西藏为高海拔地区，由于造山运动而形成了独特的高原地貌特征，也产生了较为频繁的泥石流、滑坡等自然灾害，而泥石流、滑坡又会导致堰塞湖等灾害的产生而引发二次灾害，严重影响区内经济的发展和社会的稳定。同时，青藏高原正在变暖变湿，地质灾害风险也会相应增加。

地质灾害的发生与区域地形地貌有着直接的关系^[1-4]。基于DEM(digital elevation model)的地形特征信息提取技术是应用GIS从DEM中自动提取地球表面形态特征信息的地学分析技术，是提取流域地形特征的主要方法^[5]。地形特征提取是进行测绘、资源调查、环境保护、农林种植、城市规划、灾害防治及地学调查等各方面研究的基础，快速准确地获取地形特征参数信息是进行地理空间相关研究的前提^[6]。同时，流域的地形地貌特征对流域水文响应具有重要影响，是水文学研究中必须考虑的因素。近年来，针对尼洋河流域，其美多吉等^[7]通过收集资料，研究了流域内地质灾害的主要类型和对策，蒋芸芸等^[8]对尼洋河流域的土地利用情况做了统计分析。本研究在前人研究基础上，选择能突出反映该地区地形特征的坡度、坡向、高程、地形起伏度等指标，应用GIS对尼洋河流域DEM地形特征进行提取并详细分析，可为西藏地区流域灾害预测和治理及成因分析提供技术依据。

尼洋河是雅鲁藏布江左岸的一级支流，也是流经林芝地区最完整的一条河流。位于E 92°10′~94°35′和N 29°28′~30°30′之间。流域东西长约230 km，南北宽约110 km，流域面积1.78万km²，居雅鲁藏布江各支流中的第4位，水量居第2位。河长318 km，河流平均比降3.64‰，多年平均年降水深1 301.5 mm，多年平均年径流量972 mm，落差2 080 m。河流从源头拉木错向东流，羌纳乡附近汇入雅鲁藏布江。尼洋河支流众多，流域面积>500 km²的1级支流有白曲、洗郎曲、下不梭浪曲、娘曲、泥曲、巴河、克拉曲、则弄曲等(图 1)。域内属高原温带半湿润季风气候区。气候温和，小气候复杂多样，有着“一山有四季，十里不同天”的特征。日照充足，年温差小，日温差大，流域多年平均气温约8.5 ℃。多年平均年降水量约1 295 mm，降水量的年际变化不大，年内分配不均，从东向西逐渐减少。

图 1(Fig. 1)

图 1 尼洋河流域水系图 Fig. 1 Waters in Niyang River Basin

流域内山脉起伏纵横，形成大量沟壑谷川。在沟谷源头，古代冰川地貌和现代冰川发育。在冰川的侵蚀作用下，河流的干、支流源头地带残留着诸多冰碛湖。河流中下游谷宽坡陡，属高山宽谷地貌。由于地处青藏高原南部，受喜马拉雅运动影响最大，在印度板块对欧亚板块俯冲的作用下，内动力作用极其活跃，主要为强烈的地壳抬升和地下深部的挤压变形，表现在上升速度的不一致。当内部动力作用在深部是挤压时，上部地壳隆起引起地表山体的横向拉伸应变，并引起地壳初始高压应力的释放，导致流域内岩石结构松弛，自然灾害如崩塌、滑坡和泥石流时常发生^[9-11]。

研究区数据来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台(http://www.gscloud.cn)2015年1月6日公布的ASTER GDEM V2全球30 m分辨率影像资料，投影坐标为UTM/WGS84。根据研究区域地理坐标下载DEM数据并进行几何校正等预处理。然后，进行研究区图像的拼接，并使用研究区矢量图层进行裁剪，得到研究区数字高程模型(图 2)。通过与实地调查数据比较，控制DEM数据中的同名点误差在10%以内，满足研究要求。

图 2(Fig. 2)

