《地表起伏度对区域发展成本影响研究》主要针对我国地表起伏度大且地域差异明显，导致不同区域经济社会发展，生态建设，交通、水利等基础设施建设及防灾减灾等方方面面的成本存在显著差异的客观现实问题，从反映地表起伏程度和频率，以及综合反映地表起伏整体状况等不同视角构建地表起伏度指数，计算了全国31个省（区、市）和贵州、重庆、云南等地的部分县域地表起伏度指数，分别开展了地表起伏度与交通、水利等基础设施建设成本，与农业、林业（生态）等产业发展成本，与社会事业（人口、教育、医疗）发展成本，与水土流失、滑坡等防灾减灾成本，与政府运转成本及财政收支缺口等关系的分析研究，阐述地表起伏度对区域社会经济发展和生态建设等方面的影响，并提出财政、税收等方面的应对措施和建议。

第1章 地表起伏度概念、研究现状及趋势
　　1.1 地表起伏度概念
　　1.1.1 地表起伏度概述
　　地表起伏度（relief degree of land surface，RDLS）研究*早起源于1948年苏联科学院地理研究所提出的割切深度，此后不同的学者从各自的研究角度出发，提出了多种地形起伏度的定义，例如，Niu和Harris（1996）考虑了全国地形起伏对生态环境脆弱的影响状况，将平地比重引入地形起伏度的公式中，并认为中国拥有着超过世界平均水平的地形起伏度；朱红春等（2005）认为地形起伏度能够反映宏观的地形状况，是研究区域内所有栅格中*大高程与*小高程的差值；刘新华等（2001）认为地形起伏度是指特定的地域上一定范围内*大的高程差；封志明等（2011）认为地形起伏度是指区域海拔和地表切割状况的综合表现。苏维词教授团队（苏维词和张贵平，2012；车家骧等，2013；刘训美，2014；杨吉和苏维词，2016）结合不同领域的应用研究，通过构建多种指标，对地表地伏度的概念在地形起伏度的基础上进行了拓展。
　　本书认为地表起伏度内涵有广义和狭义之分。广义的地表起伏度是指地球表面受到地壳运动和各种外营力作用的影响（其中地壳运动决定了地表起伏骨架，各种外力作用包括人类活动对地表起伏进行改造），形成极为复杂的地表起伏形态，包括地表起伏程度和地表起伏频率两个方面，二者相辅相成，共同刻画了地表起伏状况。其中，地表起伏程度可用研究区（或栅格单元）的平均海拔、相对高差、坡度、切割深度等指标来综合表示；地表起伏频率则通常用地表正负地形的凹凸比指数（或峰谷密度）、沟壑密度（河网密度或地表切割密度）等地貌因子来表示。地表起伏度也可直接用研究区的地表实际面积与相应平面面积（投影面积）的比值这一综合性指标来表示。从宏观尺度上讲，地表起伏度可作为描述地貌形态的指标，在欧洲国际地貌学和中国地理科学研究中经常用其作为地貌类型划分的客观依据，它能够较明确地反映出区域内的地貌分异规律。
　　目前，关于地表起伏度的概念及其计算方法、指标体系尚无统一的认识，拟定一套科学合理的指标体系及模型来表达地球自然表面及其起伏度，在实际操作过程中相当困难，因此相关领域的专家学者也从不同的角度提出了一些计算方案。概括起来，目前主要采用三种反映地面起伏的参数来确定研究区地表起伏度（非规整性）：①估算地表实际表面积同相应平面面积（以投影的概念或方式）之间的比值，即3D/2D，也称为表面积指数或地表粗糙度；②估算地表隆起或地表高度频率的分布（“隆起频率”分布参数），通常用地表坡度、海拔、相对高差等来表示；③在研究范围（研究单元）内，实行近似于平面的分布比较和方向比较（平面分布参数）（云中雪，2010）。
　　1.1.2 相关概念辨析
　　由于不同学科、不同应用目的、不同背景的学者对地表起伏度的概念理解、研究视角各有不同，在地表起伏度与地形起伏度（地势起伏度）、地表破碎度、地形复杂度、地表粗糙度、地表切割度、地表形态指数、地形单元多样性指数等相关概念的理解和应用中可能存在误解和混用的情况，有必要澄清地表起伏度与各相关概念的联系和区别（表1.1）。
　　1）特殊地貌
