快速城镇化地区土地利用变化的地形梯度特征分析*——以榆次区为例

陈学兄, 张小军, 韩伟宏

快速城镇化地区土地利用变化的地形梯度特征分析*——以榆次区为例

陈学兄1,2, 张小军3, 韩伟宏4

(1. 山西农业大学资源环境学院 太谷 030801; 2. 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心 太谷 030801; 3. 山西农业大学园艺学院 太谷 030801; 4. 山西农业大学经济管理学院(农业资源与经济研究所) 太原 030006)

为探讨快速城镇化地区——山西省晋中市榆次区不同地形梯度上的土地利用变化特征, 本研究以2000年、2008年和2016年3期影像和ASTER GDEM为数据源, 分析2000—2016年间土地利用变化的时空特征, 选用坡向、坡度变率、地形起伏度、地形位指数和土地利用类型分布指数对土地利用的地形梯度分布特征和变化过程进行分析。结果表明: 1)2000—2016年, 榆次区建设用地主要向西北方向扩张, 主要分布在地形起伏度<30 m、坡度变率<2°、阳坡和半阳坡及地形位为1~3级的地区。土地利用以建设用地、耕地和未利用地为主, 其中耕地所占面积最大, 2000年、2008年和2016年的平均比例为46.91%。2000—2008年建设用地面积增加43.07 km2, 未利用地面积减少37.33 km2; 2008—2016年未利用地面积减少221.00 km2, 而耕地面积和建设用地面积分别增加170.61 km2和37.36 km2。2)在坡度变率、地形起伏度和地形位梯度上, 建设用地、耕地和水域主要分布于低梯度带, 而林地和未利用地分布于中高梯度带; 建设用地和耕地在平地、阳坡和半阳坡呈分布优势, 林地在阴坡和半阴坡具有分布优势, 而未利用地的优势分布区为阳坡和半阳坡; 2000—2016年耕地的主要分布区向地形起伏度>30 m、坡度变率为2°~15°、地形位为4~11级的区域扩张。榆次区土地利用变化地形梯度差异明显, 地形因素、人类活动、政策因素、交通和区位为其主导因素。该研究结果为区域城镇化过程中的土地合理规划利用提供科学依据, 为生态环境治理提供决策支持。

土地利用变化; 地形梯度; 地形位指数; 分布指数; 榆次区

土地利用/覆盖变化是全球环境变化研究的核心内容之一[1-4], 已成为地理学、生态学、经济学及相关交叉学科的研究热点和重点领域之一。土地利用/覆盖变化是在多种自然和人文因素共同影响下发生的, 涉及的自然因素很多, 比如地形、自然灾害、气候、水文等[3,5]。地形因素对土地利用变化的影响是土地利用/覆盖变化研究的重要内容[1,6-8]。地形的特点及其变化在一定程度上决定着区域土地利用变化的方式和方向[1,9-10]。地形因子是土地利用格局形成的基础, 且其空间特征影响土地利用的演变过程[11]。地形对土地利用变化的影响是不同地形因素综合作用的结果, 单一地形因素无法综合反映地形的影响作用[3]。地形梯度分析的主要指标有高程、坡向、坡度、坡度变率、地形起伏度、地形位指数、分布指数等[6]。其中, 地形位指数将高程和坡度合二为一分析地形梯度对土地利用的影响, 是当前应用较广泛的一种方法[12]。目前国内外一些学者开展了有关土地利用变化地形梯度分异特征的研究, 研究区域集中在干旱半干旱区[1]、区域流域[2,9,13]、高原区[6,13-15]、珠江三角洲地区[7]、浅山丘陵区[8]、沿海低山丘陵区[16]、太行山区[17]、湿地[18]、冀西北间山盆地区[19]、典型城市(如: 运城[3]、哈尔滨[10]、重庆[12]、北京市[20]、井冈山市[21])以及国家森林重点区[22]等, 研究内容主要包括: 利用高程[23]或坡度因子[24]、高程和坡度2个因子[13,15]、高程和坡度及坡向3个因子[8-9,20,22]或者地形起伏度因子[25]分析地形对土地利用格局变化的影响; 使用高程和坡度构建的地形综合指数分析土地利用变化与地形因子的关系[3-7]; 综合高程和坡度, 结合地学信息图谱理论分析土地利用变化的地形梯度特征[10-11,14,19]; 利用高程、坡度、地形位指数分析地形对土地利用类型分布、动态变化及景观格局的作用[21]等方面, 已有的研究大多是将高程、坡度等作为单一因素进行分析, 且主要侧重于分析微观地形因子对土地利用格局变化的影响,而使用坡向、坡度变率、地形起伏度和地形位指数对土地利用变化地形梯度分布特征的研究相对较少。因此, 将单因素与多因素、微观与宏观地形因子相结合, 综合系统地分析土地利用变化的地形梯度特征对合理利用土地资源具有重要意义。