图 2 尼洋河流域DEM Fig. 2 Digital elevation model (DEM) of Niyang River Basin

根据研究区的地理特征和影像质量以及本区域辽阔的地域面积情况，结合研究目的，将研究区DEM通过GIS的空间分析工具制作出尼洋河流域坡向图、坡度图、海拔高度图和地形起伏度图，并根据需要进行地貌形态要素特征的提取与重分类。最后，通过格式转换、空间叠加分析等工具，对提取的数据进行统计分析。其中，在进行坡度和地形起伏度的提取过程中，采用徐静等^[12]和郭兰勤等^[13]提出的坡度分形法，对提取的坡度和地形起伏度进行进一步的修正计算，力求提取结果的准确性。

坡向表示高度变化比例最大值的方向，坡向与地层的空间状况及组合形式在很大程度上决定了斜坡岩土体变形的方式和程度，是很重要的地形因子。在流域生态格局中，坡向对降雨和温度有较大的影响作用，进而调节区域气候，并造成区域土壤的特性变异，最终决定区域的植被分布特征^[14]。尼洋河流域降雨时空分布不均，主要集中于5—10月份，所以期间滑坡、泥石流、崩塌以及洪水灾害发生较为频繁。

根据坡向定义，在GIS软件中，基于DEM提取坡向栅格数据，将其分为平面(-1°)、北(>337.5°~22.5°)、东北(>22.5°~67.5°)、东(>67.5°~112.5°)、东南(>112.5°~157.5°)、南(>157.5°~202.5°)、西南(>202.5°~247.5°)、西(>247.5°~292.5°)、西北(>292.5°~337.5°)9个方向，并进行重分类以计算出各个方向的面积及比例，结果如图 3和表 1所示。

图 3(Fig. 3)

图 3 尼洋河流域坡向图 Fig. 3 Slope diagram of the Niyang River Basin

表 1(Tab. 1)

表 1 尼洋河流域坡向统计表 Tab. 1 Statistics on the slope direction of the Niyang River Basin 坡向 Slope direction/(°) 栅格数 Grid number 面积 Area/ km2 比例 Percentage/ % 平面 Plane -1 36 054 32.45 0.20 北 North >337.5~22.5 1 129 127 2 021.66 6.19 东北 Northeast >22.5~67.5 2 446 343 2 201.71 13.42 东 East >67.5~112.5 2 619 502 2 357.55 14.37 东南 Southeast >112.5~157.5 2 561 190 2 305.07 14.05 南 South >157.5~202.5 2 226 667 2 004.00 12.21 西南 Southwest >202.5~247.5 2 390 989 2 151.89 13.11 西 West >247.5~292.5 2 379 726 2 141.75 13.05 西北 Northwest >292.5~337.5 2 443 942 2 199.55 13.40

表 1 尼洋河流域坡向统计表 Tab. 1 Statistics on the slope direction of the Niyang River Basin

由表 1中尼洋河流域坡向统计可以看出，平面、北、东北、东、东南、南、西南、西、西北9个方向的面积分别为32.45 km²、2 021.66 km²、2 201.71 km²、2 357.55 km²、2 305.07 km²、2 004.00 km²、2 151.89 km²、2 141.75 km²和2 199.55 km²，其中，东和东南坡向比例最大，为14.37%和14.05%；其次坡向面积较大的分别为东北(13.42%)、西北(13.40%)、西南(13.11%)和西(13.05%)，为尼洋河小支流流向；平面比例最小，仅为0.20%。平面为巴松措。由于坡向的不同，域内植被得到的阳光热量、雨量也不同。通过在GIS中将坡向图与植被覆盖图叠加分析也可以看出，不同坡向植被覆盖以及植被类型有较大差异。阳坡(＞135°~225°)热量多于阴坡(＞315°~45°)，因而气温高，水蒸气不易凝结，降水少；阴坡处于背光的一面，气温较阳坡低，水蒸气较易凝结，因而水分条件比阳坡优越，这就导致阴坡植被比阳坡茂盛，且覆盖度较高。流域内海拔 < 4 200 m下为森林，≥4 200~4 500 m为灌丛草甸，≥4 500~5 200 m为高山草甸，≥5 200 m以上为高山寒冻带和高山冰雪带。从流域尺度来看，尼洋河流域主要斑块为草地斑块、森林植被斑块、农田耕地斑块、城镇和居民点斑块等^[15]。

