旅游地学景观分级指标设计：兼论珠峰自然保护区澎曲流域地学景观系统识别

陈 露，何 军，冉清红

旅游地学景观分级指标设计：兼论珠峰自然保护区澎曲流域地学景观系统识别

陈 露1，2，何 军3，冉清红1

（1.成都师范学院西部人文研究所，成都 611130；2.西藏自治区科技信息研究所，拉萨 850001；3. 西藏自治区水文水资源勘测局山南水文水资源分局，西藏 山南 8560000）

本文基于对空间尺度分级，构建以“流域景观-景观单元-景观类型”为主体的旅游地学景观分级指标体系，设计“流域-条带高程剖面-高程带”为对应地形参数，在珠峰自然保护区澎曲流域验证了该指标体系的合理性和分析方法的可行性。结果显示，藏南谷地中段区域具有一致发生学规律。景观单元尺度由7个连续不重叠平行单元组成，体现景观分区共轭性。表现海拔4200m以下景观类型多样、4200～4600m多样性减弱、4600m以上景观一致渐变特征。本文为高山型旅游地学景观系统研究和公众了解地学景观提供一种参考。

旅游地学景观；分级指标；地形参数；数字地形分析；澎曲流域

旅游地学是以研究合理保护和利用地质地貌旅游资源而形成的交叉学科，可追溯至旅游中的地学教育和公众理解研究（Hose，2008）。在各种类型的旅游地学研究中，地学景观分级是最基本的理论问题，较多偏重对象的资源属性（黄亮山和丁美青，2021；方世明等，2008），少有从公众认知角度设计分类方法的研究。本文从地域的空间属性、物质组成和物理结构入手，设计旅游地学景观分级指标，选取典型高山极高山景观体—珠峰自然保护区澎曲流域进行系统组成与结构识别研究，为旅游地学景观系统分类研究提供参考。

1 旅游地学景观分级指标构成

1.1 指标分级

所有地貌类型可用等高线表达。通过等高线能划分为连续不重叠面状集水区(流域)。根据自然地域这一空间属性，设计“流域景观-景观单元-景观类型”三个尺度以划分旅游地学景观空间等级（表1）。

表1 旅游地学景观分级指标

1.2 各等级地形参数设计

（1）流域景观尺度参数

流域景观尺度的地形参数选取流域范围；既一个水文单元，也是成熟的地形指标。可沿用水文学流域定量提取方法。

（2）景观单元尺度参数

景观是掌握水平方向地貌形态变化单元。高程剖面能直观反映地表形态，定量分析沿特定方向地形起伏变化。线状和面状地形剖面是十分成熟的地形分析指标，有直观、形象、操作简单等优点（邹斌文等，2011），可作为景观单元尺度的地形参数。

（3）景观类型尺度参数

景观类型旨在分解垂直方向上景观结构。山地垂直带谱是最直接的观察对象。高程带是具有空间精度的地形分析变量，与山地垂直带谱结合，可以观察山地景观变化的方向与强度。结合经验和调查，可获得比较准确景观类型信息。

2 澎曲流域旅游地学景观系统结构分析

2.1 研究区概况

珠穆朗玛峰国家级自然保护区是联合国教科文组织 “世界生物圈保护区网络”成员，以高山、高原生态系统及其物种多样性为保护对象，面积32681.53km2（刘务林,2007）。澎曲发源于喜马拉雅山脉中段希夏邦马峰北坡野博康加勒冰川，源头海拔5530m，自西向东横贯保护区，至西宁藏布汇口处向南转折，在陈塘附近进入尼泊尔境内，全长384km，落差3370m。澎曲流域被保护区南北缘上的喜马拉雅山脉和拉轨冈日山脉夹持，成为保护区面积最大的集水区，其地形复杂多样，气候变化显著，地学景观价值很大。而且国道318横贯澎曲流域，交通便利，无论是资料储备，还是实地调查都有显著优势（图1）。

图1 珠峰自然保护区及澎曲流域地形图

2.2 数据与方法

2.2.1 数据源

本文采用ASTER GDEM2 30m空间分辨率的数字高程模型进行流域地形参数、地形剖面参数和高程带提取。研究显示，在非建筑用地为主的山地丘陵区，包含地表植被高程的ASTER 能更突出自然起伏形态，表达地形特征（张朝忙等，2012；郭笑怡等，2011）。进行澎曲流域景观类型分析时，使用了珠峰自然保护区land_coverage(2000)矢量数据。进行综合制图时，还用到珠峰自然保护区1:1万基础地理信息数据库。踏勘和调查是景观识别重要数据来源。数据处理软件为ArcGIS 10.2。地形参数分析使用matlab2016。