　　特殊地貌是相对于常态地貌（即流水地貌）而言的，从地貌形成的外因看，常态地貌即主要通过水的侵蚀、搬运和堆积作用形成的地貌，在我国有广泛分布，中、东部地区发育特别典型。特殊地貌指的是除受流水作用影响外，不同区域还受到风蚀风积作用、冰川冻融作用和溶蚀作用等的影响，形成风成地貌、冰川冻土地貌和喀斯特地貌等，这些类型的地貌主要分布在我国的西北部和西南部，囊括了青藏高原、内蒙古高原、黄土高原、云贵高原等四大高原及主要的大型褶皱山体，这类叠加了多种外力影响形成的特殊地貌区的地表起伏一般大于常态地貌区。
　　考虑行政区域的完整性，从宏观角度看，我国相对特殊地貌区及其所含省份可分为四类：①青藏高原高寒（冰缘）地貌区（主要包括西藏、青海和川西三个自治州及云南迪庆藏族自治州等）；②西南喀斯特地貌区（主要包括贵州、广西、云南和川南、渝东南、湘西、鄂西及粤北等）；③西北干旱半干旱风成地貌区（主要包括新疆、甘肃、宁夏、内蒙古及陕北部分地区）；④黄土高原地貌区（主要包括山西、陕西大部及内蒙古鄂尔多斯一带）。这四大特殊地貌区与我国的青藏高原、云贵高原、内蒙古高原和黄土高原等四大高原及主要的大型山体（如天山、阿尔泰山、昆仑山、祁连山、唐古拉山、喜马拉雅山等）的空间分布基本一致。
　　我国特殊地貌区地域辽阔，生态地位重要，直接关系到我国的生态安全、国防安全、民族和谐与边疆稳定，也是共建“一带一路”的关键地带，区内矿产资源、水能资源、土地资源、生物资源、自然景观及人文旅游资源等优势明显，发展潜力大，是我国未来加快发展的重要支撑。但目前这一地区因受地层岩性复杂、构造活动频繁、断层发育，以及地形切割深、地表起伏大、地势（海拔）高、地震与地质灾害多、地质工程处理难度大等特殊地质地貌环境条件的影响，区域生态环境脆弱，水土流失及石漠化、沙漠化较突出，交通不便，生境条件较差，基础设施相对薄弱，区域经济社会发展相对滞后，生态建设成本高，特殊地貌又成为制约该地区经济社会发展和生态文明建设的重大约束因素。
　　2）地势起伏度
　　地势起伏度（relief amplitude，RA）也称地形起伏度、相对地势、相对高度，是指某一确定面积（区域）内*高点和*低点的高差。按照地貌发育的基本理论，某个区域内一种地貌类型存在一个使*大高差达到相对稳定的*佳统计单元，它是定量描述地貌形态、划分地貌类型的重要指标，是描述一个区域地形起伏状态的宏观性指标之一。地势起伏度是构造作用与地表剥蚀、侵蚀、堆积过程相互作用的结果，它反映了地表的切割剥蚀程度，可以深刻表征区域构造活动强度的差异，常常用于造山带、高原山脉等的发育演化特征研究；它也是导致水土流失的*直接的自然因素，不仅具有数学意义，而且具备土壤侵蚀和地貌学意义。其公式为
　　（1.1）
　　式中，R为地势起伏度；Hmax为单位面积内*大高程值，Hmin为单位面积内*小高程值。
　　3）地表破碎度
　　地表破碎度是衡量地表平顺性、完整性的度量指标。贾兴利等（2012）、牛玉欣（2011）认为地表破碎与地貌形态及成因有关，是在多个地貌要素的综合作用下形成的状态，因此选取了地表起伏度、地表切割密度、地表切割深度3个单因素指标来表示地表破碎度，其公式为
　　（1.2）
　　式中，B为地表破碎度；H为地表起伏度；D为地表切割密度；L为地表切割深度；WH为地表起伏度的权重系数；WD为地表切割密度的权重系数；WL为地表切割深度的权重系数。
　　牛叔文等（2014）将地表破碎度定义为评价单元内以特定厚度沿等高线等间距横切地表，切面上斑块数量的累计值与评价单元的面积之比。显然，累计的斑块数量越多，该评价单元的地表破碎度越大。对同一个单元而言，切面越多，反映的地表起伏变化越细。对不同的单元而言，相同等高线切面上的斑块数量能够反映地表破碎程度的差异。利用数字高程模型可以实现其计算，具体方法为
　　（1.3）
　　式中，CE3为评价单元的地表破碎度；nk为第k级高程下土地斑块数量；S为评价单元土地面积（km2）。