坡度指水平面与局部地表之间的夹角或其正切值，是局部地表高度变化的比率指标，能够揭示地貌成因、地貌的发育阶段及程度，对研究新构造运动特征具有重要意义。同时，是研究崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害非常重要的地形因子之一。坡度的差异通常会影响斜坡内应力的分布，不同坡度的斜坡导致斜坡发生破坏的概率也有所不同，高陡斜坡通常比低缓斜坡更容易失稳而发生滑坡。根据地形边坡的角度的分类，可分为3类：缓坡(倾角＞0~5°)、陡坡(倾角＞5~45°)和陡崖(倾角>45°)^[16]。尼洋河流域为高海拔地区，通过在GIS中修正计算后的坡度可知，流域坡度范围为＞0°~88.56°，坡度非常大；因此，针对流域内大坡度的特点，将坡度值按照＞0°~5°、>5°~15°、>15°~ 25°、>25°~35°、>35°~40°、>40°~45°、>45°分为7级，得到7级坡度图(图 4)，详细统计各级面积及比例情况(表 2)并进行分析。

图 4(Fig. 4)

图 4 尼洋河流域坡度分级图 Fig. 4 Slope classification of the Niyang River Basin

表 2(Tab. 2)

表 2 尼洋河流域坡度统计表 Tab. 2 Slope statistics in Niyang River Basin 坡度Slope 栅格数Grid number 面积Area/km2 比例Percentage/% 缓坡Gentle slope ＞0°~5° 1级Level 1 ＞0°~5° 569 585 512.63 2.94 陡坡Steep slope ＞5°~45° 2级Level 2 >5°~15° 2 718 771 2 446.89 14.05 3级Level 3 >15°~25° 4 071 853 3 664.67 21.04 4级Level 4 >25°~35° 5 388 467 4 849.62 27.85 5级Level 5 >35°~40° 2 552 702 2 297.43 13.19 6级Level 6 >40°~45° 1 904 555 1 714.10 9.84 陡崖Steep cliff >45° 7级Level 7 >45° 2 144 761 1 930.28 11.08

表 2 尼洋河流域坡度统计表 Tab. 2 Slope statistics in Niyang River Basin

从图 4和表 2中可知，尼洋河流域内陡坡面积最大，比例85.98%，可看出其遍山环绕、层峦叠嶂的特点；陡崖面积比例11.08%，是缓坡面积的3.8倍。在陡坡>5°~45°之间，划分的2~6级中，面积比例大小顺序依次为：4级(27.85%)、3级(21.04%)、2级(14.05%)、6级(9.84%)。根据1984年中国农业区划委员会颁发的《土地利用现状调查技术规程》对耕地坡度分级及《中华人民共和国水土保持法》(2010年12月25日修订)规定可知，坡度＜25°的地区可作为耕地。尼洋河流域坡度＜25°的区域面积为6 624.19 km²，比例38.03%。同时，根据研究表明＞25°~45°为滑坡灾害高发生区域^[17]，从表中也可看出，尼洋河流域滑坡灾害易发区域面积占据50.88%。尼洋河流域滑坡主要发育于高陡边坡和岩石松散破碎的峡谷地段，以松散堆积体崩塌、滑坡为主^[7]。地处青藏高原南部的尼洋河，第四纪以来受到多次强烈的冰川作用影响，形成了大量的冰碛物。此外，在现代地质时期，由于强烈的地壳抬升和亚热带温暖湿润气候的影响，强烈的风化作用使该地区地表出露的基岩大部分风化为一些具有结构松散、成分复杂且不均匀和稳定性差的松散物质，这也为地区地质灾害的发育提供了客观条件。

尼洋河流域地势西北高东南低，平均海拔4 700 m左右。北部的山峰海拔多在5 500 m左右，最高的山峰海拔达6 800 m；南部的山峰海拔多在5 200 m左右，最高的山峰海拔超过6 100 m。流域处于冈底斯—念青唐古拉地质构造区，变质岩分布较广。出露的地层，尼西以东为花岗片麻岩、带状黑云母片岩及少数的角闪片麻岩，以西为石英岩和矽质板岩、千枚岩。岩石较破碎，山体易产生崩塌现象。基岩裸露的地方，形成悬崖峭壁。

