约束性元胞自动机(Constrained cellular automata，Constrained CA) 在模拟城市增长方面已有诸多实践，已有文献常利用各种反映土地利用需要、区位影响、管理制度等的政策参数，设定不同的城市空间发展情景以反映未来的城市形态。在基于约束性CA进行城市形态情景分析时，以各种政策参数作为情景条件的研究实例较多。而在中国的城市规划实践中，城市规划用于建设管理的审批，对应明确的城市形态，因而如何利用城市形态作为情景条件分析所需政策，也有实践意义，可以解决一些广为关注的重要问题，例如已有的发展政策是否与期望的城市形态相匹配，不同规划方案所需采取的政策有什么区别等。本文提出了以城市形态作为情景条件(即形态情景分析) 的新方法，该方法基于约束性CA，改变了传统的约束性CA情景条件的设置方法，以期望的未来城市形态为目标，识别相应需要的发展政策。并将北京市域的4 个规划城市形态作为情景条件进行了实证分析，对多个规划方案实施的可能性和政策参数进行对比分析，证明该方法具有较好的适用性和可行性，是将约束性CA的应用扩展到城市规划领域的又一尝试。
在分析当前城市扩张模拟模型优缺点的基础上，利用支持向量机能有效表达、拟合复杂非线性系统的功能，将多个单项城市扩张模型进行非线性组合，有机融合各单项模型优点，最后构建支持向量机的城市空间扩张非线性组合模拟模型。利用遗传算法优化支持向量机的参数，减小参数设置不合理对支持向量机建模精度引起的影响，有效提高支持向量机模型精度。通过分析组合模型误差和各参与组合的单项模型之间的关系，总结出提高支持向量机的城市扩张非线性组合模型精度的方法是：① 提高参与组合的各单项模型精度；② 增加单项模型之间的差异性。以长沙市为例，分别构建多元回归、GM(1,8)、BP网络和LS-SVM单项城市空间扩张模拟模型，并在此基础上建立线性组合城市扩张模型和遗传支持向量机非线性组合城市扩张模型。通过各模型精度对比分析证明，遗传支持向量机的城市扩张非线性组合模型精度远优于各单项模型，并且优于线性组合模型，是一种有效的城市扩张新模型。
通过元胞自动机(CA)模拟和重建城市演化的复杂非线性过程，对于城市土地利用规划和决策具有指导意义。利用传统线性方法获取的地理CA转换规则，较难刻画城市演化的时空动力学过程。基于核主成分分析方法(KPCA)，通过核函数映射，在高维特征空间下不仅能够对多重共线的空间变量进行非线性降维，且由此建立的地理元胞模型KPCA-CA参数物理意义明确，能够较好地体现城市化过程的非线性本质。基于GIS环境下自主研发的地理模拟框架SimUrban，利用该KPCA-CA模型模拟和重建了快速城市化区域上海市嘉定区1989-2006年城市演化过程，并预测了研究区2010年的城市空间格局。模拟结果显示，嘉定区城市主要沿中心区域及主干道路而扩展，体现了KPCA方法提取的前两个主成分的作用，与城市实际发展情况相符。利用混淆矩阵和面积控制精度等指标，对模拟结果进行了评价，得到总体精度为80.67%、Kappa系数为61.02%，表明模拟结果与遥感分类结果及统计结果符合程度较好；与传统基于线性方法的地理CA模型比较，KPCA-CA模型模拟结果精度更高。
从20世纪80年代以来，中国的城市土地使用制度经历了深刻变革，土地无偿划拨使用逐渐向基于市场竞租的土地出让制度转型。近年来，学者开始关注在市场化背景下的中国城市土地出让价格的决定因素，特别是基于特征价格模型(Hedonic Model)验证城市空间结构、地方公共产品提供等要素的影响，但由于缺乏系统性的土地出让及其相关空间数据信息，该领域的研究尚处在起步阶段。本文关注市场化改革背景下的中国城市居住用地价格的影响因素，选取了北京市2004-2008年土地交易的微观数据，基于结构方程模型构建了地价估计模型，定量分析了生活、交通、环境设施便利性和工作便利性这4类外生潜变量对居住用地出让价格的影响程度，从而测度出房地产开发商对它们的偏好差异度。研究结论显示：生活、交通、环境设施便利性和工作便利性这4类外生潜变量对于居住用地价格有显著的影响力，且对于居住用地价格的影响程度大小存在差异性。工作便利性、交通设施便利性、生活设施便利性、环境设施便利性对居住用地价格的影响程度依次减弱。
