超大城市是全球经济、文化以及高科技产业发展的承载体和重要纽带，其形态结构特征和人口聚集效应是城市化影响的典型表现，然而当前对于全球超大城市形态特征及扩张模式的研究相对不足。基于2000—2020年全球城市土地利用/覆盖变化数据（GULUC-30），利用城市扩张强度差异指数分析了超大城市用地的时空变化规律；而后运用面积—半径标度分析模型研究了超大城市的分形特征及扩张模式，最后基于城市用地面积和城市人口之间的线性关系评价城市用地效率。结果发现：① 2000—2020年东南亚和东亚的中国超大城市用地扩张最剧烈，城市用地面积分别扩张了3148.32 km²和5996.26 km²，城市扩张强度差异指数平均值大于3；② 2000—2020年超大城市的形态特征和扩张模式向着更加集约和紧凑的方向发展，径向维数平均值由1.54增加至1.56，分维差呈逐年减少趋势，城市内部结构一体化特征显著；③ 北美和欧洲的超大城市用地效率低，2020年城市用地面积与城市人口比值系数范围为0.89~4.11；南亚和非洲城市用地效率高，比值范围为0.23~0.87。超大城市空间扩张格局和形态变化的认识对于城市用地的集约利用和可持续发展具有重要参考价值。严格控制超大城市扩张规模，促进城市用地的均衡发展是建设韧性城市和实现城市地区可持续发展的必要条件。

科学调适耕地细碎现象使其益于耕地可持续集约利用且与环境背景相适应是细碎化治理研究及实践长期努力的目标。从耕地细碎化与耕地可持续集约利用的理论内涵出发，剖析细碎化影响耕地可持续集约利用的理论机理，构建面向可持续集约利用的耕地细碎化“特征—影响—环境”综合治理分析框架，探讨细碎化治理中的关键问题、情景决策机理及空间尺度效应，希冀为优化细碎化治理提供理论借鉴。结果表明：① 耕地细碎化是涵盖资源、空间、利用及权属等多维属性特征的复合体系，对资源利用、农业生产、景观生态等影响广泛且复杂，并通过多尺度全方位、差异性和不确定性、交互式级联传导等作用路径成为影响耕地可持续集约利用的核心和关键。② 耕地细碎化本身并不具备明显的问题/价值倾向，其成为问题或有益的情形和程度取决于其影响及当地自然地理、农业生态、社会经济等环境背景及农业发展定位。③ 以细碎化特征表现为基础，以其对耕地可持续集约利用多维影响为依据，以其与地方环境背景相适应为准则的耕地细碎化“特征—影响—环境”综合治理框架通过解构复杂细碎化情景治理决策中的5个关键问题、两个关系、两个倾向及3级空间尺度互联互通机理，为从多维度、复合视角科学诊断细碎化治理导向、优化治理模式提供新思路，有益于完善细碎化治理体系、促进耕地可持续集约利用。

耕地粮食产出价值与种植结构均深刻影响着国家粮食安全，探讨耕地粮食产出价值与种植结构的时空耦合变化，可理清两者关系，助力粮食安全保障能力的提升。本文以中国省级行政单元为研究对象，在深刻解读粮耕价值比和种植结构内涵的基础上，综合利用Simpson指数、耦合协调度模型和空间自相关等方法，分析2004—2020年中国粮耕价值比和种植结构耦合时空演化，以揭示其时空动态关系。结果表明：① 2004—2020年各省份粮耕价值比空间分布特征表现为“由北向南”和“由西向东”的双重递减态势；② 种植结构空间格局呈现由“胡焕庸线”沿线区域向两侧递减的空间分布形态，东北、华北和华东地区多样性递减明显；③ 粮耕价值比与种植结构耦合协调度介于勉强耦合协调与高度耦合协调之间，表现为规律性空间集聚，中西部及东北地区呈高高集聚，具有“匹配性优势”，东南沿海地区呈低低集聚，有待“匹配性改良”，总体表现为：“东北、中部高，东南部低”的态势。本文认为应依据要素空间集聚和扩散的分异特征，因区施策引导耕地粮食品质化与多元化协同演进，促进粮食结构与效益匹配发展。

