云南省县域地形起伏度与人口分布及经济发展的关联性研究

朱思吉，翟雨佳，吴映梅

(云南师范大学 旅游与地理科学学院，云南 昆明 650500)

0 引言

地形起伏度，又称地表起伏度，是区域海拔高度和地表切割程度的综合表征[1]。国内对地形起伏度的研究最早要追溯到1977年杨明德提出地形起伏度的算法并将地形起伏度作为划分地貌基本形态的标志之一[2]。此后，地形起伏度作为一种自然地理表征被广泛运用于各研究领域。如冯玉祥[3]等人将地形起伏度作为划分地貌形态的重要参考指标；刘新华[4-6]等人将地形起伏度应用于各研究区水土流失状况的评价；王庆安[7-8]等人分析了地形起伏度与区域滑坡灾害的相关性，并将地形起伏度纳为评价滑坡灾害的主要指标等。关于地形起伏度与人口及经济关系的研究成果也较为丰富。一方面，从全国层面出发，分别基于栅格和行政区域两种尺度分析中国地形起伏度对人口及经济的影响， 并把地形起伏度纳入大区域人居环境自然适宜性评价指标体系[1][9]；另一方面，从中小区域层面出发，定量分析地形起伏度与人口及经济的关系，表明地形起伏度与经济社会发展呈显著负相关，地形起伏度是人口流动及经济发展的重要限制因素[10-12]。在中小区域尺度的研究中，研究区主要集中在我国中东部经济较发达的丘陵地区[13-15]，而针对整体海拔高、地势起伏大、经济欠发达的中西部山区的研究仍较欠缺。

不同于我国东中部地区海拔较低、地形起伏较小、经济社会发展水平较高的特征，云南省地处我国第一级和第二级阶梯地势过渡区，高原面积广大，山地环境复杂，地形起伏巨大，经济社会发展相对滞后。在这样一个复杂的山地环境下，分析云南省地形起伏度与人口分布及经济发展关联性，既有利于弥补传统研究在区域选择上的缺失，又有利于为山区经济社会发展提供一种分析视角。因此，研究以云南省129个县域为基本空间单元，在计算云南省县域地形起伏度的基础上，定量分析地形起伏度与人口分布及经济发展度的关联性，尝试为高原山区省份地形起伏度与人口分布及经济发展关联性的研究做出有益探索，以期为高原山区经济社会的协调发展提供理论支撑及区域分析案例。

1 云南省概况

云南省位于东经97°31′39″～106°11′47″和北纬21°08′32″～29°15′8″之间，地处中国西南边陲，与缅甸、老挝、越南等领国接壤，是中国面向南亚、东南亚的重要门户。全省总面积约3.94 km2×105 km2，共有129个县级行政单位。云南地形以山地、高原为主，山地面积占全省总面积的94%，坝子(宽谷和山间盆地)面积仅占6%。沿元江河谷—云岭山脉一线，可把全省分为两大构造区，东部是一块边缘破碎、中部相对平坦的高原面，西部为山川并列、山高谷深的破碎山地，东西部地理要素空间分布差异显著。

2 数据与方法

2.1 数据来源

研究使用的基础数据为云南省县域矢量边界、云南省1∶50万DEM数据、2017年《云南统计年鉴》的人口数据及经济数据。其中DEM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，地理坐标系：WGS_1984_Albers。

2.2 方法构建

2.2.1 地形起伏度计算

研究借鉴封志明[1]、陈学兄[16]等学者的研究成果，将地形起伏度定义为在某一区域内平均海拔高度水平面上的地形起伏程度，计算公式如下：

(1)式中，RDLS为地形起伏度；ALT为县域平均海拔(m)；RALT为县域平均高差(m)；P(A)为县域平地面积(km2)；A为县域总面积(km2)。基于中国地貌分类原则将海拔高度500 m作为基准山体高度[17]，对地形起伏度值赋予数学意义，即以1的倍数定义地形起伏为几个基准山体的高度。

以ArcGIS10.2软件为数据处理平台，提取计算地形起伏度所需的县域平均海拔、县域平均高差、县域平地面积、县域总面积等因子。操作方法如下：a)数据预处理：将云南省矢量数据的地理坐转变为WGS_1984_Albers，对云南省DEM图层进行栅格裁剪；b)县域平均海拔图层获取：在Spatial Analyst工具中运行邻域分析功能里的“焦点统计”模块，邻域大小设置为11×11，通过Mean函数计算县域DEM平均海拔图层；c)县域平均高差图层获取：利用MAXIMUM函数与MINIMUM函数分别计算县域内最大海拔图层和最低海拔图层，并运用“栅格计算器”，求两者的高差图层，后利用Mean函数从高差图层提取县域DEM平均高差图层；d)县域非平地比例求取：以地形起伏度划分类型及中国地貌图的研制方法为参考标准[18]，将高差小于等于30是视为平地，利用Spatial Analyst中的“重分类”模块工具，在高差图层中提取小于等于30 的栅格图层，用于计算县域非平地比例。