2.2.2 地形参数提取方法

使用ArcGIS水文分析、空间分析、提取分析三个工具实现流域、地形剖面和高程带提取。由于澎曲流域范围广阔，地形剖面拟采用面状高程，即条带高程剖面指标。对比了20km×278km和30km×278km条带设置所包含的地形信息。结果显示，虽然最小高程、最大高程、平均高程的变化不明显，但30km带宽的高程极差对平坦地形表现更平滑，如1～21km带区（图2，a段）和180km带区以上（图2，c段）；而在陡峭地形上的表现起伏变化大，如60～70km带区（图2，b）段。可见，条带高程剖面能够表达水平方向上的地形起伏变化特征。

图2 澎曲流域条带高程剖面对比

（1）（2）为20km宽度的条带，（3）（4）为30km宽度的条带

澎曲流域5000m以上普遍发育高山、极高山，对比100m、200m、400m和500m空间精度，拟采用500m等间隔高程带指标进行垂直方向精度控制，同时结合珠峰自然保护区山地垂直带谱海拔分区特征（陈露等，2011）与实地观察，综合分析景观类型结构。因条带覆盖的流域最低高程为4042m，为便于分析，将高程带的起算高程设为4100m。

图3 澎曲流域旅游地学景观系统结构示意图

2.3 结果与分析

2.3.1 澎曲流域旅游地学景观系统结构

基于Aster GDEM2提取的澎曲流域边界准确地落在保护区南北缘喜马拉雅山脉和拉轨冈日山脉分水岭（图2），流域覆盖区域是喜马拉雅山脉中段著名的藏南谷地区域。该区构造系喜马拉雅山脉隆升并北向推腹挤压（常承法和郑锡澜，1975），证明澎曲流域地质背景体现发生学一致性。景观单元根据条带高程剖面特征划分，与地形空间展布有很好的对应关系（图4）。景观类型与山地垂直带谱属性十分吻合。综合制图显示（图3），澎曲流域地学景观系统的尺度结构清晰，三个等级易于识别。该系统由1个流域景观，7个景观单元，34个景观类型组成。个别景观类型重复，每类型对应景观单元不重复，所代表的景观和环境特征也不相同。

图3反映，海拔5200m以上是冰雪景观，4600～5200m基本为荒漠景观，流域上游因有泊古错和浪强错两个冰川湖泊而增加了湖泊和湖滨景观类型。流域湿地全部分布在4200～4600m，以草原、草甸草原景观为主。澎曲河流高程跨度4100～4360m向东水量逐渐减少，气候转为干旱，河流景观也从大型河漫滩、洪积扇、小型河漫滩，逐渐过渡到河滨沙丘景观。下游叶如藏布给澎曲注入丰沛水分，在叶如藏布景观单元的河滨地带，出现了大面积分布的沙棘林，成为澎曲流域景观系统在基带上的一大特殊景观。

图4 澎曲流域条带高程剖面上的景观单元划分

2.3.2 景观单元辨识规律与地貌特征

按本景观系统分级，一级流域景观可用DEM自动提取，三级景观类型可由高程带与山地垂直带谱综合判读；难度最大，第二级景观单元划分对流域在水平方向上分块。条带高程可以很好指示景观单元空间分布状态。

条带上，高程极差展布呈现较好的带状变化规律。如图4，高程极差在278km长的条带上出现7个带区：0～61km、61～102km、102～157km、157～184km、184～233km、233～258km、258～278km带区。7个带区的共性是剖面形态均呈现“高-低-高” 波动特征，反映了实际地形的高差变化趋势为“大-小-大”。只有“山顶-山谷-山顶”地貌单元能呈现这种变化形式。无论山地、丘陵或盆地都将呈现“高-低-高”变化。是地表形态在水平(横向)方向上的基本特征，适合作景观单元识别标志。

