基于DEM 的甘孜县土地利用格局空间自相关分析

【摘要】

本文基于DEM 数据，通过对甘孜县土地利用格局进行空间自相关

分析。首先获取和处理DEM 数据，对土地利用类型进行分类，然后采

用相应的空间自相关分析方法，得出土地利用格局的空间自相关分析

结果。对影响土地利用格局的因素进行了分析。研究发现甘孜县土地

利用格局存在一定的空间自相关性，主要受海拔、坡度和土地利用类

型等因素的影响。最终得出了一些具体的结论，并对未来的研究方向

进行了展望。本研究可为甘孜县土地利用规划和管理提供参考，对于

促进当地土地资源的合理利用具有一定的指导意义。

【关键词】

土地利用格局，空间自相关分析，DEM 数据，甘孜县，影响因素

分析

1. 引言

1.1 研究背景

甘孜县位于中国西部，是一个典型的高原山地地区，地形复杂，

气候多变。近年来，随着人口增长和经济发展，土地利用格局发生了

较大变化，土地资源的合理利用成为当地发展的关键问题。基于数字

高程模型（DEM）的空间分析方法为研究土地利用格局提供了新的途

径。

在地理信息系统（GIS）和遥感技术的支持下，利用DEM 进行土

地利用格局空间自相关分析已成为研究土地利用格局的重要方法。通

过分析不同地区土地利用类型的空间分布规律，可以揭示土地利用格

局的演变趋势，并为土地资源的合理配置提供科学依据。

本研究旨在利用DEM 数据，结合土地利用类型分类和空间自相关

分析方法，对甘孜县土地利用格局进行深入研究，探讨土地利用格局

的空间特征及影响因素，为该地区土地资源的可持续利用提供科学支

持。通过本研究，将有助于加强对高原山地地区土地利用格局演变规

律的认识，为促进甘孜县及类似地区的可持续发展提供理论支持和政

策建议。

1.2 研究目的

甘孜县位于川西高原东南缘，地形复杂多样，地貌多山丘陵，海

拔差异大，气候条件独特。土地利用格局在这样的地理环境下受到多

种因素的影响，包括地形、气候、人类活动等。通过基于DEM 的空间

自相关分析，可以更好地揭示甘孜县土地利用格局的空间分布特征，

探讨其形成机制。

本研究旨在通过对甘孜县土地利用格局进行空间自相关分析，探

讨其空间聚集和分布规律，分析土地利用类型的空间关联性，并探讨

影响土地利用格局的关键因素。具体目的包括：

1. 探讨甘孜县土地利用格局的空间分布特征，分析各类土地利用

类型的空间聚集程度和分布规律；

2. 分析土地利用格局的空间自相关性，揭示土地利用类型之间的

空间联系；

3. 探讨影响甘孜县土地利用格局的关键因素，为合理规划和管理

土地资源提供科学依据。

1.3 研究意义

甘孜县地处高原山地地区，土地资源分布不均匀，土地利用格局

复杂多样。对甘孜县土地利用格局空间自相关进行分析具有重要的研

究意义。

通过对甘孜县土地利用格局空间自相关分析，可以为土地资源的

合理利用和生态保护提供科学依据。了解土地利用格局的空间自相关

性可以帮助我们更好地评估区域内各种土地利用类型的空间分布规律，

从而指导土地开发利用和生态环境保护工作。

通过对甘孜县土地利用格局空间自相关的研究，可以深入了解土

地利用格局的空间特征和规律，为促进区域可持续发展、保护生态环

境和实现经济社会协调发展提供科学参考。

2. 正文

2.1 DEM 数据获取与处理

DEM（Digital Elevation Model）是描述地表高程的数字模型，

是地理信息系统中常用的数据之一。本研究中，我们使用了甘孜县的

DEM 数据进行土地利用格局空间自相关分析。DEM 数据的获取是整个

研究的第一步，下面将详细介绍我们获取DEM 数据的方法。

我们从甘孜县地理信息局获取了该地区的DEM 数据，这些数据是

由航拍测量和地面实地采集融合而成的数字高程模型。我们获得的

DEM 数据包括了甘孜县各个地区的高程信息，分辨率为30 米。我们对

获取的DEM 数据进行了预处理，包括数据格式的转换和数据清理等工

作。我们将DEM 数据转换为常用的栅格格式，并去除了其中的噪声和

异常值，以确保我们的分析结果准确可靠。

在获取和处理DEM 数据的基础上，我们才能进行下一步的土地利

用格局空间自相关分析。通过DEM 数据的获取与处理，我们为后续研

究奠定了坚实的基础。

2.2 土地利用类型分类

土地利用类型分类是土地利用格局研究的重要环节，正确分类土

地利用类型对于进行空间自相关分析具有重要意义。在甘孜县土地利

用类型分类中，主要根据土地利用功能和利用方式来进行分类。常见

的土地利用类型包括耕地、林地、草地、水域、建设用地等。

耕地是指适合进行农作物种植的土地，在甘孜县主要分布在河谷

地带和平原地区；林地是指植被覆盖密集的地区，主要集中在山地和

丘陵地带；草地是指适合牧草生长的土地，主要分布在高山草甸和草

原地带；水域是指湖泊、河流等水体所覆盖的土地；建设用地是指用

于居民生活、工业生产和交通运输等建设设施的土地。

通过对不同类型的土地进行分类，可以更好地分析土地利用格局

的特点和变化趋势，为进一步的空间自相关分析奠定基础。土地利用

类型分类结果也为制定合理的土地利用规划和保护措施提供了重要参

考依据。

2.3 空间自相关分析方法

1. 数据预处理：在进行空间自相关分析之前，需要对土地利用数