2.2.2 关联性分析

以地形起伏度值为划分依据，运用Excel统计分析功能，制成不同地形起伏度县域与人口密度、经济密度一一对应的散点图，得到拟合方程，对地形起伏度与人口密度及经济密度进行关联性测度。R2(0R21)为拟合系数，R2越大则拟合程度越高；γ(-1γ1)为相关系数，γ>0为正相关，γ<0为负相关，γ=0为不相关，γ的绝对值越大则相关程度越高。

3 结果与分析

3.1 地形起伏度空间分异规律分析

从省域视角看，云南省地形起伏度介于0.1～7.55之间，由滇西北向东南方向递减。低值区(0～2)分散分布于金沙江河谷、怒江河谷、澜沧江河谷、南溪河河谷及文山州东南部等地区。中值区(2～5)集中分布在云南省中部地区，并向西部和东部逐渐扩散。高值区(>5)主要分布在滇西北青藏高原南缘、横断山区南部(图1)。

图1 云南省地形起伏度空间分布

从县域视角看，云南省县域地形起伏度介于1.3～4.6之间，以地形起伏度值为依据，用Arc GIS10.2中的自然间段分级法，并参考中国地貌基本形态划分[18]，将全省129个县域划分为小起伏度县域、中起伏度县域、大起伏度县域三级。其中，小起伏度县域集中分布于滇西南和滇东南外缘，零散分布于滇西和滇东北外缘，包含河口、广南等19个地区，占全省县域数量和面积的14.7%和15.75%；中起伏度县域成片分布于中东部的高原面上，数量多、面积大，包含五华、景谷等98个县域，占全省县域数量和面积的76.0%和69.22%；大起伏度县域集中分布于滇西北地区，包含香格里拉、宁蒗等12个县域，占全省县域数量和面积的9.3%和15.03%(表1)。云南省地形起伏度由滇西北向东南方向呈梯状下降。

表1 云南省县域地形起伏度分级

3.2 人口数量及经济总量在地形起伏度上的累计分析

对2017年云南各县域人口数量进行累积分析。当地形起伏度达到2时，县域累积人口数占全省总人口的29.6%；当地形起伏度为2.5时，县域累积人口数占全省总人口的80.1%；当地形起伏度达到2.8时，县域累计人口数占全省总人口比重达到94.6%；而地形起伏度大于4的县域的人口数仅占全省总人口的0.6%(图2)。

图2 不同地形起伏度上人口累积频率

对2017年云南省各县域GDP进行累积分析。当地形起伏度达到2时，县域累积GDP已超过3 900亿元，占全省GDP总量的23.6%；当地形起伏度达到2.5时，县域累积GDP占全省总量78.7%；当地形起伏度达到2.8时，县域累积GDP已达到全省总量的94.6%，而地形起伏度大于4的县域的GDP总量只占全省总量的0.6%，与人口累积比重具有较高的一致性(图3)。

图3 不同地形起伏度上GDP累积频率

3.3 地形起伏度与人口分布及经济发展的关联性分析

从全省县域尺度看，地形起伏度与人口密度拟合系数R2=0.007、相关系数γ=-0.081，与经济密度拟合系数R2=0.008、相关系数γ=-0.023，两项拟合系数和相关系数均较低，表明云南省县域地形起伏度与人口分布及经济发展的关联性微弱，不符合我国东中部地区社会经济发展与地形起伏呈显著负相关变化的一般规律。

从小起伏度县域看，地形起伏度与人口密度拟合系数R2=0.001、相关系数γ=0.198，与经济密度的拟合系数R2=0.179、相关系数γ=-0.178，两项拟合系数和相关系数均较低，表明地形起伏度与人口密度及经济密度的关联性较弱。小起伏度县域地形主要以海拔相对较低的宽谷或坝子为主，地势相对平坦，地形起伏对人口空间分布和经济发展水平影响程度较小。