在澎曲流域DEM上叠加高程极差呈“高-低-高”周期波动的带区，澎曲流域下游至上游方向形成7个景观单元：①叶如藏布景观单元（0～61km）。叶如藏布作为澎曲东部主要支流，区位相对独立，是澎曲下游农业与牧业经济发展区之间的过渡地区，为珠峰自然保护区的兼农兼牧经济发展区。②长所盆地景观单元（61～102km）。地貌呈开阔宽谷，澎曲流经盆地南缘西宁藏布，河床分叉漫流，河心滩、边滩高度发育，河水中有大量的细质沉积物。由于澎曲流域一年内风季长达9个月，风向为较稳定的西南风，为风沙地貌发育提供了良好的动力条件。每当冬季枯水期，大片河床出露，在西南风的吹动下就地起沙。并因气候寒冷干旱，植被稀少，风季与植被枯黄季节一致，形成十分奇特风沙地貌。③协格尔景观单元（102～157km）。协格尔到吉雄段河道平均宽2km，河道弯曲多河心滩，南侧喜马拉雅山脉上升幅度较大，河水紧靠北侧山地流动，形成不对称盆地。④定日盆地景观单元（157～184km）。盆地南缘耸立着海拔8201m的世界第六高峰卓奥友峰以及十余座7000m以上的喜马拉雅高峰，西南部是海拔7367m的拉布吉康雪山，使定日盆地成为观赏喜马拉雅雪山的极佳景区。定日盆地交通便利，居民稠密，靠近水域，是珠峰地区重要的人类活动区域。⑤古错盆地景观单元（184～233km）。盆地南北缘均发育雪山冰河，产生澎曲流域两支重要支流，其一为发源于南缘希夏邦马峰博康加勒冰川的门曲，其二为发源于北缘藏南分水岭拉轨冈日的棒曲。山麓地带洪积扇十分壮观，并在扇缘与盆地中部形成大片平坦丰茂的草原与沼泽草甸。⑥浪强错湖盆景观单元（233～258km）和⑦泊古错湖盆景观单元（258～278km）是两个连续的以湖泊为主的地貌单元，但前者盆周缘极高山耸立，平均海拔更高，气候更寒旱；后者地势相对平坦开阔，平均海拔低约800m。两个湖盆均位于高山寒漠带，仅湖滨地带略有差异。

图5 澎曲流域7个景观单元空间分布

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 基于空间尺度等级的旅游地学景观分级指标体系

“流域景观-景观单元-景观类型”三级地学景观分类方案，体现空间物质组成和物理结构及地学发生规律。流域景观自然地理单元，水系是骨架。

“景观单元”是对流域中观分解。理想结构由上游、中游、下游组成。

“景观类型”尺度解决局部空间垂直方向景观分类，本质是垂直地带性。

3.1.2 数字地形分析方法在地学景观辨识上的应用

本文以“流域景观-景观单元-景观类型”三级空间尺度，基于普通DEM精度，采用“流域-条带高程剖面-高程带”作为对应的数字地形分析指标，用以识别珠峰自然保护区面积最大的流域，获得了较显著的景观分类效果，与实际地形地貌形成较好的对应关系。结果表明，普通精度DEM结合水平和垂直方向的面状高程地形参数，对流域尺度景观辨识有较好的适宜性。

3.1.3 垂直带谱上景观类型多样化的原因分析

应用分级指标建立澎曲流域地学景观系统，分解垂直带谱结构不能穷尽所有景观类型。各景观单元的景观类型均多于3种（图3），垂直带谱景观具有多样化特点。出现多样景观区域均为各单元第一个垂直带。原因是澎曲流域水系格局与近地表温度对最低的垂直带景观组成有很强约束。澎曲河从下游叶如藏布景观单元河面拔高4158m水平向西约300km逐渐升高至上游浪强错、泊古错景观单元湖面拔高4653m。7个景观单元中，叶如藏布、长所、协格尔在亚高山草原带上的景观最丰富，是由4100～4250m高程上澎曲河滨地带水分相对充足决定。定日、古错景观单元在高山草原草甸带上展现了高寒湿地景观多样性，得益于希夏邦马冰川群与拉轨冈日季节性冰雪融水在山麓地带的水热积累。浪强错和泊古错景观单元起始高程已达4653m，进入高山寒漠带，极低温度限制了景观变化。可见，澎曲流域4000～4200m高程带景观对水热条件变化非常敏感，4200～4600m高程带次之，海拔4600m以上实现全流域景观类型一致。水系与垂直带所反映的水热条件是景观垂直结构的决定因素。

3.2 结论

“流域景观-景观单元-景观类型”指标体系设计基于地学空间尺度分级。三级指标体系是大地构造与景观异质性集成，隐含空间对象认知三个原则：发生一致、区域共轭与垂直地带性。“流域-条带高程剖面-高程带”三个地形参数量化获取基于DEM空间分辨率的数字地形分析。

