当前，土地利用转型研究总体上处于“描述—解释”阶段，高度集中在森林转型研究领域及空间形态研究路径。学术界亟须推动土地利用转型研究向科学调控阶段发展。对此，本文尝试提出耕地转型的研究路径，以期带动土地利用转型研究领域向半人工半自然复合土地系统乃至人工土地系统拓展、研究路径向非空间形态延伸。耕地转型诊断可以从空间形态转型与功能形态转型两条路径开展。其中，前一路径关注耕地的空间分布及其收缩与扩张，可以从耕地数量变化或格局变化视角开展研究；后一路径关注耕地功能的变化过程，可以从外部性或政策演进视角开展研究。由社会—生态负反馈驱动的耕地功能形态转型，主导着由社会—经济动态驱动的耕地空间形态转型进程。据此，作者构建了耕地转型调控框架及其层次分析体系。

以江苏省海岸1973-2012年的Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像为数据源，利用遥感和GIS技术，对江苏省海岸线的时空变化进行分析。结果表明：显著侵蚀岸段以废黄河口为中心，北至新淮河口，南至双洋港，长度约79.05 km，占研究区岸线总长度的8%；淤涨岸段以弶港为中心，北至运粮河口，南至新中港，长约715.50 km，占72%；其它部分稳定岸段与淤涨岸段相间存在。最大侵蚀速率为-23.37±11.92 m/a，位于废黄河口南侧；最大淤涨速率为445.37±66.80 m/a，位于射阳河口南侧。围垦是江苏省岸线变化的主要因素。总的来看，1973年以来40年间共围垦1912.4 km²，1980年前后出现了一个围垦高峰，之后围垦强度明显减弱且进入休养期，90年代以后围垦又普遍加强。

作为全球城市化最快的地区之一，中国建设用地的扩张引起了广泛的关注。以长三角北翼中心城市南京为例，利用遥感、土地利用调查等数据研究大都市区建设用地扩张的过程、格局与机理。研究表明，1985-2007年南京市在工业化、城市化和国际化的推动下经济快速增长，引致了建设用地的扩张，年均增长率为3.14%。2001年后随着城市发展模式由单中心向多中心转换，建设用地呈加速扩展趋势。南京市建设用地扩展具有明显的沿长江和南北交通走廊轴向发展的特征。开发区和新城建设是南京市建设用地扩张的主要方式。区、县尺度的回归分析表明，人口增加、全球化是城镇工矿用地扩张的重要推手；经济的服务业化有利于土地集约利用，减少对用地的需求，这种影响在城区更大；在分权化竞争中，都市区政府具有更强的控制力。

高要地区特殊的地理环境与气候条件造成了历来严重的洪涝灾害。其历史洪水淹浸区和历史堤防范围等历史地理环境与该地区的“八卦”形态聚落分布存在着特殊的“同构”现象。通过图解分析与逻辑推理，解读了“同构关系”的内在成因：“八卦”形态是聚落防洪的最优形态；由于民国以前的高要地区区域防洪未完善，因此位于西江南岸缺乏堤防保护的洪涝区域内大量聚落采用了“八卦”形态的聚落被动防洪方式。高要地区“八卦”形态聚落分布与历代成堤区域的同构关系说明了区域防洪方略与聚落被动防洪方略互为补充、此消彼长的辩证关系。在区域防洪设施未完善的时代，聚落被动防洪方略作为防洪方略的重要补充，导致了聚落的特殊形态；而在区域防洪设施基本完善、有效保护聚落免受洪涝灾害影响的今天，聚落被动防洪方略的存在意义大为减弱，“八卦”形态逐渐瓦解改变。这是聚落形态演变的一个重要动因。区域防洪问题解决后，大量聚落不断地向低洼地区延伸，与当初的被动防洪方略已经互相矛盾。这种扩张是非理性、无序型的扩张。当前对聚落防灾的轻视心态，埋下了洪涝灾害的隐患。

为弥补健康男性儿童肺部呼气高峰流量参考值制定时忽略地理因素的影响，分析了健康男性儿童肺部呼气高峰流量参考值与地理因素的关系。收集中国各地健康男性儿童呼气高峰流量参考值，运用相关分析将健康男性儿童肺部呼气高峰流量参考值与选取的25项地理因素指标进行了研究，提取其中存在相关性的10项地理因素进行进一步分析。以空间自相关Moran’s指数分析数据，确定数据与空间及地理因素存在关系。用选定的10项指标进行BP人工神经网络与地理要素模拟分析。通过5层神经网络，选取含9个隐含层的1000次训练自学习建立模拟规则，用此规则模拟健康男性儿童呼气高峰流量参考值与地理环境的神经网络模型。运用ArcGIS地统计分析对数据进行分布检测，选取析取克里金法进行插值并输出参考值的地理分布图。研究表明神经网络预测与地统计插值可以很好的结合进行插值出图，分析出中国男性儿童肺部呼气高峰流量参考值与经度、海拔高度、年平均气温、年平均相对湿度、年平均风速、表土石砾含量、表土有机质含量、表土（粘土）阳离子交换量、表土（粉土）阳离子交换量、表土总可交换量存在关系。同时，分析了地理因素与医学指标间的关系，对其影响机制进行了讨论。