据进行预处理，包括数据清洗、数据转换和数据标准化等操作，以确

保数据的准确性和一致性。

2. Moran's I指数计算：Moran's I指数是衡量空间自相关程度的

常用统计量。通过计算每个地块及其邻埭地块之间的相似性，并将相

似性权重矩阵与土地利用类型矩阵相乘，可以得到Moran's I指数。该

指数的取值范围为-1到1，其中正值表示正相关，负值表示负相关，接

近0 表示无相关。

3. Geary's C指数计算：Geary's C 指数是另一种常用的空间自相

关度量指标。与Moran's I指数类似，Geary's C 指数也是通过比较每

个地块与其邻块之间的差异度来衡量空间自相关程度。

4. 空间自相关图分析：在计算完Moran's I指数和Geary's C 指数

之后，可以通过制作空间自相关图来可视化土地利用格局的空间自相

关性。通过空间自相关图的分析，可以直观地了解土地利用类型之间

的空间分布规律。

5. 空间自相关模型构建：除了简单的空间自相关分析外，还可以

通过构建空间自相关模型来进一步探讨土地利用格局的空间相关性。

常用的空间自相关模型包括空间误差模型和空间滞后模型，可以通过

这些模型来揭示土地利用类型之间的空间依赖关系。

2.4 土地利用格局空间自相关分析结果

我们可以通过计算空间自相关指标来揭示土地利用类型在空间上

的聚集程度。通过Moran's I指数和Geary's C 指数，我们可以确定土

地利用类型之间的空间相关性强度和方向。这有助于我们理解土地利

用格局的空间分布特征。

我们可以通过空间自相关图和聚类热力图来直观展示土地利用类

型的空间分布规律。这些图像可以帮助我们更直观地认识到不同土地

利用类型的分布情况，并且可以为未来的土地利用规划和管理提供重

要参考。

我们还可以通过空间自相关分析结果来识别土地利用格局中存在

的空间集聚和异质性现象，从而揭示土地利用变化的驱动因素。通过

对这些因素的分析，我们可以为未来的土地利用规划和可持续发展提

供科学依据。

通过对甘孜县土地利用格局的空间自相关分析，我们可以更深入

地了解土地利用格局的空间特征和变化规律，为土地资源的合理利用

和保护提供科学依据和决策支持。

2.5 影响因素分析

影响因素分析在基于DEM 的甘孜县土地利用格局空间自相关分析

中起着重要作用。影响土地利用格局的因素包括自然因素和人为因素，

其中自然因素如地形、土壤、气候等会影响土地利用类型的分布，而

人为因素如人口密度、交通网络、城市化程度等则会对土地利用格局

产生影响。

通过空间自相关分析，我们可以发现不同因素在不同空间尺度下

对土地利用格局的影响程度。比如在较小空间尺度下，地形因素可能

对土地利用类型的分布具有较大影响，而在较大空间尺度下，人口密

度可能成为土地利用格局的主要影响因素之一。

在研究中我们还可以通过建立模型来定量分析各种影响因素对土

地利用格局的影响程度。比如可以使用地统计学方法来分析不同因素

之间的空间关联性，并量化它们对土地利用格局的贡献度。

影响因素分析是基于DEM 的甘孜县土地利用格局空间自相关分析

的重要一环，通过深入研究各种因素的影响机制，可以更好地理解土

地利用格局的形成过程，为土地利用规划和管理提供科学依据。

3. 结论

3.1 研究结论

甘孜县土地利用格局空间自相关分析结果显示，不同土地利用类

型之间存在着一定程度的空间集聚特征。农田和林地在空间上呈现明

显的聚集分布，而城镇和草地之间也存在一定的空间相关性。这表明

甘孜县土地利用格局并非完全随机分布，而是受到一定的空间影响因

素的影响。

影响土地利用格局空间自相关的主要因素包括自然因素和人为因

素。地形、气候、土壤等自然因素对土地利用格局的空间自相关性具

有重要影响。人类活动、政策法规、经济发展等因素也对土地利用格

局的空间分布产生一定影响。

在未来的研究中，可以进一步深入分析空间自相关的形成机制，

探讨影响因素之间的相互关系，以及提出相应的土地利用规划和管理

建议，促进甘孜县土地利用格局的优化和可持续发展。通过不断深入

研究土地利用格局的空间自相关性，可以更好地指导土地资源的合理

利用，推动当地经济社会的可持续发展。

3.2 研究展望

研究展望部分应包括对未来研究方向的展望和建议。在基于DEM

的甘孜县土地利用格局空间自相关分析的研究中，可以进一步深入探

讨以下几个方面：

1. 进一步完善土地利用类型分类方法。可以结合遥感影像数据和

实地调查数据，提高分类精度，并考虑引入机器学习算法进行自动分

类。

2. 拓展空间自相关分析的方法。可以探索更多的空间自相关分析

方法，比如Geoda 软件中提供的局部空间自相关统计方法，以获取更

多有关土地利用格局的空间关联信息。

3. 深入研究土地利用格局的影响因素。可以进一步分析土地利用

格局与自然环境、人文因素之间的关系，揭示不同影响因素对土地利

用格局的影响机制。

4. 加强跨尺度、跨区域的比较研究。可以将甘孜县的研究结果与

其他地区进行比较，揭示不同地区土地利用格局的异同，为合理规划

和管理土地资源提供参考。

通过以上展望，可以为土地利用格局研究领域提供更多新的思路

和方法，促进甘孜县土地利用格局的可持续发展和保护。