珠峰自然保护区澎曲流域应用实践证明方法的可行性。流域景观尺度覆盖澎曲水系集水区，系喜马拉雅山脉隆升并北向推腹挤压而成的藏南谷地中段，地质背景一致。景观单元尺度由7个连续不重叠的平行单元组成，体现景观水平分区共轭。景观类型尺度被500m等间距高程带很好地控制着各单元垂直地带性的渐变程度。

三级指标不能穷尽资源单体层面景观，是本指标体系的缺陷。方法为旅游地学景观调查提供了一种新思路。

Hose T A. 2008. Towards a history of geotourism: Definitions, antecedents and the future [J]. Geological Society, London, Special Publications, (300): 37-60.

黄亮山，丁美青．2021．安徽大别山（六安）国家地质公园遗迹特征分析及综合评价[J]．四川地质学报，41(4)：697-700．

方世明，李江风，赵来时．2008．地质遗迹资源评价指标体系[J]．地球科学-中国地质大学学报，33(2)：285-288．

邹斌文，马维峰，侯圣山，张林．2011．基于ArcGIS的条带剖面提取方法在地貌分析中的应用[J]．地理与地理信息科学，27(3)：42-44．

刘务林．2007．西藏自然和生态[M]．拉萨：西藏人民出版社，1-2．

张朝忙，刘庆生，刘高焕，丁树文，王鹏，董金发．2012．SRTM3与ASTERGDEM数据处理及应用进展[J]．地理与地理信息科学，28(5)：29-34．

郭笑怡，张洪岩，张正祥，侯光雷，赵建军．2011．ASTER-GDEM与SRTM3数据质量精度对比分析[J]．遥感技术与应用，26(3)：334-339．

陈露，马飞，覃建雄，阚瑷珂．2011．中喜马拉雅山区土地利用空间分布特征研究[J]．资源科学，33(8)：1584-1590．

常承法，郑锡澜．1975．珠穆朗玛峰地区的地质构造特征和关于喜马拉雅山以及青藏高原东西向诸山系形成的探讨．珠穆朗玛峰地区科学考察报告( 1966—1968 )(地质)[R]．科学出版社．273-299．

Design of Tourism Geoscience Landscape Classification Indexes:Also on the Recognition on of geoscience Landscape System in the Pengqu Watershed of the Mt. Qomolangma National Nature Reserve

CHEN Lu1,2HE Jun3RAN Qing-hong1

(1-Western Institute of Humanities, Chengdu Normal University, Chengdu 611130; 2-Institute of Science & Technology Information of Tibet Autonomous Region, Lhasa 850001; 3-Shannan Branch, Hydrology and Water Resources Survey of Tibet Autonomous Region, Shannan, Tibet 856000)

Tourism geoscience is often confined to the geopark field due to the lack of efficient multi-scale spatial cognition method of geoscientific landscape. The application scope of tourism geoscience can be expanded if accurate geoscientific theory and appropriate approaches are used. Digital terrain analysis is good at spatial deconstruction, and digital elevation models provide uniform observational datasets from sink basins to continents. This study is based on the insight to spatial scale classification, constructed a series of indexes named "watershed landscape-landscape unit-landscape type" with the corresponding topographic parameters by "watershed-swath elevation profile-elevation belt". The rationality of the serial index and the feasibility of the analysis method are verified in the Pengqu Watershed of the Mt. Qomolangma National Nature Reserve. The results show that the area covered by the watershed landscape belongs to the southern Tibetan valley, where has the same occurrence law. The scale of landscape unit is composed of seven continuous non-overlapping parallel units, which reflects the landscape zoning conjugation. The scale of landscape type shows a gradual change of mountain landscapes which has the most diversity below the altitude of 4200 m, the diversity is weakened in 4200-4600 m section, and above 4600 m is consistent. This paper provides a theoretical reference for the study of alpine tourism geoscience landscape system, and also builds a bridge for the public to understand the insight between geoscience and landscapes.

tourism geoscience landscape; classification index; topographic parameter; digital terrain analysis; Pengqu watershed

[P66]

A

1006-0995（2022）01-0166-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.033

2021-05-16

国家自然科学基金项目（41461029）；成都师范学院引进人才专项（YJRC2016-6）；西藏自治区自然科学基金项目（2015ZR-13-66）

陈露（1980—），女，四川达州人，博士，副教授，从事第四纪地质学与青藏高原旅游地学研究