中国快速城市化背景下，利用中国人口普查数据进行城市社会空间结构分析具有明显的“时滞性”缺陷。城市更新与城市扩张过程中，中国城市中大量出现的封闭社区等新生城市空间形式改变着以往的城市社会空间结构，表现出一些新的城市社会空间特征。房地产市场数据能够直接反映住宅供给环境的改变，并可以间接预测出城市居住分异结构及趋势。通过宏观层面对南京1998-2008 年期间新建的1075 个城市居住社区属性特征的调查研究，结合微观层面对案例社区居民访谈与调查问卷的统计分析，探讨南京居住空间分异过程、特征与演化机制。从南京居住分异的社会空间特征来看，新时期(1998 年至今)城市更新背景下的居住分异过程使得城市社会空间出现新圈层结构；封闭社区的大量崛起导致城市社会空间碎片化与公共空间私有化；现代社区组织模式和生活方式转变加剧了社区邻里关系淡漠。通过对南京居住空间分异的研究，揭示出新时期中国城市居住空间分异动力模型的一般范式。
多智能体系统(Multi-Agent system, MAS) 是一种进行复杂系统分析与模拟的强有力工具，尤其在社会科学领域得到了广泛的应用。本文提出了基于多智能体的居住区位选择模型(Agent-Based Model of Residential Location—ABMRL)，将多智能体建模的方法应用于居民居住区位决策行为和地价动态变化的研究中，旨在探索与模拟居民在居住选择过程中的复杂空间决策行为，以及居民之间、居民与地理环境的相互作用而导致城市居住空间分异的演化过程。ABMRL模型由表征各类居民的多智能体层和表征地理环境的元胞自动层组成，对应人地关系中的两个基本要素——人类与自然环境。该模型认为居民迁居的动力源于内部的经济社会压力和外部的居住环境刺激。利用ABMRL模型模拟和验证了居住空间分异、圈层城市空间结构、城市绅士化等经典城市理论，并以广州市海珠区为实验区，模拟了该区域居民居住空间分异的演化过程和地价的动态变化。
土地利用/覆被变化通过改变生态系统的结构与功能，进而对生态系统服务的供应产生影响。以厦门市为研究区域，引入土地利用强度指数，分析当地土地利用/覆被变化过程；将研究区划分为农田、森林和湿地三个生态系统，参考已有研究成果，构建生态系统服务价值评估模型，探讨区域整体服务价值的演变过程；并通过土地系统和生态系统二者的耦合变化关系探讨土地利用/覆被变化对生态系统服务的影响过程。结果表明：近20 年来，厦门市生态系统服务价值总量随土地利用强度的增强呈现逐年增加的趋势，由1987 年的34.8 亿元增加到2007 年的39.0 亿元，供给服务和调节服务是最主要的生态系统服务类型；土地利用强度的变化与供给服务和文化服务呈现正相关关系，而与调节服务和支持服务呈现负相关关系。
海岸带是目前世界上城市化最集中的区域，海岛作为海岸带的一个特殊地理组成，其城市空间扩张过程可以理解为城市发展与自然地理环境之间相互耦合作用的结晶。本文以中国东南沿海的厦门岛为例，结合厦门岛城市发展的相关政策、城市规划、人口、产业等历史与现状资料的文本分析，通过图片修整和遥感地理信息分析相结合的方法，首先回顾厦门岛近100 年的城市化历程，分析厦门岛海岸线、岛屿形状、建成区、交通、行政区划及主要土地利用类型历史变化及城市空间扩张特征；然后从行政区划、城市总体规划、产业发展、地形、围填海、交通和人口等方面分别探讨影响海岛城市空间扩张的潜在决定因素；总结各种因素对海岛城市空间扩张的作用；以期为中国甚至世界其它沿海城市合理开发海岛，促进海岸带可持续城市化提供科学借鉴。