榆次区作为山西省晋中市政治、经济和文化中心, 是城镇化进程较快和研究环境资源变化的典型区域, 境内地形地貌复杂多样, 地形对土地利用变化的影响较明显; 同时, 榆次区作为省城太原市的卫星城市, 是土地利用变化的敏感性区域。鉴于此, 本研究以快速城镇化地区榆次区为研究对象, 利用2000年、2008年和2016年的Landsat系列影像和ASTER GDEM数据, 选用坡向、坡度变率、地形起伏度和地形位因子, 分析地形因素对该区土地利用格局变化的影响以及土地利用变化的地形梯度分布特征, 以期为该区城镇化过程中的土地合理规划利用和生态环境治理等方面提供依据。

1 研究区概况

榆次区地处山西省中部的晋中盆地(112°34′~113°08′E, 37°23′~37°54′N), 辖9个街道、6个镇和4个乡, 总人口69万, 其中乡村人口14.8万, 是晋中市城市化及市民人口比率最高的区县, 距离省城太原25 km, 总面积1 328 km²。东部与寿阳县相连, 西与清徐县相邻, 南和太谷县接壤, 西北与太原市接壤, 东南与和顺、榆社相邻, 素有省城“南大门”之称。地形总体东高西低, 向内渐趋平缓, 依海拔高度分为平川区、中低土石山区和黄土丘陵沟壑区3类。境内土壤以褐土为主, 为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候, 农业气候条件较优越, 共有12条河流, 其中潇河为汾河的主要支流, 在榆次境内长40 km, 径流面积为467 km²。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据获取与处理

基础数据: 2000年9月的Landsat 7 TM影像、2008年9月的Landsat 4-5 TM影像、2016年9月的Landsat 8 OLI_TIRS影像、30 m分辨率的ASTER GDEM和榆次区行政边界。运用ENVI 4.7对3期影像数据进行辐射定标、大气校正等预处理, 利用行政边界裁剪出榆次区范围的遥感影像, 使用人机交互解译方式提取土地信息。研究区土地利用类型划分为5类(图1), 因草地多为荒废的土地, 与未利用地并为了一类。2000年、2008年和2016年的分类总体精度分别为97.635 1%、94.776 1%、96.629 2%, Kappa系数分别为0.950 7、0.889 6、0.950 7。将解译所得3期土地利用矢量数据转换为像元大小为30 m的栅格数据(图1),以保持数据的统一性。

2.2 研究方法

2.2.1 地形梯度等级划分

本研究选取坡向、坡度变率、地形起伏度、地形位指数分析地形对土地利用变化的影响, 使用ASTER GDEM高程数据提取各地形因子。

1)坡向影响局部地面接收阳光和重新分配太阳辐射量, 影响局部地区气候特征差异、作物生长适宜程度、土壤水分等[1]。

2)坡度变率, 即在所提取的坡度基础上再求一次坡度, 它在一定程度上反映地形的剖面曲率信息[1]。

3)地形起伏度为描述一个区域地形特征的宏观性指标, 可使用邻域分析法提取[26-27]。

4)地形位指数是高程和坡度的组合, 公式如下[1-2,10-12,14,16-19,28]:

对不同地形因子进行分级, 并计算不同等级所对应面积、面积比例, 结果如表1所示。

2.2.2 地形梯度特征分析

利用分布指数(D)分析各土地利用类型在不同地形梯度上的分布特征, 公式如下[1-2,10-12,14,16-19,29]:

D=(A/A)/(A/) (2)

式中:A为第种土地利用类型在第级地形区的面积,A为第种土地利用类型的总面积,A为第级地形区的土地总面积,为研究区总面积。若D>1, 说明第种地类在第级地形上属于优势分布,D值越大, 优势度就越高, 表示第种土地利用类型在级地形上的适宜程度和分布程度高; 若D<1, 则相反。

3 结果与分析

3.1 土地利用变化分析

榆次区2000年、2008年和2016年土地利用现状如图1所示。为掌握研究区2000年和2016年不同土地利用类型之间的动态变化转移情况, 利用ArcGIS的空间分析工具(Tabulate Area), 使用2000年和2016年的土地利用类型数据求得2000—2016年不同土地利用类型面积转移矩阵, 结果如表2所示。并对2000—2016年各类土地利用类型所占面积和面积比进行了统计计算, 结果如表3所示。

由图1和表2可知, 2000—2016年榆次区建设用地外扩明显, 16年间建设用地面积增加118.52 km2, 主要来源于耕地和未利用地, 且向西北部方向扩张明显, 尤其是与太原市交汇处扩张情况更加明显, 其主要原因是太榆同城化政策对榆次区北部和太原市南部的城市建设产生了重大影响; 2016年耕地增加298.84 km2, 约91%由未利用地转化而来, 在榆次东南部地区增加明显; 2000—2016年间, 未利用地面积减少330.44 km2, 主要转化为了耕地、建设用地和林地。

图1 2000—2016年榆次区土地利用现状图

表1 研究区不同地形因子分级、面积及面积百分比

表2 2000—2016年榆次区土地利用转移矩阵

2000—2016年不同土地利用类型所占面积差异显著(表3)。建设用地、耕地和未利用地为主要地类, 三者占研究区总面积的93%以上。其中耕地比例最大, 2000年、2008年和2016年平均为46.91%, 而未利用地和建设用地的平均比例分别为33.79%和12.99%。2000—2016年林地平均面积仅占总面积的6.18%, 水域所占面积最小, 均不超过总面积的0.2%。2008—2016年榆次区土地利用变化的主要特征为耕地和建设用地面积增加, 未利用地面积减少;其中, 耕地面积增幅最大, 增加了170.61 km2, 建设用地面积增加了37.36 km2, 而未利用地面积减少了221 km2; 林地和水域面积变化不显著。2000—2008年榆次区建设用地面积增加了43.07 km2, 未利用地面积减少了37.33 km2; 耕地和林地面积有所减少, 二者减少的面积相当, 而在2008—2016年是增加的, 且耕地较林地增幅显著。建设用地和水域各时段均增加, 水域面积为小幅增加, 其变化并不明显。2008—2016年间, 除未利用地面积明显减少外, 其他土地利用类型的面积均有所增加, 未利用地主要转化为了耕地、建设用地和林地, 城市扩张显著, 影响了该区的土地利用变化模式。

表3 2000—2016年榆次区土地利用变化情况

3.2 土地利用结构变化的地形起伏度梯度差异

将2000年、2008年和2016年的土地利用类型数据分别与地形起伏度做叠加分析, 统计不同土地利用类型在不同地形起伏度的面积, 并对其分布指数进行计算, 结果如表4所示。

