目前我国社会经济处于高速发展阶段,城镇化进程发展迅速,城镇化土地利用与各地学要素间关系紧密,对其空间分布格局进行具体分析,可为区域城镇化的合理发展提供数据支持和决策基础。研究选取郑州市和伊洛河流域部分县域作为研究样区,利用遥感和GIS技术,建立郑州市与伊洛河流域典型县域2001年、2007年、2013年和2016年城镇化土地利用现状数据库,分析各研究区城镇化土地利用现状及变化情况,基于遥感影像和数字高程模型分别提取研究样区地表水体和坡度信息,在2km×2km网格尺度下利用不同的仙农熵变形公式计算不同形态城镇化土地利用、坡度、地表水体、土壤等地学要素的多样性分布格局,利用不同的相关分析方法对各地学要素间的相关关系进行探索,得出以下具体结论:(1)针对不同形态城镇化土地利用,应使用不同形式的仙农熵变形公式,其中空间分布长度指数(MSHDLI)可作为描述交通用地空间分布及数量特征的重要指标,而对于呈面状分布的城镇用地,应使用空间分布面积指数(MSHDAI)描述其离散性。整体而言,郑州市研究样区城镇化进程快于伊洛河流域研究样区,城镇化土地利用主要集中在郑州市区、洛阳市区以及中牟县、新郑市、伊川县、偃师市,其余县域城镇化进程受其自然因素限制发展较慢。将空间分布多样性指数与面积、长度、道路密度等传统指数进行对比分析,能够更为合理地规划城镇化土地利用,为区域城镇化进程提供数据支持。(2)分别使用构成组分多样性指数和空间分布面积指数描述其他自然地学要素的多样性,发现郑州市与伊洛河流域研究样区的自然地学要素分布情况各不相同。郑州市研究样区坡度构成简单,主要分布的坡度等级为0°-8°适宜坡度,其土壤的构成组分较为简单,主要分布有褐土和潮土两大土类,而其地表水体近年来随着城镇化的发展而分布地更加合理,虽然面积有所减少,但空间分布多样性指数值不断增大。伊洛河流域研究样区坡度与土壤构成组分复杂,除适宜坡度外,15°-25°高等级坡度也分布较多,适宜于褐土、棕壤和粗骨土等山丘土壤类型发育,流域样区近年来地表水体面积和空间分布多样性指数不断增加。(3)不同自然地学要素间具有一定的相关性:郑州市和伊洛河流域研究样区地表水体集中分布在适宜坡度等低等级坡度上,但在某些高等级坡度区域常伴有山地、丘陵地形,易形成径流,因此也有部分地表水体分布;土壤与坡度间关系密切,大部分土类与各坡度等级间均具有相关性,其中72%以上的相关性系数大于0.50,同时坡度影响不同等级土壤类型多样性的梯度差异,造成不同土壤类型分支率的不同;地表水体和坡度间具有一定的相关性,在城镇化影响较小情况下,地表水体空间分布越离散,区域土壤构成越简单,二者呈负相关关系。(4)城镇化土地利用受适宜坡度与地表水体的综合影响,不同研究样区情况各异,郑州市研究样区交通用地受适宜坡度影响较大,城镇用地与地表水体间相关性更强,而伊洛河流域研究样区交通用地与地表水体间相关性强,城镇用地则明显受两种地学要素的共同制约。各研究样区城镇化土地利用对土壤均有不同程度的扰动,城镇用地与交通用地对分布在低等级坡度上的潮土、水稻土、风砂土、褐土等土类的扰动情况明显,但近年来伊洛河流域研究样区交通用地主要扰动的土类逐渐从低等级坡度土类(水稻土)向高等级坡度土类(石质土、黄褐土)转变。