中国山地丘陵区城市扩张对地形改造的量化评估与空间分异研究

针对中国山地丘陵区城市扩张(UEMH)引发的地形改造这一环境挑战，研究团队整合GAUD、GBLU、TanDEM-X DCM等多源数据，首次在全国尺度量化了2012-2020年间13亿m3的地形改造量，发现西南和东南生态敏感区改造最为剧烈，并揭示不同城市功能区(UFZs)的差异化贡献，为山地城市可持续规划提供科学依据。

　　

在全球城市化浪潮中，中国独特的"山地城镇化"现象正引发深刻的地形重塑。当推土机削平山脊、填平沟壑时，不仅改变了亿万年形成的地貌，更埋下了生态隐患。据统计，全球城市用地在21世纪前20年增长了两倍，而中国作为山地占比达75%的国家，其"向山要地"的扩张模式尤为突出。这种被称为"山地丘陵区城市扩张"(UEMH)的现象，在西南地区创造了堪比100个西湖体积的土方移动量，却长期缺乏系统性评估。地形改造带来的不仅是壮观的城市新区，更伴随着地质灾害频发、生态系统破碎等"成长的烦恼"——这正是中国科学院地理科学与资源研究所团队在《Geography and Sustainability》发表的研究试图破解的科学难题。

研究团队创新性地采用多源数据融合策略：通过全球年度城市动态数据集(GAUD)锁定扩张区域，基于全球基本地貌单元数据集(GBLU)识别山地丘陵，借助TanDEM-X DEM变化图(DCM)量化高程变化，并结合百度POI数据解析城市功能区。研究覆盖2012-2020年全国2871个县级单元，采用面积(AA)、体积(VA)、强度(MEA/AAI/VAI)五维指标体系，结合Getis-Ord G_i*空间统计和K-Means聚类算法，首次绘制出中国UEMH地形改造的"全息图谱"。

【全国格局】数据显示，中国UEMH累计改造面积达1380 km2，体积超13亿m3，相当于100个杭州西湖。334个县市的改造量突破1000万m3，其中西南地区贡献全国51%的改造量，东部云贵高原单区域就达24.8亿m3。强度指标揭示更触目惊心的现实：横断山区的平均高程改变(MEA)达10.49 m，是东北平原的3.8倍，印证了"地无三尺平"的贵州谚语。

【空间异质性】空间热点分析呈现"双核心-多节点"格局：西南的云贵高原和东南的浙闽丘陵构成两大核心，黄土高原核心区与山东丘陵形成次级节点。特别在四川盆地东部，商业功能区(Comm)贡献率超67%，而青藏高原的公共服务区(Serv)占比达83.7%，反映区域发展导向的显著差异。工业主导型(Indu)县域集中在制造业发达的浙闽丘陵，住宅主导型(Resi)则聚集在成都、福州等都市圈周边。

【机制解析】研究发现，35%阈值下的主导功能区分析显示：76%县域存在单一主导类型，其中工业区(26.3%)和公共服务区(25.7%)占比最高。这种空间分异源于三重驱动：①地形约束效应，如横断山区因坡度>8°被迫高强度改造；②政策导向差异，生态脆弱区更倾向发展公共服务设施；③经济梯度效应，东部产业转移催生大量山地工业园。

讨论部分尖锐指出，当前UEMH改造存在"生态-灾害-发展"三重悖论。一方面，13亿m3的土方运动彻底破坏了原生地表结构，仅延安新城项目就引发47处滑坡；另一方面，这种改造客观上优化了城市空间结构，使新区活力指数提升12%-18%。研究建议建立"三级防控体系"：生态红线内禁止大规模改造，重点区域实施TF-IDF加权的POI布局优化，建成区配套绿色基础设施。

该研究的突破性在于创建了首个全国尺度地形改造数据库，其方法论框架可推广至全球山地城市研究。正如审稿人所言："这项研究为理解人类世的地貌改造提供了标尺，其揭示的13亿m3‘人造地形’，将成为未来评估城市可持续发展的基准值。"团队正将成果应用于国土空间规划系统，有望使中国山地城市的地质灾害发生率降低20%-30%。在生态文明建设背景下，这项研究不仅是一份沉甸甸的"生态账单"，更是转向绿色发展的重要路标。