根据中国1:100万数字地貌分类系统^[18]，将研究区分为4类：低山(< 1 000 m)、中山(≥1 000~3 500 m)、高山(≥3 500~5 000 m)、极高山(≥5 000 m)。通过GIS计算可知，尼洋河流域最低海拔2 870 m，最高海拔7 266 m，属于高山和极高山。因此，利用GIS的重分类工具将其分为＜3 000 m、≥3 000~4 000 m、≥4 000~5 000 m、≥5 000~6 000 m、≥6 000 m 5个级别(图 5)，同时得到区域等高线图(图 6)并分别统计各级所占比例情况(表 3)。

图 5(Fig. 5)

图 5 尼洋河流域高程分级图 Fig. 5 Elevation gradient of the Niyang River Basin

图 6(Fig. 6)

图 6 尼洋河流域等高线分级图 Fig. 6 Contour map of the Niyang River Basin

表 3(Tab. 3)

表 3 尼洋河流域高程分级统计表 Tab. 3 Elevation grading statistics in Niyang River Basin 高程 Elevation/m 栅格数 Grid number 面积 Area/km2 比例 Percentage/% ＜3 000 114 488 103.04 0.59 ≥3 000~4 000 2 449 626 2 204.66 12.66 ≥4 000~5 000 10 270 815 9 243.73 53.08 ≥5 000~6 000 6 485 730 5 837.16 33.52 ≥6 000 30 039 27.04

表 3 尼洋河流域高程分级统计表 Tab. 3 Elevation grading statistics in Niyang River Basin

由表 3分析统计可看出，尼洋河流域海拔≥4 000~5 000 m面积比例最大，为53.08%，主要分布在尼洋河干流流域周围，特别是在下游部分即流域东南地区，占据较大比例；≥5 000~6 000 m区域面积比例33.52%，主要分布在上游地区，被分割为上下2部分；≥3 000~4 000 m比例12.66%，主要为干流水域部分；海拔 < 3 000 m的区域集中分布在流域下游，面积比例0.59%；海拔≥6 000 m区域比例最小，为0.16%，集中分布在流域东北部地区。

地形起伏度是指在一个特定的区域内，最高点与最低点海拔高度的差值。它是描述区域地形特征的1个宏观性的指标，也是进行区域地貌对比和地貌类型划分的客观依据，在土地利用评价、土壤侵蚀敏感性评价、生态环境评价、人居环境适宜性评价、地貌制图、地质环境评价等领域有广泛应用。起伏度在一定程度上反映了地貌的发育阶段:年轻的、近期强烈抬升、褶皱或断裂形成的形态有较大的起伏度，年老的、经过夷平作用的起伏度较小^[19]。尼洋河流域受到青藏高原强烈隆升影响，区内地形起伏度较大。笔者以4 km作为地形起伏的统计单元，在GIS中提取尼洋河流域DEM中的地形起伏度信息，并进行修正计算。根据中国1:100万数字地貌制图规范^[18]，将尼洋河流域地形划分为平原、台地、丘陵、小起伏山地、中起伏山地、大起伏山地和极大起伏山地7类，制作分布图(图 7)并统计信息(表 4)。

图 7(Fig. 7)

图 7 尼洋河流域地貌类型分级图 Fig. 7 Classification of landform types in the Niyang River Basin

表 4(Tab. 4)

表 4 尼洋河流域高海拔区域地貌类型统计表 Tab. 4 Statistics of landform types in high-elevation areas of the Niyang River Basin 基本形态类型 Landform types 相对高度 Relative elevation/m 栅格数 Grid number 面积 Area/km2 比例 Percentage/% 平原Plain ≤30 55 295 49.77 0.28 台地Platform ＞30~70 132 635 119.37 0.67 丘陵Hill >70~200 482 540 434.29 2.43 小起伏山地Small undulating mountains >200~500 9 655 837 8 690.25 48.65 中起伏山地Median undulating mountains >500~1 000 9 348 097 8 413.29 47.10 大起伏山地Great undulating mountains >1 000~2 500 172 883 155.59 0.87 极大起伏山地Very great undulating mountains >2 500 1 114 1.00 0.01

表 4 尼洋河流域高海拔区域地貌类型统计表 Tab. 4 Statistics of landform types in high-elevation areas of the Niyang River Basin