利用CCLM高分辨率区域气候模式RCP4.5情景预估数据与淮河流域1960-2005年日尺度气象观测资料，对比分析模式在试验期（1960-2005年）和预估期（2006-2040年）的模拟能力。结果表明：①试验期模式数据能较准确地模拟流域逐月平均温度时间变化特征，相关系数达0.99（通过95%置信度检验）；日均温空间分布特征相关系数达0.72；但在南部高海拔地区（安徽省霍山县和金寨县）精度不高；极端最高（低）气温的空间相关性达0.77（0.88）。②模式在试验期模拟的逐月平均降水量总体趋势与实测值变化一致，相关系数达0.63（通过95%置信度检验）；对干旱的模拟与观测数据存在一定误差，但整体趋势与其一致；年均降水量和极端强降水空间分布相关系数分别达0.90和0.93，模拟效果较好；整体上，模式对温度的模拟效果要好于降水模拟。③RCP4.5情景下，空间尺度上淮河流域未来温度和降水与观测期相比变幅小，时间尺度上年均降水量无显著变化，平均气温年际变化率约0.21℃/10a，极端高温持续增长，低温持续下降。

为分析中国区际间虚拟水流动格局的稳定性及为将来研究虚拟水流动格局维持机制提供理论依据，通过构建1999-2010年中国区际间主要农产品虚拟水流量关系矩阵，引入生态网络安全系统相关概念，构建虚拟水流动格局网络稳定性模型，结果表明：东北、黄淮海和长江中下游地区是中国虚拟水的主要调出区；其他区域是调入区；虚拟水流动格局网络系统的信道数目减少，信道容量逐年降低；系统聚合度和系统冗余度亦呈波动降低趋势；系统网络使用率呈现降低趋势；系统网络空闲率呈增加趋势；网络系统指标表明中国区际间主要农产品虚拟水流动形成的网络系统稳定性逐年降低。最后，提出建立粮食安全预警系统等5方面应对措施。

依据乡村转型度、“人口—土地—产业”乡村发展三要素的两两协调度及乡村协调度，定量刻画了山东省乡村转型发展类型，揭示了1990-2009年期间各转型发展类型的特征和时空分布格局。结果表明：①山东省乡村转型发展普遍存在5种类型，依次为：产业低速转型低度协调型、要素平稳转型较低协调型、产业转型趋近土地转型中度协调型、产业转型超越土地转型较高协调型与土地和产业加速转型高度协调型。②乡村转型度与乡村协调度随协调转型度的增加呈现出对称分布特点；乡村转型度与乡村协调度呈现出局部周期性变动、总体趋势增加的变化特征。③产业转型与土地转型表现出很高的协调性；人口转型与土地转型之间的协调性及人口转型与产业转型之间的协调性均随转型程度加深而同步上升。④山东省乡村转型发展时空格局表现为：“八五”时期，山东省乡村地区加速转型，以乡镇企业快速发展为该时期主要特征；“九五”时期乡村转型发展类型普遍向转型速度较低的类型转变；“十五”时期乡村转型发展速度呈现出中心地区较低、边缘地区较高的特点；“十一五”时期乡村转型发展呈现空间均质化的稳定转型态势。

通过构建三江平原垦区基础设施和城镇化评价指标体系，运用主成分分析法，建立垦区基础设施评价函数和城镇化评价函数，分析了垦区的基础设施和城镇化发展现状。结果显示，垦区的基础设施水平和城镇化水平自2000年起呈现波动上升趋势，并且二者的协调性不断提高，最终围绕平衡状态上下波动。为检验垦区基础设施建设对城镇化的影响，将研究区域划分为基础设施建设超前型和滞后型，并对两组样本的基础设施水平和城镇化水平进行回归分析，发现垦区的基础设施对城镇化有较大的推动作用，并且基础设施超前型区域的推动效果更强。最后从基础设施建设的角度提出促进三江平原垦区城镇化发展的具体对策。