　　4）地形复杂度
　　地形复杂度是描述地表崎岖程度和地形（地貌）类型多样性的非确定性指标，其定量化描述往往具有模糊性。就目前的研究来看，其计算方法多数采用几何方法和统计指标方法，其中统计指标方法主要包括地形起伏度、高程方差和标准差、空间自相关、等高线、河网密度、平均坡度坡向、局部高差、局部标准差、局部褶皱度和局部全*率等。几何方法主要包括表面面积比、地表*率、分形维、坡度坡向变率等。地形复杂度具有区域和局部双重特征，区域统计指标（如*大、*小、平均值、方差等）能从整体上反映研究区域的整体地形起伏和褶皱程度，但是无法精细刻画地形局部复杂程度，且计算较为复杂，而单一指标在刻画地表形态复杂程度时往往缺乏全面性、综合性，难以综合或准确反映地形复杂度。
　　5）地表粗糙度
　　地表粗糙度是从流体力学引进的一个重要参数，是现代地球表面各种物质流运动研究不可缺少的一个重要的概念，也是用来描述和反映地表较大区域范围内宏观特征的参数。
　　地表粗糙度作为反映地表形态的宏观指标之一，刻画了区域范围内一个地表单元的地势起伏的复杂程度，从宏观上描述了地形*面特征，一定程度上反映了地质构造运动的幅度。
　　一个区域的实际表面积，随其表面不规整性的增大而增加。地表粗糙度反映了地表的起伏变化和侵蚀程度大小。在区域性研究中，地表粗糙度是衡量地表侵蚀程度的重要量化指标之一，地表粗糙度也可以用来反映地表的破碎程度，在研究水土保持、地质灾害及环境监测时也具有重要的意义。
　　6）地表切割度
　　地表切割度包括地表切割密度和地表切割深度，其中地表切割密度是指研究区内地表切割宽度面积之和占区域总面积的百分比，它主要与研究区域的大小、沟壑水系的发育程度有关，间接地反映了地貌的形态和成因；地表切割深度是指研究区内沟壑的平均切割深度，它反映地表水系的下切能力和地壳抬升状况，是地貌类型（尤其是农业地貌类型）及其制图的重要依据，两者都在一定程度上反映了地表的破碎程度。
　　7）地表形态指数
　　地表形态指数是综合评价地表形态状况的定量化指标。一般主要通过坡度、高程、地表粗糙度、切割深度等几个地形要素来确定，其计算公式为
　　（1.4）
　　式中，Di为分区计算单元的地表形态指数；i为计算单元数；Mil为分区计算单元内影响要素的标度分值；Kl为地形要素的权重；i为影响因素的个数。Di值越大，说明地形越复杂，切割越强烈，地势起伏越大。
　　8）地形单元多样性指数
　　地形单元多样性指数指的是一种新的能够直接反映地面形态复杂多样的量化指标，即单位面积内的地形单元类型总数，它主要反映地形的多样性。它通过综合高程、坡度、坡位、坡向、汇流量和水系分布等要素特征划分地形单元类型，然后将提取出的各因子进行分类组合，划分出各目标单元的类型。地形单元多样性指数的计算主要采用窗口分析法，基于地形单元划分结果提取，其计算公式为
　　（1.5）
　　式中，TUDIi为以第i个栅格为中心的窗口内的不同数值（地形单元类型代码）的个数；Variety为窗口分析法中的集成统计方法； 为窗口内各栅格的数值。
　　地形单元多样性指数不仅可以直接表现地面形态特征与变化，而且能够用于度量地表形态的复杂程度，高度浓缩了地面形态信息，为从微观到宏观分析地形信息提供了新途径。
　　1.2 地表起伏度研究的现状及趋势
　　1.2.1 国外地表起伏度研究现状
　　国外关于地表起伏度的研究起步较早，地表起伏度的提取被作为绘制地貌图的一项重要过程和工作，并作为地貌形态分类的一个重要指标；同时随着经济的发展，全球性的生态环境问题越来越引起专家学者的重视，地表起伏度在区域人居环境、土地利用及生态环境保护（如水土保持等），特别是地貌制图等领域被作为一项重要评价指标，而得到广泛应用。
