、涝、旱、污等灾害［9］。流域盆、山相间的地貌以及与之相关的多暴雨区分布特征，决定了流域洪灾范围广，上、中、下游都存在威胁，以中下游平原地区最为集中、频繁、严重。涝灾主要发生在平原地势低洼地区，如沿江平原往往先涝后洪。旱灾往往发生在西南与中下游丘陵、波岗平原地区。历史与现状水患都表明，受制于地貌特征、气候条件、人类经济社会活动区域空间布局等，长江流域水患问题长期存在。

大量水利工程建设，提高了水患灾害防治能力，特别是中下游重要防洪地区和重要城市防洪标准显著提高，三峡水库的修建进一步减轻了荆江两岸平原区的洪灾威胁。但现有水利工程主要为堤防、水库、涵闸、管网等，中下游平原区的防洪主要依赖高筑坝、广围墙（垸），特殊情况启用分蓄洪区；灌溉多是简单修渠、挖沟或架管。受制于当时的社会经济条件，水患防治标准不能满足长江流域社会、经济发展需要，在全球异常或极端气候事件愈发频繁出现态势下，许多区域面临着严重的洪涝与干旱等灾害威胁。目前主要的问题表现如下：

（1）水库功效未达预期。水库多选择于山地峡谷地段修建，有效防洪库容有限，洪害频率依然偏高，面对丘陵岗地旱情亦显得鞭长莫及。世界瞩目的三峡水库工程，面对2010年的江西洪灾、2011年长江中下游大区域的旱涝急转局面，仅是聊尽绵薄之力。此亦反映出靠1、2个类三峡式的水患防治巨型工程尚难以带来流域性一劳永逸或是区域性的高枕无忧。

（2）堤坝防洪标准低。长江干流和重要支流堤坝标准多是按10a或20a一遇不等，若遭遇类似甚至超过1860年、1870年超大洪水后果不堪设想。沿岸河道防洪标准不高，提升潜力亦不大，尤其是坝基多位于冲积砂层上，地质基础稳定性差，平原区地面高程低于洪水位4～6m，甚至10m以上，大坝安全性隐患多。

（3）裁弯取直作用有限。裁弯取直对局部江段抗洪有利，但不能根本解决区域性、流域性防洪问题，且副作用大，如上游水位下降、河道下切致使河势恶化、崩岸加剧，下游洪水位抬高致使防洪压力加剧，裁弯取直改变河床河势致使江湖关系受到影响。

（4）分蓄洪区建设难度大。分蓄洪区由于人口密度愈来愈大，且地方利益交织，难以实施，许多分蓄洪区长期未动用过，实际的分洪效果有不确定性。

2.2.2 顺应地貌的长江大分洪道的发现与构建

基于顺应地貌的思维，笔者从可视化遥感立体演示系统中发现适于分洪的槽状地貌。图3呈现的是湖北嘉鱼市斧头湖与阳新县网湖间的三维遥感影像，从图3中可见相隔两湖平原的山丘地存在着东西方向的槽状地貌，槽长36km，分析为背斜谷（或断层谷），背斜核部也就是槽谷地带，分布志留系砂或页岩地层，高程一般为40～65m，谷宽2.4km；谷地两侧丘陵为三叠系碳酸盐岩分布区，高程为350～500m。槽谷西口至斧头湖为波岗状平原，地表多为第四系中更新统砂砾质黏性土，高程20～40m；槽谷东口至网湖通透条件亦好。

此槽谷是上天赐予的无价之宝，若穿过此谷修建一条连通斧头湖与网湖的水道，构成贯通长江的大分洪道，全长仅139km，可将绕行武汉的长江弯道缩短152km。长江大分洪道模型断面示意图，如图4所示。