针对区域层面城市扩张模拟研究的缺失，以快速城市化的广西西江经济带为案例区，构建了生态重要性和土地开发建设适宜性两种扩张情景；借助最小累积阻力模型对经济带内主要城市的扩张进行情景模拟，进而分析城市扩张对其形态和位序—规模特征的影响，揭示不同情境间的差异。结果表明，随着扩张强度增加，城市形态趋于紧凑和稳定，城市位序—规模发生变化。对比两种情景，生态重要性情境下，新增建设用地的分配相对均匀，首位城市发生变化，首位度明显下降，城市扩张方式多样，形态较为复杂、松散，内部各城市之间形状差异较大；土地开发建设适宜性情景下，大中城市扩张速度较快，首位城市保持不变，其首位度略有下降，城市扩张以外延式和填充式扩张为主，形态相对紧凑、规则，各城市间形状差异较小。研究认为基于生态重要性的城市扩张情景有利于减少重要生态空间占用、维护城市生态系统健康、合理调控城市体系结构，是一种更加可持续的扩张方式。

自上而下的人口分布模拟模型自动化程度较低，难以分析人口分布成因，且因精细尺度的人口样本较难获取而不太适用于高空间分辨率人口分布模拟。提出了一种基于多智能体模型和建筑物信息的高空间分辨率人口分布模拟模型。首先利用建筑物三维分布数据提取住宅建筑，构建智能体人口分布模拟模型的环境；然后基于统计、调研数据定义智能体属性，确定智能体居住选择行为规则；最后以泰日社区为例进行了居住人口分布仿真模拟。研究结果表明，基于建筑物信息的人口分布多智能体模型，可以获取每栋建筑物上的人口，改进了当前高分辨率人口模拟主要只模拟小区或者居委会人口的不足；多智能体模型具有较高的自动化程度，不仅能获得较好的模拟结果，而且可在一定程度上从微观机理解释宏观居住分布模式，是对传统统计模型的有益补充。

水资源如何能够得到长期和可持续的供应和利用，已成为全社会十分关注的重大问题。中国用水问题突出的是在北方地区。而北方地区依赖“开源”解决水问题已面临极限挑战。本文论证了中国北方地区未来进入用水微增长乃至零增长阶段的可能性和必要性。其主要依据是近年来的用水增长态势是进入稳定低增长阶段的前兆；农业用水量增长态势呈波动状态，效率有所提高；工业年耗水量在波动中有所下降；生活用水特别是城镇生活用水上升，但占全部用水的比重小。在政府管理和用水理念方面，需要在用水需求、用水观念、节水措施、制度建设上作出与时俱进的调整。

“5.12”汶川大地震触发了大量滑坡，给人民群众生命财产和社会经济发展造成了巨大损失。基于GIS空间分析方法，结合震前和震后的滑坡编目数据，对滑坡与坡度、坡向、高程、岩土类型、道路、河流和断裂带等7个孕灾环境因素的空间分布关系进行统计分析。结果表明：滑坡与孕灾环境因素的空间分布关系受地震的影响比较大。相比于震前，震后滑坡发生的优势坡度、优势岩土类型、优势距离缓冲区等均发生了很大的变化；并且坡向、距道路距离、距河流距离等因素对滑坡有明显地趋势性影响。

川滇黔接壤地区是中国自然灾害极易发区，高频度、高强度的自然灾害已经给该区域社会经济发展造成严重威胁。通过对川滇黔接壤地区主要自然灾害的实地调查和数据分析，构建地震、泥石流、崩塌滑坡、洪涝、干旱、冰雹和低温冷害等7个主要灾种的危险度评价指标体系和评价指标数据库，利用GIS空间分析功能获取研究区自然灾害危险度综合评价图。结果表明：川滇黔接壤地区自然灾害表现出“两线一区”的基本格局，即小江—安宁河深大断裂、金沙江沿线和乌蒙山区3个自然灾害高危险区。宏观地质构造和地貌形态是控制川滇黔接壤地区自然灾害分布格局的主要因素。高度危险和极度危险区威胁的国土总面积、总人口、GDP总量都占到研究区的一半以上，防灾减灾成为该地区发展中不可忽视的关键问题。研究也发现自然灾害对农村区域影响更加显著，因此在该地区社会经济发展和扶贫开发中，特别是乌蒙山区集中连片特困地区开发中要高度重视自然灾害的影响。

目前径流变化相关研究较少涉及径流的不同组分。利用湖南省澧水流域4个水文站点长序列观测资料，不仅分析了2007-2011年相对于1985年以前径流总量及其历时曲线的变化，也分析了地表径流和基流及其历时曲线的变化。与1985年以前比，流域年降雨量保持不变，最显著的变化为森林覆盖率的增加和大量水库的修建。这些人类活动没有造成年径流总量、年基流量和年地表径流量的显著变化，但在日时间尺度上对径流过程产生了重要影响。地表径流和地下径流对人类活动存在差异性响应，2007年以后地表径流在洪峰期流量变小而其他时段变大，而地下径流汇水受人类活动影响较小，基流流量除枯水期外与1985年以前基本一致。本文所揭示的规律可能在中国南方具有一定的代表性。