由表4可知, 2000—2016年, 建设用地和耕地面积随地形起伏度增大而减少, 而林地面积在不断增加, 未利用地所占面积呈先增大后减小趋势, 2000年和2008年水域面积呈先增加后减少趋势, 而2016年的水域面积不断减少。2000—2008年在0~30 m梯度建设用地增加43.73 km2, 耕地减少51.93 km2, 说明由于人口增加和城市化进程的加快, 建设用地面积相应增加, 耕地被占用。2008—2016年, 在30~70 m梯度耕地所占面积增加最为显著, 增加112.18 km2, 而未利用地面积减少129.48 km2, 说明耕地的主要分布区域逐渐向较高的地形起伏度区域扩张; 在>70 m梯度林地面积增加7.59 km2, 水域面积在0~30 m梯度增加最明显。

地形起伏度<30 m梯度为建设用地和耕地的优势分布区, 二者的分布指数随地形起伏度的增加而持续减小; 30~70 m和>70 m梯度是未利用地的优势分布区; 2000—2016年水域的分布指数在0~30 m梯度逐年增加, 而在30~70 m和>70 m梯度逐年减少; 林地的分布指数随地形起伏度的增加而持续增大, 在地形起伏度>70 m梯度具有分布优势。

表4 2000—2016年榆次区土地利用类型的地形起伏度梯度差异

3.3 土地利用结构变化的坡度变率梯度差异

将2000年、2008年和2016年的土地利用类型数据分别与坡度变率做叠加分析, 统计不同坡度变率上不同土地利用类型的面积, 并计算相应的分布指数, 结果如表5所示。

由表5可知, 坡度变率0°~15°是研究区各土地利用类型的主要分布区域。2000—2016年, 在各坡度变率梯度建设用地的面积均为逐年增加, 其中2000—2008年在坡度变率0°~2°梯度增加最为显著, 增加了28.88 km2, 建设用地面积随着坡度变率的增大而持续减小, 而林地、水域和未利用地的面积在2°~6°梯度有所增加, 在>6°梯度上三者的面积又逐渐减少; 2000年随着坡度变率的增大耕地的面积逐渐减小, 而2008年和2016年耕地所占面积呈现先增大后减少的趋势, 其增加面积在2°~6°梯度。2000—2016年建设用地和耕地均在坡度变率0°~2°梯度具有分布优势; 林地在6°~35°梯度具有分布优势, 且在15°~25°梯度分布优势最为显著; 水域主要分布在坡度变率为<25°的区域; 未利用地在2°~25°梯度的分布指数均大于1, 为其优势分布区。

表5 2000—2016年榆次区土地利用类型的坡度变率梯度差异

3.4 土地利用结构变化的坡向梯度差异

将2000年、2008年和2016年的土地利用类型数据分别与坡向做叠加分析, 统计不同土地利用类型在不同坡向上的面积, 并对其分布指数进行计算, 结果如表6所示。

由表6可知, 2000—2016年, 在不同坡向上建设用地的面积逐年增加, 在阳坡2008年较2000年增加最为显著, 增加13.92 km2; 未利用地的面积均为减少趋势, 且2008—2016年减少较为明显, 尤其在半阳坡和阳坡, 分别减少59.15 km2和70.50 km2; 耕地面积在平地、半阳坡和阳坡呈先下降后增加趋势, 其中在阳坡变化最明显, 2008年较2000年减少4.16 km2, 2016年较2008年增加58.88 km2, 而在阴坡和半阴坡是逐年增加的; 林地面积在平地略有增加, 其他坡向上呈先下降后增加趋势, 其中在阴坡增加最多, 增加6.60 km2; 水域面积在平地、阴坡和半阳坡逐年增加, 而在其他坡向先下降后增加, 变化相差不大, 总体面积均略有增加。