图3 斧头湖与网湖之间三维遥感影像图

图4 长江大分洪道模型断面示意图

图4为斧头湖至网湖分洪道模型，初步构想是按照断面为台阶状设计，底槽为小型水道，不影响长江现状河势，能为两岸灌溉及作为旅游观光航道用（也可为大型航道设计）；一级台阶（一级泄洪道）按照防洪需要满足10a一遇洪水分流，阶面上按照高标准生态要求设计为基本农田，既能分洪又可借洪泛改良土壤；二级台阶（二级泄洪道）以满足极端洪水的过洪标准设计，阶面上按照旱作农业要求设计为优质耕地。一级、二级泄洪道过洪、耕作两相兼顾，分洪道两岸为居民地与休闲观光区带，附近地域建设成生态农业示范区。

传统分洪思维中自觉不自觉地都按水往低处流的方式揣摩。殊不知，河湖洼地，多是农业耕作区、人口密集区、经济发达区、财富集中区。这也导致决策中因耕地占用、移民、交通设施等限制性因素，一些建议或设想未被重视，流域治理规划中也未曾采纳。与过去分洪构思不同，此大分洪道策略不因循惯性思维，本研究提出选线原则宜为：依丘穿岗，多刻槽、慎筑墙；避让不移民、土地占补就近平衡；国土整治、生态农业相依托，灌溉、航运、旅游综合考量。长江下游或重要支流均可依此分洪思想考量。

就地貌地质环境与现有经济技术条件而论，这一大分洪道策略的实施可行性大。在全盘考量区域内防洪、灌溉、运输、旅游、养殖、土地整治与开发、生态建设等综合效益前提下，不依赖提升长江主干河道过水能力，也就是不提升现有堤防工程抗洪标准的前提下，能根本上应对异常洪水。

2.2.3 500×108m3小微型蓄水系统

研究表明，长江流域地貌以山地、丘陵、岗地为主体，地貌空间结构交错复杂，这种地貌特别适合小微型水利工程分散布局和模式的多样化选择。与大分洪道构建相适应，辅以布设小微型蓄水系统，可根本上防治流域性水患问题。500×108m3小微型蓄水系统工程实质是雨洪资源化［10］，是充分利用长江流域微地貌蓄（滞）水潜力或条件对降水的二次分配。二次分配是靠人类工程或生物方式等对地表水进行的时间与空间上的再调度，时间调度是对雨水的就近蓄和排，空间调度靠沟渠管网传输。目前，长江流域雨水的就近蓄积一般是2种形式：体现国家和地方政府意志的高坝大库、小农经济条件下的土塘土坝。在国家富有、农民经济行为能力不足的背景下，高坝大库自然成了长江流域蓄积降水的主要形式。土塘土坝功能非但没有增加，反而因失修疏理多有废弃。研究认为现代水利应该满足生态安全要求，长江流域地貌特征也特别适宜采用“垫沟谷、广修塘、多分汊、慎筑墙”的策略，实现雨洪就近蓄滞和雨洪资源化。500×108m3数值是在概览长江流域地貌及参考中下游分蓄洪区规划容量［9］大致界定，具体应依地貌、地质、水文、气象及覆被精细研究。以500×108m3小微型水利蓄水工程为总目标，可以分层提出次级流域蓄水的量化指标，按照一域一法、一河一策、因微地貌环境而制宜。布局从大流域开始逐级分解，而实施从小流域甚至沟头末梢逆向运作。以单体工程平均蓄水10×104m3（具体大小因势而定），约50×104个小微工程体即可承载500×108m3蓄水目标，工程体初次空间布局可依托地貌地质水文覆被等全要素立体显示系统完成，并结合生态农业、集约农业和新农村建设，发挥其防洪、抗旱、水土保持的综合效益。

工程模式（也包括非工程模式）设计应充分研究所在区域微地貌、岩土性状、土地覆被、降水特点等，以适应不同山地、丘陵、岗地区地貌地质生态环境。如在岗地及低缓丘陵区河流源头多修筑小型塘坝或洞窟类蓄挡水工程，蓄洪、抗旱两利；在基岩质山地沟谷尤其是较狭窄的沟谷，以乱石塞沟，自然堆砌成岩坎，通过若干雨季的蓄水保土，让狭窄的石（砾）质河床演变成梯级类河漫滩型河谷，人造千万个微型盆地、漫滩、海子，雨季可蓄滞降水，枯水期可补水备旱，防小溪小河断流。通过小微型工程，从源头开始蓄积雨水，既可保障当地人畜及农业旱季用水安全，又可延长洪水的汇流时间，有利于下游削减洪峰。