城市土地利用变化模拟是优化土地资源配置的科学依据，提高其精细化程度和可靠性有助于准确把握城市用地发展趋势，对城市土地资源精准调控具有重要意义。基于宏观遥感分类的土地利用变化模拟，难以在街区尺度上揭示城市用地社会功能变化及精细化模拟中空间尺度效应来源和作用机理。本文联合遥感影像和POI数据识别出城市土地利用精细化特征，运用响应面法率定土地利用精细化模拟的最优空间尺度组合，在此基础上，利用CA-Markov模型开展了未来土地利用变化的精细化模拟。以武汉市中心城区为应用案例，研究结果表明：基于POI 的城市土地利用精细化识别方法，可以深度解析城市建设用地的社会功能，极大改善了传统基于遥感的土地覆被宏观解译效果；研究区土地利用变化元胞自动机精细化模拟的最优空间尺度组合是30 m元胞、7×7邻域以及冯诺依曼邻域类型，采用最优空间尺度组合能够提高土地利用变化精细化模拟的可靠性。响应面试验设计结果可有效识别精细化模拟过程中空间尺度效应的主要来源，并区分其对模拟精度的影响程度与正负效应；预计到2025年，研究区建设用地范围将继续向周边扩张，各类型用地之间互为交织，土地利用空间格局将呈更加破碎化趋势。

地形作为影响植被覆盖的重要因素，对植被恢复评价以及生态修复规划意义重大。地形位作为测度地形因子综合效应的指标，具有单一地形因子难以比拟的优势。然而，现有地形位指数算法以整个研究区为参照，未考虑空间异质性，难以反映植被生长的局部环境特征。基于地理学第三定律对地理环境相似的强调，融合“空间位置邻近”和“环境特征相似”，对传统地形位模型进行改进：① 引入局部窗口算法，以突出局部地形特征；② 在不同生境因子组合下测算地形位指数，以排除环境差异对地形位作用的干扰。案例研究表明，新模型有效提升了地形位指数对植被覆盖水平的解释力度；当考虑生境因子组合，且采用最优窗口时，局部窗口地形位指数与植被覆盖度之间的相关性最高。此外，通过观察不同生境组合下的地形位指数发现，在高热少水阴坡和高热少水阳坡条件下，植被覆盖度与局部窗口地形位指数具有更高相关性；可见，越是水资源相对匮乏区域，植被覆盖对局部窗口地形位的响应越敏感。本文有望为植被恢复评价与规划提供新的指标。

秦岭—大巴山是中国重要的南北地理分界线和生态过渡带，建立秦巴山地南北方向上植物种类组成及重要值的详细变化序列和过渡模式，对于深入认识中国南北过渡带的过渡性、复杂性及暖温带与亚热带分界线具有十分重要的科学意义。本文通过野外实地调查获取秦巴山地东、中、西部3条南北穿越样线163个采样点的植被序列数据，分析了物种丰富度、相对重要值及优势种多度的纬向变化，并将亚热带与温带物种相对重要值的差值（SND-RIV）用于表现南北方物种的优势程度，以分析和归纳植物的空间变化模式。结果表明：① 东部（三门峡—宜昌）、中部（西安—达州）、西部（天水—广元）亚热带物种丰富度及相对重要值自北向南递增，温带物种自北向南递减。东部温带物种丰富度及相对重要值在神农架和伏牛山由于海拔高度的影响出现两个峰值，中部亚热带物种在大巴山地区最高，西部亚热带物种在陇南以南超过温带物种；② 东部南北方物种的交错过渡带最宽，约180 km；中部大约在秦岭南坡至大巴山北坡之间，约100 km；西部交错过渡带偏南，约50~60 km。③ 东、中、西部山地植物纬向过渡模式和驱动因子有明显差异。东、西部自南向北亚热带物种的减少主要与年均降水量减少有关，年平均气温影响较小；中部年平均气温的作用比湿润指数稍大。本文揭示了秦巴山地东、中、西部植物的南北变化及过渡模式，提升了对中国南北过渡带复杂性和多样性的科学认识。

横断山区位于青藏高原东缘和多条重要江河的上游，是全球生物多样性最丰富的地区和生态保护的优先区域之一，区域植被对维系区域生态安全和可持续发展起着十分重要的作用。20世纪90年代以来，中国在横断山区实施了多项重大生态恢复和建设工程，但囿于资料和调查不足，对于横断山区全域性、长时段的植被变化及其与海拔关系研究相对较少。鉴此，本文结合使用1992—2020年间多种基于卫星遥感资料生产的土地覆被数据和2000—2020年间MODIS的归一化植被指数（NDVI）数据，采用转移矩阵、Theil-Sen Median趋势分析与偏相关分析等方法研究不同植被类型转换、植被覆被面积与平均海拔变化关系以及植被活动的时空变化趋势，并分析时空变化的主要影响因素。结果表明：① 横断山区分布最广泛的植被类型是常绿针叶林与灌丛—草地镶嵌类型。植被发生变化的区域集中分布在河谷和南部低海拔区域，草地多向森林特别是常绿针叶林转换，植被覆被逐渐向好。这表明封山育林、植树造林、退耕还林等生态保护政策起到重要积极作用。时间序列数据显示，植被覆被面积变化剧烈的时期往往处在政策实施的起始阶段。② 植被活动整体呈现增强趋势。在植被类型未变化的区域中，75%以上区域植被活动增强，其中超20%的区域显著增强（P < 0.05），且森林植被活动增强趋势大于草地。③ 对植被活动影响较大的环境因子主要是气候变化和地形条件。尽管大部分区域植被活动受气候变暖影响而增强，但在干热河谷的植被活动明显受到降水减少的限制。有近1/4面积的植被活动在减弱，主要分布在山地东坡或南坡，或与降水较多、山高坡陡而造成滑坡、泥石流等自然灾害有关。这些发现可为横断山区生态保护政策效益评估、自然灾害综合风险评估和未来气候变化影响下的植被变化预测提供参考。