不同坡向各土地利用类型的分布优势差异明显。建设用地在平地、阳坡和半阳坡呈现分布优势, 尤其在平地最为显著; 平地和阳坡为耕地的主要优势分布区; 阳坡和半阳坡是未利用地的主要优势分布区, 而林地在阴坡和半阴坡具有分布优势; 水域在不同坡向上的分布程度相差不大。

3.5 土地利用结构变化的地形位梯度差异

将2000年、2008年和2016年的土地利用类型数据分别与地形位做叠加分析, 统计不同土地利用类型在不同地形位上的面积, 并对其分布指数进行计算, 结果如表7所示。

由表7可知, 2000—2016年随着地形位的增大, 建设用地所占面积不断减小, 主要分布在低级(1~3级)、中低(4~7级)地形梯度区, 且在低、中低地形梯度区其面积逐年增加, 尤其在2000—2008年的低地形梯度区变化明显, 增加37.23 km2。2000—2008年低地形梯度区耕地面积减少40.24 km2, 而2008— 2016年的中低地形梯度区其面积增加105.37 km2。2000—2016年在不同地形位梯度上林地的面积均呈先减少后增加的趋势, 中高(8~11级)地形梯度区为其主要分布区。水域主要分布在1~7级地形位。2000—2016年在低、中低地形位梯度上未利用地的面积呈先增加后减少的趋势, 而在中高(8~11级)、高(12~15级)地形位梯度上其面积逐渐减少; 其中在2008—2016年的中低地形梯度区其面积显著减少, 减少125.08 km2。

2000—2016年1~3级地形位是建设用地和耕地的优势分布区, 建设用地的分布指数随地形位的增加而不断减小, 耕地的地形梯度分布优势逐年降低; 随地形位的增大, 林地的分布指数持续增大, 8~15级地形位为其优势分布区, 尤其在12~15级地形位最为显著; 未利用地的优势分布区主要集中在4~11级地形位。

4 讨论与结论

地形作为土地的重要背景, 影响着农业生产活动、农业用地的开垦和建设用地的空间分布, 并导致土地利用类型发生变化, 它对土地利用变化的影响是不同地形因素综合作用的结果。对单一地形因素进行分析无法反映其影响作用[3], 而已有相关研究大多是对高程、坡度、坡向等单一因素[8-9,13,15,20,22-25]或者结合地学信息图谱理论[10-11,14,19]等进行分析, 且侧重于分析微观地形因子对土地利用格局变化的影响。本文在已有研究的基础上, 选取快速城镇化地区为研究区, 将单因素与多因素、微观与宏观地形因子相结合, 综合系统地分析了土地利用变化的地形梯度特征, 这对城镇化过程中土地资源的合理利用和生态环境治理等具有重要指导意义。

榆次区土地利用梯度变化受多种因素影响, 主要为地形因素、人类活动、政策因素、交通和区位等。研究区坡度为0°~25°的区域占总面积的98.17%, 高程<1 200 m的区域占80.92%, 这决定了该区土地利用空间分布的格局, 与孙丕苓等[1]、李京京等[2]的研究结论相似。地形因素会影响人类活动(如农耕、工程建设等), 所以与人类生产生活密切相关的土地利用类型, 如建设用地、耕地和水域均分布在低地形梯度上, 而林地和未利用地主要分布在人类活动干扰较弱的中高地形梯度上; 另外, 人口压力导致建设用地和耕地的需求不断增加, 未利用地大量转化为了建设用地、耕地等, 导致研究区土地利用的格局发生了变化, 前人研究[2,10,30]也表明人类活动影响土地利用格局变化。太榆同城化政策对榆次区北部和太原市南部的城市建设产生了重大影响, 2000—2016年榆次区建设用地不断地向外扩张, 主要向西北部方向扩张, 尤其是与太原市交汇处扩张情况更加明显(图1)。榆次地处三晋腹地, 距离太原市25 km, 境内铁路、公路交通运输网呈辐射状连接山西省内外, 这对该区域土地利用格局变化起推动作用。可以看出, 榆次区土地利用变化地形梯度差异明显, 地形因素、人类活动、政策因素、交通和区位为其主导因素。本研究并未深入分析相邻城市的吸引、交通、区位等对土地利用变化地形梯度所造成的影响, 今后还有待进一步研究。