　　例如，在地貌制图方面，早在20世纪初，国外学者就已开始关于地表起伏度的研究工作。德国人约瑟夫（Joseph）于1911年*创以方格法用相对高度表示地表起伏状况（曹婉如，1950）。美国密歇根州土地经济调查局利用方格法根据单位面积的大小来计算相对高度，但网格的大小却不尽相同：有的以边长为5km的正方形网格作为统计单元；有的以面积为100km2的矩形网格作为统计单元；也有的是沿用地图上原有的经纬线，将地图分割成若干面积不等的梯形方格，求方格范围内*高点与*低点的高程差，*后绘制成图幅。Krebs（1922）*先用密度法绘制出了《德国南部相对地势图》。Smith（1935）绘制了《美国俄亥俄州相对地表图》，其中加入了

目录
第1章 地表起伏度概念、研究现状及趋势 1
1.1 地表起伏度概念 1
1.1.1 地表起伏度概述 1
1.1.2 相关概念辨析 2
1.2 地表起伏度研究的现状及趋势 5
1.2.1 国外地表起伏度研究现状 5
1.2.2 国内地表起伏度研究现状 6
1.2.3 现状研究中存在的主要问题 10
1.2.4 研究趋势 11
第2章 地表起伏度计算方法及典型区域地表起伏度计算 12
2.1 地表起伏度指标及计算方法 12
2.1.1 地表起伏度指标因子 12
2.1.2 指标权重的确定 17
2.1.3 地表起伏度计算方法 20
2.2 典型区域地表起伏度计算 25
2.2.1 全国31个省（区、市）地表起伏度计算 25
2.2.2 贵州省县级地表起伏度计算 37
2.2.3 重庆市县级地表起伏度计算 41
2.2.4 云南省地表起伏度计算 55
第3章 地表起伏度对交通、水利等基础设施建设成本的影响 57
3.1 地表起伏度对交通建设成本的影响 57
3.1.1 地表起伏度越大，高等级公路占比越低 59
3.1.2 地表起伏度越大，交通建设成本越高 60
3.1.3 地表起伏度越大，交通建设成本越高的原因—着重以贵州为例 64
3.2 地表起伏度对水利建设成本的影响—着重以贵州为例 71
3.2.1 贵州水利建设现状及其资金缺口情况 72
3.2.2 地表起伏度与贵州水利设施建设关联性分析 74
第4章 地表起伏度对农林业发展成本的影响 84
4.1 地表起伏度对农业生产成本的影响 84
4.1.1 地形要素对农业生产的影响途径 87
4.1.2 地表起伏度对耕地数量和质量的影响 88
4.1.3 地表起伏度对农业生产风险的影响 92
4.1.4 地表起伏度对粮食产量的影响 94
4.1.5 地表起伏度对农田肥力的影响 95
4.1.6 地表起伏度对农业生产机械化程度的影响 97
4.1.7 地表起伏度对农业经营方式的影响 99
4.1.8 地表起伏度对农民收入的影响 101
4.2 地表起伏度对林业发展成本的影响 103
4.2.1 地表起伏度对林业建设成本的影响 104
4.2.2 地表起伏度对贵州省林业建设的影响 109
第5章 地表起伏度对社会事业发展和居民生活成本的影响 113
5.1 地表起伏度对教育的影响 113
5.1.1 地表起伏度对教育发展成本的影响 114
5.1.2 地表起伏度对教育资源共享及利用的影响 115
5.1.3 地表起伏度对教育机构自身能力提升及服务水平的影响 117
5.1.4 地表起伏度对教育均等化的影响 117
5.1.5 地表起伏度对城镇居民人均教育支出的影响 118
5.1.6 地表起伏度对教育文化程度的影响 119
5.2 地表起伏度对城乡居民消费成本的影响 119
5.2.1 地表起伏度对食品消费的影响 122
5.2.2 地表起伏度对衣着消费的影响 125
5.2.3 地表起伏度对家庭设备用品消费的影响 128
5.2.4 地表起伏度对居住消费的影响 130
5.2.5 地表起伏度对交通和通信消费的影响 132
5.2.6 地表起伏度对教育文化娱乐消费的影响 135
5.2.7 地表起伏度对医疗消费的影响 138
第6章 地表起伏度对防灾减灾成本的影响 141
6.1 川渝地表起伏度与滑坡的相关性分析 141
6.1.1 重庆市地表起伏度与滑坡灾害分析 142