干旱地区林草植被生长动态变化是研究荒漠化形成发展和演变过程的重要依据。本文基于改进方向性像元二分模型构建的2000—2020年中国荒漠化潜在发生范围区（PEDC）年植被覆盖度数据集，采用Sen+Mann-Kendall时间序列趋势变化检测方法，分析了2000—2020年PEDC，特别是林草覆盖区的植被生长状况时空变化特征。研究结果表明：① 2000—2020年，PEDC平均植被覆盖度为0.284，改进的植被覆盖度估算结果能够较好地反映研究区植被覆盖状况，估算精度为86.98%。PEDC植被生长状况不断趋好，其中干旱区表现最为突出，显著增加区域达到了48%，而亚湿润干旱区平均增长量最大为0.1。② 林草生态恢复工程措施效果显著，但植被恢复是个长期缓慢的过程，特别是林草面积的恢复。2000—2010年林草面积增加较少（0.002%）；2010—2020年增加较多（0.371%）。③ 2000—2020年PEDC林地植被改善最明显，草地则较为稳定，植被覆盖度显著性增加区域分别为76.4%和71.8%。其中林地植被覆盖度在亚湿润干旱区增长量最大为0.15，而整个研究区草地增长了0.06。本文更深入地掌握PEDC林草覆盖区长时间序列植被生长状况，为进一步制定和实施各项生态工程提供重要信息参考。

风景道是国家旅游与交通产业融合发展的举措，而视觉景观质量（VLQ）则是风景道建设的依托。当代计算机视觉技术的发展为风景道VLQ的研究带来机遇，使其在方法上能够突破主观与客观之间的二元分割。以云南思小高速为研究对象，通过多镜头组合的等距拍摄方式获取道路景观的双眼视域图像，利用图像识别技术获取图像的像素信息；建构“非量表式语义差异法”，从“自然—人工”“多样—统一”“开阔—幽深”3个维度对视域图像进行像素级别的计算。结果显示，案例地VLQ的特征较为突出，具有高度自然、相对统一和开阔的总体特征；不同行驶方向上的VLQ存在差异，但该差异会随观测尺度的扩大而减小。基于研究结果，本文提出设置支线道路配合突出风景道形象、强化双向道路景观的差异化建设措施。实证研究在风景道VLQ测评方面表现出了直观、精确的特征，反映了本文“主体性与客观性兼顾”的方法论优势。该方法的运用将助力管理机构制定更具科学性的风景道规划、建设与管理决策，推动中国风景道的高质量发展。

持续地开展国家尺度土地利用/覆盖变化遥感监测对于新时代国土空间规划和“美丽中国”蓝图绘制具有重要的科学价值。本文采用Landsat 8 OLI、GF-2等卫星遥感数据,融合遥感大数据云计算和专家知识辅助人机交互解译方法,研发了中国土地利用变化（2015—2020年）和2020年土地利用现状矢量数据（CLUD 2020）,建立了完整的30 a（20世纪80年代末—2020年）每隔5 a的30 m分辨率中国土地利用动态数据库。基于CLUD 2020数据,从全国和区域两个尺度揭示了2015—2020年中国土地利用变化的总体规律、区域分异和主要特征。研究表明：将遥感大数据云计算生成的30 m分辨率植被覆盖变化和地表类型变化检测信息融入到人机交互遥感解译方法,可有效地提高大范围土地利用变化遥感制图的效率和变化图斑辨识的准确性;精度评价表明,CLUD 2020一级类型制图的综合精度达95%。总体上,全国范围内国土空间开发强度与2010—2015年比较进入相对稳定状态。期间全国耕地面积仍保持减少态势,空间分异特征为耕地南减北增,东北松嫩平原及其与三江平原交界区大规模的旱地向水田转移,西北新疆南部开垦和北部退耕/撂荒并存;全国城乡建设用地持续增加,空间分异特征表现为由以往的沿海地区和超大、大城市集聚转向中西部地区的大中小城镇周边蔓延为主。全国范围的林草自然生态用地面积持续减少,但强度与2010—2015年比较有所下降;受气候变化的持续影响,青藏高原地区的河流湖泊等水域面积显著增加。以上土地利用变化格局与“十三五”期间国家高质量发展、生态文明建设宏观战略和气候变化的影响密切相关。