从图 7中可以看出，尼洋河流域地区地形起伏度总体较大。从表 4中的统计信息可以看出，尼洋河流域作为高海拔地区，其相对高度主要处于＞200~1 000 m，面积1万7 103.54 km²，比例95.75%，为山地类型。流域内，相对高度 < 30 m的平原地貌，比例0.28%，为中北部的巴松措湖泊；相对高度处于＞30~70 m的台地，比例0.67%，主要位于尼洋河中下游河谷地区；相对高度处于＞70~200 m的丘陵地貌，比例2.43%，主要位于尼洋河流域西部上游及河谷地区；相对高度处于＞200~500 m的小起伏山地面积比例最大，为48.65%，遍布上中下游各支流山脊区域，上游北部、西部和中下游的南部支流区域，以及下游河谷的两侧区域面积比例较大，从图中也可看出这些区域海拔较高，处于＞5 000~6 000 m；相对高度处于＞500~1 000 m的中起伏山地，比例47.10%，面积比例第2位，主要位于尼洋河干流及支流区域，尤其是中游北部区域较为明显；相对高度处于1 000~2 500 m和＞2 500 m的地貌类型分别为大和极大起伏山地，比例较小，分别为0.87%和0.01%，尤其是极大起伏山地面积仅有1 km²，比例最小，主要位于中游北部地区，为海拔最高地区。

地质灾害具有复杂性和不确定性，但其发生与区域地形地貌、植被覆盖、降雨等因素有着极大的关联。通过收集整理相关资料可知，灾害多发生于尼洋河流域中上游工布江达县和下游与雅江交汇处的林芝县区域，特别是上游工布江达县金达镇和中游仲沙乡、朱拉乡，下游林芝县八一镇、达孜乡、布久乡为泥石流、滑坡灾害发生重点区域，流域河谷段其他部分灾害数量相对较少，为灾害易发生区。将滑坡、泥石流等灾害区域与地形地貌、植被覆盖、降雨等因素叠加可得到灾害发生与各因素的关联性分布图(图 8)。通过分析可知，海拔位于35 00~5 500 m的陡坡、中起伏山地为灾害高发区，而且多为西北和东北向的阴坡区域。区域内海拔和地势影响下植被覆盖度较低，土壤结构稳定性差。5—10月份为雨季，受长期降雨影响，容易导致滑坡、泥石流灾害的发生。

图 8(Fig. 8)

图 8 尼洋河流域地质灾害易发性分布图 Fig. 8 Susceptibility distribution of geological disasters in the Niyang River Basin

作者主要以GIS为技术手段，利用数字高程模型对西藏林芝地区尼洋河流域坡向、坡度、高程、地形起伏度等地形地貌特征及与地质灾害关联性进行了深入分析研究，结论如下：

1) 尼洋河流域坡向分析中，东、东南、东北、西北向为主要坡向；坡度分析中，陡坡面积最大，比例85.98%，其次为陡崖，面积比例11.08%，是缓坡面积的3.8倍；流域内滑坡灾害易发区域面积占据50.88%，可作为耕地的区域面积为6 624.19 km²，比例38.03%。

2) 尼洋河流域按照山地海拔分为4类：低山、中山、高山、极高山。流域内海拔主要位于≥4 000~6 000 m，面积比例86.60%，属于高山和极高山；按照地形起伏度分级，其相对高度主要处于≥200~1 000 m，面积1万7 103.54 km²，比例95.75%，为小起伏和中起伏山地类型。

3) 尼洋河流域内灾害发生与各因素关联性分析中，海拔、坡度、地形起伏度、植被覆盖度、降雨等因素对灾害发生有较大影响，流域海拔≥3 500~5 500 m的陡坡中起伏山地、植被覆盖度小、降雨量多的阴坡区域，存在较大潜在危险，危险源片状分布于干流上游和下游、支流中游区域。

西藏地区作为高海拔地区，山脉遍布，地貌极其发育，再加上气候影响，地质灾害时有发生。而林芝地区作为我国重要的生态安全屏障，其地质灾害的频繁发生不仅严重影响了区域的生态安全发展，也极大的阻碍了地区经济的可持续发展。本研究对尼洋河流域进行了较为详细的地形地貌分析，研究结果可为灾害易发性的进一步研究提供参考，并可为制订后续方案提供科学合理的研究支撑。同时，流域内地质灾害危险性评价模型也需要进一步研究。