6.1.2 四川省地表起伏度与滑坡灾害分析 149
6.2 地表起伏度与贵州省自然灾害的关系分析 153
6.2.1 地表起伏度与贵州省气象灾害的相关性分析 153
6.2.2 地表起伏与地质灾害的相关性分析 154
6.2.3 基本结论 155
6.3 地表起伏度与湖南省地质灾害的相关性分析 156
6.3.1 湖南省地表起伏度的分布规律 157
6.3.2 湖南省地表起伏度与地质灾害相关性分析 159
6.3.3 基本结论 160
6.4 典型区域地表起伏度与水土流失的相关性分析 161
6.4.1 中国地表起伏度与水土流失的关系分析 161
6.4.2 重庆地表起伏度与水土流失的关系分析 163
6.4.3 贵州省地表起伏度与水土流失的关系分析 180
6.5 “5？12”汶川地震重灾区地表起伏度与其生态环境受损关联分析 183
6.5.1 地质灾害分布与地表起伏度的对应关系 184
6.5.2 生态系统受灾严重区与地表起伏度的对应关系 184
第7章 地表起伏度对财政收支成本的影响 186
7.1 地表起伏度与政府财政收支关系的相关性分析 188
7.1.1 地表起伏度与人均财政收入相关性分析 189
7.1.2 地表起伏度与人均财政支出相关性分析 190
7.1.3 地表起伏度与人均财政收支缺口相关性分析 190
7.1.4 地表起伏度与中央财政转移支付强度的相关性分析 191
7.1.5 地表起伏度与公益性资本均等化水平的相关性分析 192
7.2 地表起伏度对公共服务设施的影响结果 193
7.2.1 地表起伏度对文化支出成本的影响 194
7.2.2 地表起伏度对医疗卫生支出成本的影响—以贵州为例 196
7.3 下级政府对上级政府转移支付依存度与地表起伏度的关联度 197
7.3.1 财政预算收支情况分析 198
7.3.2 地表起伏度对现有财政状况的影响结果分析 200
第8章 地表起伏度与人口及区域发展的相关性分析 204
8.1 地表起伏度与人口的相关性分析 204
8.1.1 中国地表起伏度及其与人口分布的相关性分析 204
8.1.2 云南省县域地表起伏度与人口分布的耦合研究 207
8.1.3 重庆市地表起伏度及其与人口的相关性分析 211
8.2 地表起伏度与区域发展滞后的相关性分析 214
8.2.1 发展滞后指标分析 215
8.2.2 地表起伏度与农村发展滞后性的关系 216
第9章 地表起伏度与农业生产的相关性分析 219
9.1 三峡库区（重庆段）地表起伏度与农业生产的关系 219
9.1.1 重庆市农业生产概况与数据处理 219
9.1.2 重庆市地表起伏度对农业生产的影响 223
9.1.3 结论与讨论 226
9.2 地表起伏度对扶持农业生产支出的影响—着重以贵州为例 227
9.2.1 三种地表起伏分组类型对农业生产的影响 228
9.2.2 三种地表起伏区财政支出和农业生产的关系 230
9.2.3 高地表起伏度对农业和县级人均财政支出的影响—以贵州为例 231
9.2.4 贵州财政支农支出与农业发展的关系 233
9.2.5 基本结论 243
第10章 三峡库区（重庆段）地表起伏度与生态系统服务功能的相关性分析 245
10.1 生态系统服务的概念与内涵 245
10.2 生态系统服务功能的构成 246
10.3 数据来源与处理方法 248
10.3.1 数据来源及预处理 248
10.3.2 处理方法 248
10.4 三峡库区（重庆段）地表起伏度与生态系统服务价值计算与结果分析 250
10.4.1 三峡库区地表起伏度及空间分布特征 250
10.4.2 生态系统服务价值计算 252
10.4.3 地表起伏度与生态服务价值空间分布特征的耦合情况 253
10.4.4 地表起伏度对生态系统服务价值的影响 254
10.4.5 海拔对生态系统服务价值的影响 258
10.4.6 生态区位对生态系统服务价值的影响 259
参考文献 260