2.3 地貌约束与土地利用潜力研究

长江流域是国家实现可持续发展的战略要地，经济发展和城市扩展受到国土资源制约，而最首要的也是最为关切的则是土地因子。从地貌遥感研究角度分析，长江流域土地利用潜力很大，应不存在城市化土地瓶颈制约。

2.3.1 城市扩展现状与预期

城市化过程最主要表现为人口与经济活动向城市集中，城市扩展则是城市化的客观表现。遥感研究长江流域县级以上城镇697个，其中，西部断块抬升高原高山区，有县级以上城镇44个，其中地级市1个（丽江市）；中部褶皱中、低山区，有县级以上城镇308个，其中省会及直辖市4个，地级市18个；东部掀斜沉降丘陵平原区，有县级以上城镇345个，其中省会及直辖市7个，地级市35个。城镇主要分布于四川省及其以东的广大地区，服从于人口和经济发展的空间分布格局。遥感解译此697个城镇1975年、2000年、2007年建成区总面积分别为1 805、8 335、13 181km2。1975—2000年年均扩展261.22km2，2000—2007年年均扩展692.31km2，1975—2007年年均扩展率为19.70%。2012年中国城市化率为52.6%，人均GDP为38 354元，约计6 100美元，长江流域历来高于全国均值。若以适宜中国国情的70%城市化率为目标，参照世界发达国家城市经济密度及综合容积率等因子［11］，预计未来长江流域城市扩展新增面积难以突破5 000km2。

2.3.2 土地利用潜力分析

长江西部高原高山地貌区，既是生态保护屏障亦是生态重点保护区，受制地貌与高寒气候条件，土地资源在城市化进程中贡献很小；中部分布有大区域的平缓中低山地貌，其残坡积层发育及气候条件虽适合农耕，但土地资源过度开发不利整体生态环境保护建设；成都、洞庭湖等大平原的中心区域及海滨平原土地开发强度均已达饱和态势；唯有中、东部广大的缓丘残坡积层分布区与土岗地带，可以作为后备土地资源加以开发利用，动态补偿未来城市扩展用地，土地开发利用潜力足可承载5 000km2用地预期。

遥感研究适宜水、旱耕作且地层产状和缓的红层、岩溶丘陵（台地）及花岗岩丘陵区面积约为21×104km2，黏土质堆积波状岗地12×104km2，若开发5 000km2农业用地，仅占其1.5%。土地利用潜力最大的是红层丘陵、岗地区，四川盆地及湘南、赣南、皖南地区都呈大区域分布。低丘陵带是红层地貌的主体部分，地表多为红砂岩或第四纪红黏土发育而来的红（紫）壤。区域内日照充足，雨量充沛，气候资源丰富，有利于多熟制立体种植的发展，具有巨大的农业生产潜力。与世界同纬度的其他地区相比，低丘红壤区是一片难得的农业生产宝地，以光温水为指标的气候生产潜力平均达51t／（hm2·a），分别是三江平原的2.63倍，黄土平原的2.66倍，而目前大面积种植业平均产量仅为气候生产潜力生产量的20%左右，土地资源有着非常大的开发潜力。随着温带可垦荒地的减少，红壤丘陵区的荒地已成为我国最重要的土地后备资源［12］。红层盆地多有“七山一水二分田”的地貌和土地利用特征，低丘红壤的农业利用主要为沟谷型，即相对集约的农业经营主要集中在河谷平原、山间及丘间沟谷、盆地和低丘岗地的缓坡段。虽然近年对低丘红壤的利用正由沟谷型转为立体开发型，但仍有丰富的后备土地资源。高分遥感观察［3］及野外实地调查表明，有大面积的适耕山丘岗地处于荒闲状态。