从中起伏度县域看，地形起伏度与人口密度的拟合系数R2为0.000 4、相关系数γ=0.015，与经济密度的拟合系数R2=0.000 001、相关系数γ=0.002，两项拟合系数和相关系数几乎为零，表明地形起伏度与人口分布及经济发展的关联性微乎其微。究其原因，中起伏度县域主要成片分布于中东部的高原面上，基准海拔较高，但该区域地形地貌特征主要表现为“山地与坝子镶嵌分布”，大型坝子(面积≥100 km2)的数量占全省总数的78%，地形相对平坦。在复杂的山地环境下，平坦的坝子必定成为人口和经济聚集发展的核心地带，所以位于中起伏度县域内的昆明市、麒麟区、红塔区、蒙自市、楚雄市等云南省及大部分市(州)的经济中心都依托于坝子建立并发展。因此，由于坝子地形发育、地形相对平坦，加之交通运输业的快速发展，地形起伏度对人口分布及经济发展的影响显得极其微小。

从大起伏度县域看，地形起伏度与人口密度的拟合系数R2=0.715、相关系数γ=-0.616，与经济密度的拟合系数R2=0.663，相关系数γ=-0.326，两项拟合系数和相关系数均较大，且相关系数均为负，表明地形起伏度与人口密度及经济密度呈明显负相关。大起伏县域集中分布于滇西北的迪庆、怒江、丽江等地区，这里位于大江大河的上游，河流切割程度较深、地质构造复杂、地势起伏巨大，受高峻山地为主的地形条件影响，交通运输业发展水平滞后，对人口流动和经济发展造成了严重阻碍。

表2 县域地形起伏度与人口密度及经济密度的关联性

4 结论

4.1 云南省地形起伏度由滇西北向滇东南呈阶梯状递减

云南省地形起伏度呈由滇西北向滇东南阶梯状递减的空间分异规律。从省域视角看，云南省地形起伏度由滇西北向滇东南递减；从县域视角看，云南省地形起伏度由滇西北向东南方向呈阶梯状下降。大起伏度县域集中分布于滇西北地区，中起伏度县域成片分布于中东部的高原面上，小起伏度县域集中分布于滇西南和滇东南外缘、零散分布于滇西和滇东北外缘，地形起伏度区域差异明显。

4.2 云南省人口分布及经济发展重心向中小起伏度县域集中

全省人口分布及经济发展重心呈现出向中小起伏度县域集中的特征。通过人口数量和GDP总量在地形起伏度上的累积分析可发现，全省94.6%的人口数量和GDP总量都集中在地形起伏度小于2.8的县域，而仅有0.6%的人口数量和GDP总量集中在地形起伏度大于4的县域，人口和经济都集中于中小起伏度县域。

4.3 云南县域地形起伏度与人口分布及经济发展的关联性微弱

不同于中东部地区社会经济发展与地形起伏呈显著负相关变化的一般规律，云南省县域地形起伏度与人口分布及经济发展的关联性较为微弱。在小起伏度县域，地形起伏度对经济社会发展的影响较弱；在中起伏度县域，由于基准海拔较高、坝子地形发育，加之交通运输业的快速发展，地形起伏度对人口分布及经济发展的影响也显得极其微小。

4.4 大地形起伏度仍是滇西北人口流动和经济发展的阻碍因素

大起伏度县域集中分布于滇西北地区，这里位于大江大河上游，是“三江并流”自然奇观的核心地带，山川交错分布，地质构造复杂、地势起伏巨大。地形起伏度与人口分布及经济发展呈明显的负相关，大地形起伏度仍是该地区人口流动和经济发展的阻碍因素，是造成滇西北地区经济社会发展水平滞后的关键原因。

5 对策建议

针对云南省地形起伏度特征及其与人口分布、经济发展的关联性特征，本文提出云南省人口-经济合理布局及经济社会协调发展的对策建议：a)小起伏度县域应严守耕地保护红线和城市开发边界红线，高效统筹规划农耕区布局与发展，提升土地利用集约化程度；强化县城和小城镇对乡村人口的吸纳作用，提升城镇化的质量和速度；依托优良的水热资源大力发展热带种植业，打造云南热区种植业重点产业带。b)中起伏县域应大力开展区域资源环境承载力评价，以环境人口容量为警戒线，对县域人口数量和经济发展进行适度调控，严格把控生态安全；加快城市化进程，积极推进滇中城市群、滇西中心城市、滇南中心城市等具备内在联系、分工明确、交通便捷、空间布局有序的城市群和中心城市建设，打造健康生活目的地；在保障生态安全的基础上，大力发展金属冶炼、烟草加工、绿色食品加工业等特色优势工业，打造云南核心工业带。c)大起伏县域应严守生态保护红线，重点推进生态保护工程建设，限制人口的机械迁入，并实施必要的生态移民，促进人地关系和谐发展；依托丰富的水能资源，积极响应云南省世界一流“绿色能源牌”战略，大力开发绿色水电，为脱贫攻坚和乡村振兴提供动力；高效利用高海拔地势的自然地理环境，打造云南高原特色农业产业带。