随着区域间的连通性不断增强,土地资源通过商品和服务贸易的间接使用在土地资源利用中扮演着越来越重要的作用,然而目前有关研究仍处于起步阶段,且研究成果十分匮乏。本文利用多区域投入产出模型,从区域贸易的视角核算了中国2012年30个省份和8大区域的隐含土地的使用情况,并进一步分析了隐含土地流动的空间格局特征。结果显示,中国区域间贸易所占据的隐含土地量占全国土地总量的21.39%,各省平均38.54%的土地需求是通过其他省份土地满足的,其中北京、天津和上海80%以上的土地资源消耗来自外省。黑龙江、内蒙古、新疆和河北分别是最大的耕地、林地和牧业用地、渔业用地和建设用地净流出省份（流出量占全省相应土地类型面积的42.26%、27.53%、38.66%和35.28%）,而广东、山东和浙江是主要的土地净流入省份。农业土地（耕地、林地、牧业用地及渔业用地）的流动总体上呈现由西向东和由北向南的趋势,东北和西北地区的农业用地流失规模最大,其主要流入华东和华南区域;此外,中国8.43%的耕地、7.47%的林地、6.41%的牧业用地、6.88%的渔业用地和18.35%的建设用地都通过国际贸易供给国外使用。本文的分析为解决中国土地利用与生态保护之间的矛盾及实现土地可持续发展提供可行的思路和理论基础。

深入研究1978年改革开放以来粤港澳大湾区城镇用地空间格局类型,探索土地城镇化多维和交互驱动机制,对推进粤港澳大湾区建设,打造世界级城市群具有重要意义。本文基于模糊聚类,从规模、形态和分布3个维度划分和定义粤港澳大湾区城镇用地空间格局类型,利用地理探测器测度城镇用地空间格局多维变化驱动力及其交互作用。结果表明：① 粤港澳大湾区城镇用地空间格局类型包括分形/复杂大面积型、分形小面积型、复杂小面积型、简单小面积型和散布型5种类型,城镇用地规模和形状复杂性具有一定的正相关性,2010年后用地规模趋于稳定,形态的规则性和紧凑性得到优化,分布集中。② 人口、GDP、地方财政收入、固定资产投资额和路网密度等社会经济因素对城镇用地面积和形态变化影响显著,核心城市对城市群发展的牵引作用在2000年后得以显现。2010—2020年各影响因子对城镇用地面积、分布和类型变化的作用差异有所减弱,但社会经济因素对形状特征的影响力上升。③ 城镇用地面积特征变化的影响力交互作用最为多样,表现有非线性增强、协同增强、单因子减弱和非线性减弱4种类型;对形状、分布和空间格局类型变化的影响力交互作用主要表现为协同增强和非线性增强。核心城市牵引力、路网密度、河网密度与多数因子交互产生“1+1>2”的效果,反映出城市群核心区位、交通优势对城镇用地扩展的强烈推动作用。

遥感对地观测为理解陆地植被动态与全球环境变化规律提供了数据基础,基于卫星观测的全球植被遥感数据产品近年来层出不穷,但缺乏基于数据使用者视角的系统梳理。本文回顾了全球植被遥感数据产品的发展历程,梳理了相关卫星计划及对应数据产品,分析了从植被光谱指数到生物物理特征参量、传统光学遥感反演到叶绿素荧光及星载微波反演产品、从单一传感器生产到多数据源—多数据集融合产品的发展脉络,阐述了全球植被遥感数据产品的来源、特征与关联关系。认为当前全球植被遥感数据产品的生产与应用存在一定脱节,遥感产品精度制约了对地球系统的深入理解。全球植被遥感数据产品正从宏观状态监测向专业化、精细化、标准化转变,建议未来制备全球遥感数据产品应充分利用目前已积累的长时序观测数据,融合多源观测资料,提升现有数据集的时空分辨率、精度及连续性;注重提高特殊区域与特定类型生态系统的反演精度,加强多维植被特征的一体化监测;建立全球植被产品数据共享平台,提供标准的全流程数据处理与分发服务,将数据不确定性信息高效、清晰提供给用户。