另外，遥感圈定长江中下游仅荆江、洞庭湖、洪湖、鄱阳湖4个大分蓄洪区面积就达6 000km2以上，若实施长江大分洪道工程以取代分蓄洪区功能，加之考虑国家和地方基本农田建设等因素，土地利用的潜力则更大。

3 结束语

本文基于美国陆地卫星、中巴资源卫星、法国地球观测卫星遥感影像数据，建立了“成因－成因形态－物质形态”相结合的地貌遥感三级综合分类体系，实现了对长江流域1∶50 000～1∶250 000尺度的地貌遥感解译。借助地理信息系统，构建了长江流域三维遥感演示系统，从微观到宏观多角度审视地貌物质形态组构，提高了地貌解译精度。利用卫星遥感数据多时相优势，提取了流域内近700个县级以上城市近30a的动态扩展信息。从超大尺度、宏观方略性上，揭示长江流域地貌等基础地质环境因子对国土资源空间开发与保护的约束性关系。

分析认为解决长江流域的水患问题，除了类三峡式的巨型工程外，还需充分利用符合自然生态的方法，提出顺应地貌的新的长江大分洪思维。新发现了湖北嘉鱼（斧头湖）—阳新（网湖）的长江大分洪道天然选线。宏观研究表明，开辟长江大分洪道，并实施与之相配套的500×108m3小微型蓄水系统，顺应地貌发育规律和地质环境条件，支撑起“后三峡时代”的长江流域新型水利事业，能有效进行长江流域水患根治。

长江流域土地利用潜力极大。适宜水、旱农业耕作的红层盆地、岩溶盆地及花岗岩丘岗地区风化残积层分布空间广阔，开发新增耕地可以置换城市新增用地。大分洪道实施置换出的蓄滞洪区和平原区旱涝保收的基本农田建设，可提供土地挖潜的重要途径。从地貌遥感研究等角度分析，城市化应不存在土地瓶颈制约。

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Comprehensive remote sensing research on landform，flood protection and land use potential in Yangtze River basin

CHEN You－ming1， YANG Juan1， SHU Qian1，HUANG Yan1， LI Xue－liang2， XIAO Zheng－hui2

（1.Institute of Geological Survey of Anhui Province，Hefei 230001，China；2.School of Chemical Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）

The remote sensing demonstration system of 3Dvisualization of the Yangtze River basin based on Skyline digital earth model is constructed by using American landsat ETM remote sensing data and so on.Based on software platforms of ERDAS，ARCGIS，MAPGIS and so on，the remote sensing information of landform and city expansion in the Yangtze River basin is extracted.16 770 basic landform units in total are found by adopting the remote sensing three－level classification of genesis－genetic morphology－physical form.From the micro level to macro level，the landform genetic types，structures and distribution characteristics of the Yangtze River basin and their constraints to the land use and flood control are obtained.A novel discovery that there is a long latitudinal valley terrain between Futou Lake of Jiayu City and Wang Lake of Yangxin County in Hubei Province is made through the remote sensing visual system.By making use of this valley，the large floodway between Futou Lake and Wang Lake through the Yangtze River can be constructed.The full length of the floodway would be 139km，and it would be 152km shorter than the bend around Wuhan Yangtze River.By the construction of the Yangtze River floodway and the implementation of small and miniature water storage project，the ultimate goal of flood radical solution could be realized.The research results of geomorphologic constraint show that the land use potential is great and the land bottlenecks of city construction in the Yangtze River economic zone would not exist in the future.

Yangtze River basin；remote sensing of landform；large floodway of Yangtze River；small and miniature water storage project；land use potential

P931.1；TP753

A

1003－5060（2014）06－0736－09

10.3969／j.issn.1003－5060.2014.06.020

2014－02－25；

2014－04－18

国土资源部地质大调查专项资助项目（1212010510704）；安徽省国土资源科技资助项目（2011－K－11）

陈有明（1960－），男，安徽潜山人，安徽省地质调查院高级工程师；

李学良（1961－），男，湖北黄梅人，博士，合肥工业大学教授，硕士生导师.

（责任编辑 张淑艳）