本研究以快速城镇化地区榆次区为研究对象, 利用2000年、2008年和2016年3期土地利用类型和ASTER GDEM数据, 选用坡向、坡度变率、地形起伏度和地形位因子, 对该区土地利用变化的地形梯度分布特征进行了分析, 结论如下:

1)2000—2016年榆次区建设用地主要向西北部方向扩张, 尤其是与太原市交汇处扩张更加明显, 结合不同地形因子分析得出, 榆次区城市扩张主要分布在地形起伏度为0~30 m、坡度变率<2°、阳坡、半阳坡和地形位为1~3级的地区, 其次是地形起伏度为30~70 m、坡度变率为2°~6°、半阴坡、阴坡和地形位为4~7级的地区; 2000—2016年榆次区不同地类的面积比例差异明显。土地利用以建设用地、耕地和未利用地为主, 三者占研究区总面积的93%以上; 耕地面积和建设用地面积分别增加170.61 km2和37.36 km2, 而未利用地面积减少221 km2。

2)2000—2016年随着地形起伏度的增大, 建设用地和耕地所占面积不断减小, 0~30 m梯度为二者的优势分布区; 林地的分布指数随地形起伏度的增加而持续增大, 在>70 m梯度具有分布优势; 未利用地所占面积呈先增大后减小趋势, 30~70 m和>70 m梯度是未利用地的优势分布区; 2000—2016年水域的分布指数在0~30 m梯度逐年增加, 而在30~70 m和>70 m梯度逐年减少; 2000—2008年在0~30 m梯度建设用地面积变化最为明显, 增加43.73 km2; 2008—2016年, 在30~70 m梯度耕地所占面积增加最为显著, 增加112.18 km2, 而未利用地面积减少最多, 减少129.48 km2, 在>70 m梯度林地面积增加7.59 km2, 水域面积在0~30 m梯度增加最大。

3)榆次区各土地利用类型主要分布在坡度变率为0°~15°的区域。2000—2016年随着坡度变率的增大建设用地的面积逐渐减小, 建设用地和耕地在0°~2°梯度具有分布优势; 林地、水域和未利用地所占面积在2°~6°梯度有所增加, 而在>6°梯度的区域逐渐减少; 林地在6°~35°梯度具有分布优势, 水域主要分布在坡度变率为<25°的区域, 未利用地主要分布在2°~25°梯度的区域。

4)2000—2016年, 在不同坡向建设用地的面积逐年增加, 阳坡2008年较2000年增加13.92 km2, 平地、阳坡和半阳坡为其主要优势分布区; 未利用地的面积均为减少趋势, 在半阳坡和阳坡分别减少59.15 km2和70.50 km2; 耕地的优势分布区主要为平地和阳坡, 在阳坡面积变化最为明显, 2008年较2000年减少4.16 km2, 2016年较2008年增加58.88 km2;林地面积在阴坡增加最大, 增加6.60 km2, 林地在阴坡和半阴坡具有分布优势, 而阳坡和半阳坡是未利用地的主要优势分布区; 水域在不同坡向上的分布程度相差不大。

5)2000—2016年随着地形位的增大, 建设用地所占面积不断减小, 在低(1~3级)地形梯度区2008年较2000年增加37.23 km2; 耕地面积在2000—2008年的低地形梯度区减少40.24 km2, 而在2008—2016年的中低(4~7级)地形梯度区显著增加, 增加105.37 km2, 1~3级地形位是建设用地和耕地的主要优势分布区; 随地形位的增大, 林地的分布指数持续增大, 8~15级地形位为其优势分布区, 尤其在12~15级地形位最为显著; 水域主要分布在1~7级地形位; 不同地形位梯度上未利用地的面积均为减少, 在2008—2016年的中低地形梯度区其面积显著减少, 减少125.08 km2, 4~11级地形位为其优势分布区。

