地形是形成山地结构和功能、导致山地各种生态现象和过程发生变化的最根本的因素，因此，在进行山地生态研究时，需要剖析地形要素与诸多生态因子之间的关系。地形要素包括海拔高度、坡向、坡位、坡度、起伏程度等。DEM是地形要素定量分析的一个重要手段，它是地表形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述，地形要素可以基于DEM提取。当结合其他因子时，地形要素如坡度和坡向可以在森林资源调查（Aryaletal，2017）、土壤侵蚀（Fang etal，2015）、野生动物栖息地适宜性分析（Congalton etal，1993）等方面得到广泛应用。美国航天局（NASA）和日本经济产业省（METI）共同推出的最新星载热发射仪和反射辐射仪（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）的全球数字高程模型（GlobalDigital Elevation Model），简称ASTERGDEM，可覆盖99%的地球陆地表面（范围为83°N～83°S），空间分辨率为30m，为地形特征分析提供了强有力的数据支撑（钱程等，2012；张朝忙等，2012；张学儒等，2012；赵国松等，2012）。采用ASTER GDEM V002（http：//www.gscloud.cn/）作为DEM数据源，利用ArcGIS软件提取白水江国家级自然保护区地面栅格数字坡度模型、栅格数字坡向模型，对DEM、坡度和坡向栅格模型进行统计，获取该地区地面坡谱，为进行该区域地形特征分析和大熊猫生境分析提供了手段。
地面坡谱是指在一个特定的统计区域内，以某项地形因子（坡度、坡向或海拔等）的大小为自变量，其对应的地面面积为因变量，构成的统计图表或模型。任何一种地形地貌形态都有其自身的地面坡谱存在。地面坡谱是地面坡度、坡向和地面曲率的综合。由于其自变量为某项坡谱因子的大小，而在现实世界中按照某一特定的大小数值，在实际地面往往找不到其对应的地面面积值。因此，必须对自变量采用量值大小分级的方式，对对应的因变量采用面积频数的表达方式，构成统计曲线来反映地面坡谱。这种按照地面坡度、坡向和曲率在各分级级别内所占面积百分比与不同的大小分级之间关系绘制的统计曲线或直方图（纵坐标为统计百分比，横坐标为统计的分级级别）称为地面坡谱曲线或地面坡谱直方图（张勇，2003）。从坡谱的定义可以发现，坡谱的组成要素主要包括坡度、坡向和地面曲率。为了充分描述白水江国家级自然保护区的地形特征，并有助于地带性分异规律的分析，这里采用海拔谱、坡度谱和坡向谱。
2.1.2.1白水江国家级自然保护区海拔谱的空间分异
海拔高度的不同首先引起温度、降水、大气成分等方面的差异，进而对生物群落产生作用，形成目标物种的特殊生境（这里的目标物种为大熊猫）。气候、土壤以及植物分布的垂直地带性主要是由此所产生（方精云等，2004）。一般来说，气温随海拔升高而降低，其直减率为0.5～0.7℃/100m。但气温直减率同时受到地理纬度、海陆分布、季节变化、气候的干湿状况、气团活动以及海拔高度等因素的影响。随着海拔的升高，降水量和降水强度都是逐渐增加的。但在海拔充分高的山体中，降水在某一高度达到一个极大值，这一高度即最大降水高度。傅抱璞（1983）根据这一特点，提出了著名的推算山地降水的最大降水高度法。最大降水高度的高低主要与气候干湿有关：一般是气候越湿润的地区，最大降水高度就越低；相反，越干旱的地区，最大降水高度就越高。白水江国家级自然保护区高度带的空间分异见彩图4。白水江国家级自然保护区海拔谱见图2-1。＜1000m和＞3450m的区域占的比例很少，2900～3450m的区域较少（7.19%），1000～1600m的区域占比为25.18%，1600～2100m占30.95%，2100～2900m的区域占的比例最大（31.07%），由此可以看出，白水江国家级自然保护区的海拔高度主要分布在1000～2900m。在不同高度带坡度谱中可以看到，＜1000m和＞3450m的区域，地势比较平坦，＜8°的地形占比较大，山顶多呈浑圆状，地形舒缓平坦。大多数区域，陡坡占比较大（图2-2）。总之，除山顶和山麓外，研究区隶属于深切割高山侵蚀地貌。
图2-1 白水江国家级自然保护区海拔谱
图2-2 白水江国家级自然保护区海拔谱不同坡度的占比分布
2.1.2.2 白水江国家级自然保护区坡度谱的空间分异(www.xing528.com)
地面坡度是最重要的地形定量指标之一，坡度谱对地貌形态变化的敏感性较其他类型坡谱强，可以较好地刻画地貌形态的空间变异规律。坡度分级对于某一项具体的研究或应用目标往往表现出在特征上的差异性。如坡度对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀的影响，根据多年水土流失监测结果，3°以下为无侵蚀区；3°～8°有细沟、浅沟出现；15°以下地面侵蚀相对较弱；当坡度超过15°时，侵蚀渐趋加剧；25°是土壤侵蚀方式的一个转折点，25°以上重力侵蚀大量出现（曹文洪，1993；赵牡丹，2002）。坡度是泥石流的主控因素之一，是泥石流形成必不可少的条件。对北京市密云县泥石流对坡度的敏感性评价研究得出，坡度5°～15°为高危险区，小于5°为中危险区，大于15°为低危险区（付会成等，2017）。陇南地区泥石流的分布密度在全国居首，白水江流域内的泥石流非常发育，在地质、地貌和气候水文上都有形成泥石流的有利条件（柳金峰等，2010）。白水江国家级自然保护区的滑坡对坡度为20°～40°及400～500mm年均降水量值较为敏感（徐鹏等，2018）。大量的现象表明，坡度产生的地质灾害对大熊猫生境有较大的影响。根据坡度对地面侵蚀和泥石流的影响，将研究区坡度分为＜8°、8°～15°、15°～25°和＞25°四级，坡度分级的空间分布见彩图5。白水江国家级自然保护区坡度谱见图2-3。根据坡度谱和海拔谱，可将研究区的地形特点概括为：山高沟深坡陡。＞25°的区域占保护区的面积高达77.18%，平坡区域仅占1.58%。
图2-3 白水江国家级自然保护区坡度谱
2.1.2.3 白水江国家级自然保护区坡向谱的空间分异
坡向主要影响地面接收的太阳辐射以及地面与盛行风向的交角，这使得不同坡向之间存在显著的水热差异。就热量而言，南坡接受的太阳辐射多，导致坡面温度高、水分蒸发强烈，从而分布着具耐旱结构的生物群落。相反，北坡则常常发育着中生或湿生的生物群落类型。白水江保护区位于摩天岭山脉北坡，摩天岭山脉略呈弧形（见彩图3），弧顶以西为北西西-南东东向，以东为近东西走向。这种地形走向决定了研究区坡向空间分布的特色（见彩图6）。将坡向分为8个方向，即NNE（0°～45°）、NEE（45°～90°）、SEE（90°～135°）、SSE（135°～180°）、SSW（180°～225°）、SWW（225°～270°）、NWW（270°～315°）和NNW（315°～360°）。地势走向使得坡向谱在NNE、NNW和SSE区域占比较大（图2-4），分别为16.42%、14.97%和13.59%。
图2-4 白水江国家级自然保护区坡向谱
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