空心村是农村经济社会转型发展期出现的一种乡村地域系统退化性演变的结果，造成了农村土地资源的浪费和低效利用，严重阻碍了农村经济社会的可持续发展。深入推进空心村现状调查、潜力评价和整治模式研究，对优化城乡土地资源配置、促进新农村建设具有十分重要的意义。以地处黄淮海平原的山东省禹城市为例，基于48 个典型村庄、401 份农村空心化与空心村整治意愿的农户问卷调查，重点开展了空心村整治模式的实证研究。结果表明，研究区村庄普遍存在村庄规模小、布局散，宅基地闲置多，村庄建设规划缺乏，公共服务设施短缺等问题；农民对空心村整治的意愿强烈，87.0%的农户对推进空心村整治与中心村建设表示愿意和非常愿意；围绕构建新型城乡关系和推动农村空间重构、资源整合、集约用地的指导思想，将国家战略同农民意愿有机结合，提出了城镇化引领型、中心村整合型和村内集约型等空心村综合整治模式。
新时期中国农村土地整治，已由单纯的学术性研究逐渐上升为拉动内需、推动新农村建设、实现统筹城乡发展战略的重大举措。开展空心村用地整治潜力的调查与评价是实行空心村整治的重要前提和基础。以山东省禹城市徐集等13 个典型村为例，综合集成地理学、信息科学、土地科学等多学科的优势与技术手段，深入开展了典型空心村选取、村庄尺度土地利用现状分类体系构建、宅基地利用属性调查表设计、高分辨率遥感影像(分辨率0.25 m) 使用与解译、空心村整治潜力类型及其测算方法等研究，逐层递进地构建了空心村用地潜力调查与评价的成套技术方法。实现了对传统土地利用研究的有益创新，有据可依，步骤清晰，成果明确，简单易行，空心村用地潜力调查与评价结果符合山东省禹城市的实际状况，取得了良好应用效果。研究成果可为开展我国空心村土地综合整治潜力的调查与评价提供技术方法支持。
郊区是城市发展的腹地，郊区游憩空间不仅能够满足都市居民出游的需求，而且对维护城市生态安全具有重要意义。本文选取北京作为案例地，对郊区的游憩空间布局规律进行研究。在前期研究的基础上，结合网络、文献、调研收集数据，将游憩空间按照功能划分为3类：公共游憩空间、商业游憩空间与附属游憩空间；将不同功能、不同经营主体与不同土地利用的游憩空间组织起来，从而建立北京郊区游憩空间采样数据库，采用GIS空间分析的技术手段得出结论。研究发现，北京郊区各类游憩空间布局具有空间分异规律。公共游憩空间中风景名胜区分布在远郊的山区；城市公园与城市形态相关；郊野公园属于政策导向型的游憩空间，在一定程度上缓解了资源本底条件造成的游憩空间不均匀分布。商业游憩空间呈现产品的空间分异，并与交通、水系条件密切相关；乡村游憩设施依托于大型景区，并与农业传统相关。北京郊区的游憩空间已经初步具备网络结构并向纵深发展，出现了产业集中区。最后指出北京游憩空间布局中存在的不合理现象和改进的方向。该研究旨在构建都市游憩空间的有机结构，为城市规划与游憩管理提供科学依据。
从耗散结构理论的视角，认为千岛湖旅游地是以外部自然与社会经济环境为支撑，以吸引物子系统、设施子系统、服务子系统和支持子系统为基础的旅游地耗散结构系统(TDSS)。分析了其演化过程，认为从1959 年新安江水库建成到1981 年“富春江—新安江”被确定为国家首批重点风景名胜区，千岛湖旅游系统处于萌芽状态，各子系统尚未完善成形；1982 年至1994 年为系统形成期，各子系统发展逐渐完善，旅游系统整体效应开始初步显现；从1995 年起，千岛湖旅游地系统进入发展期，各子系统基本上发育成熟完善，子系统之间相互作用明显，系统的整体效应显著；2000 年以后，千岛湖旅游地系统处于优化发展状态，各子系统之间进一步协调发展，旅游系统整体效应大大增强，并推动了旅游地的转型发展。探讨了其演化机制，认为旅游地系统演化的本质是耗散结构的负熵输入过程，系统要素的非线性作用是其演化动力，并通过基于外部环境和政府主导的中心控制的系统他组织与基于供给与需求、人地关系、区域协调以及利益主体平衡四类非线性作用的系统自组织而实现。