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Land use change with topographic gradients in the Yuci District rapid urbanization area*

CHEN Xuexiong1,2, ZHANG Xiaojun3, HAN Weihong4

(1. College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 2. National Experimental Teaching Demonstration Center for Agricultural Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 3. College of Horticulture, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 4. College of Economics & Management, Shanxi Agricultural University (Institute of Agricultural Resources and Economics), Taiyuan 030006, China)

The influence of topographic factors on land use change is significant for land use and cover change research. In order to explore the characteristics of land use change with different topographic gradients, in this study, ASTER GDEM data and remote sensing data of Yuci District in 2000, 2008, and 2016 were used to analyze the spatio-temporal characteristics of land use change from 2000 to 2016. The distribution characteristics and varying development of each land use type with aspect gradient, slope change rate, landform relief, and terrain niche were analyzed. The results showed the following: 1) from 2000 to 2016, construction land expanded primarily to the northwest and was mainly distributed in areas with a landform relief less than 30 m, a slope change rate less than 2°, a sunny slope or semi-sunny slope, and a terrain niche grade area of 1–3. The land uses of Yuci District were mainly construction, crop land, and unused land, which accounted for more than 93% of the research area. The crop land area is the largest, accounting for an average 46.91% of total land area in 2000, 2008, and 2016. The land use change was characterized by a decrease in unused land area and an increase in crop and construction land areas. The construction land area increased by 43.07 km2, while the unused land area decreased by 37.33 km2from 2000 to 2008. However, from 2008 to 2016, the unused land area decreased by 221.00 km2, while the crop and construction land areas increased by 170.61 km2and 37.36 km2, respectively. 2) Construction land, crop land, and water were mainly distributed on low gradients of landform relief, slope change rate, and terrain niche. Conversely, forest land and unused land were mainly distri­buted on middle and high gradients of the three topographic factors. The construction land and crop land was predominantly distri­buted on flat land, with sunny or semi-sunny slopes, while forest land was predominantly distributed along shady and semi-shady slopes. The distribution of unused land was predominantly along sunny and semi-sunny slopes. From 2000 to 2016, the main distribution area of crop land gradually expanded to areas with a landform relief greater than 30 m, a slope change rate of 2°–15°, and a terrain niche of 4–7 grade area. There were evident differences in the topographic gradient of land use change as a result of topographic factors, human activity, policy factors, transportation, and location. Therefore, this study provides a scientific basis for rational planning and utilization of land in the process of regional urbanization and decision support for ecological environment management.

Land use change; Topographic gradient; Terrain niche index; Distribution index; Yuci District

F301.24

10.13930/j.cnki.cjea.200224

陈学兄, 张小军, 韩伟宏. 快速城镇化地区土地利用变化的地形梯度特征分析——以榆次区为例[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28(10): 1637-1648

CHEN X X, ZHANG X J, HAN W H. Land use change with topographic gradients in the Yuci District rapid urbanization area[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020, 28(10): 1637-1648

* 山西省高等学校科技创新项目(2020L0136)、山西省重点研发计划重点项目(201703D211002-1-2)和山西农业大学引进人才博士科研启动项目(2014YJ02)资助

陈学兄, 主要研究方向为“3S”技术及应用研究、基于GIS的水土流失评价研究。E-mail: chenxx0505@126.com

2020-03-26

2020-07-25

* This study was supported by the Scientific and Technological Innovation Programs of Higher Education Institutions in Shanxi (2020L0136), the Key Research and Development Project of Shanxi Province (201703D211002-1-2) and the Introduced Talent Doctoral Research Project of Shanxi Agricultural University (2014YJ02).

, CHEN Xuexiong, E-mail: chenxx0505@126.com

Mar. 26, 2020;

Jul. 25, 2020