利用库车、沙雅、新和气象站1961-2010年的日均气温数据，揭示了气候变暖对渭干河-库车河三角洲绿洲棉花生产的影响。结果显示：①研究区近50a来气温均呈变暖趋势，春季气温升高1.75℃，夏季气温升高1.65℃，秋季气温升高2.05℃；棉花生长旺期5-9月的平均最低气温升高2.55℃，平均最高气温升高0.3℃；≥10℃积温升高361.1℃。②由于春季增温加快，秋季降温减缓，棉花播种期提早8 d，停止生长期推迟6 d，全生育期延长14 d；由于在生育期平均最低气温和≥10℃积温升高，使棉花生长发育期热量得到较大补偿，不良的灾害性气候条件降到最低，光合作用增强，光温资源匹配更加协调，使有效增加棉花的干物质积累，从而提高棉花单产，近50a来研究区的棉花光温生产潜力提高18.65%，实际产量提高437.38%。③研究区棉花平均光温生产潜力4238 kg/hm²，是平均实际产量的2.45倍。随着棉花栽培技术的不断改善、棉花高产优质品种的广泛应用、先进灌溉技术的大面积推广，棉花光温生产潜力能够实现的程度会越来越高。

基于遥感土地利用数据和全球潜在植被数据，确定了中国西南地区土地垦殖前森林植被可能的分布范围，并通过量化地形（海拔、坡度）和气候生产潜力（光照、温度、水分）与农林地分布间的关系，构建了土地宜垦性评估模型和历史森林面积网格化分配模型，重建了清代西南地区5个时点、分辨率为10 km×10 km的森林空间格局。结果表明：①本文设计的森林空间格局网格化重建方法具有一定的可行性，其结果能较好地反映森林变迁历史过程的基本特征；②西南地区森林覆被率从雍正二年（1724年）的54.7%下降至宣统三年（1911年）的27.8%，其减少地区主要分布在四川盆地、云南中南部以及贵州大部；③从网格占比的变化趋势看，1724-1911年，西南地区森林覆被率小于10%的网格占比上升了约31个百分点，而覆被率大于80%的网格占比则下降了约13个百分点。

栅格数字高程模型（DEM）固有的尺度特征给以栅格DEM为基本输入的数字地形分析带来各种尺度问题。对栅格数字地形分析中涉及的尺度进行梳理，以分辨率和分析窗口为重点，对栅格数字地形分析中的多尺度表达、尺度效应、适宜尺度选择、尺度转换等尺度问题及其相互关系进行阐述；分别介绍各类尺度问题的现有定量研究方法，尤其对尺度效应定量刻画和适宜尺度选择方法，根据不同方法计算定量指标所利用的信息类别进行分类归纳；最后讨论了其中有待进一步开展研究的几方面工作。

针对耕地非农转化过程中产生的一系列社会问题,采用参与性农户调查方法,对西部欠发达地区西宁市郊区5个样本村190户农户进行了随机入户调查。根据城市开发进程、到市区距离和种植类型等条件,将调查样本村分为近郊城区化农村、近郊农村和远郊农村,就农户对耕地非农转换的基本认知及耕地非农转换的经济、社会和环境价值感知进行分析。结果表明:耕地征用后农户能理性感知和判别耕地非农转换价值,并普遍认为失去耕地后生活费用增加、生活保障降低、收入来源和就业机会少;感知主要受耕地数量、区位条件、耕地开发阶段等因素的影响;处于不同区位条件的农户对耕地非农转换的价值感知存在差异性,城区化农户已逐渐适应城市生活,近郊农户的非农转换经济和社会感知压力最大,远郊农民也感知经济和生活保障压力,但更希望能通过打工增加收入。

针对耕地非农转化过程中产生的一系列社会问题,采用参与性农户调查方法,对西部欠发达地区西宁市郊区5个样本村190户农户进行了随机入户调查。根据城市开发进程、到市区距离和种植类型等条件,将调查样本村分为近郊城区化农村、近郊农村和远郊农村,就农户对耕地非农转换的基本认知及耕地非农转换的经济、社会和环境价值感知进行分析。结果表明:耕地征用后农户能理性感知和判别耕地非农转换价值,并普遍认为失去耕地后生活费用增加、生活保障降低、收入来源和就业机会少;感知主要受耕地数量、区位条件、耕地开发阶段等因素的影响;处于不同区位条件的农户对耕地非农转换的价值感知存在差异性,城区化农户已逐渐适应城市生活,近郊农户的非农转换经济和社会感知压力最大,远郊农民也感知经济和生活保障压力,但更希望能通过打工增加收入。