土地利用/土地覆盖变化是全球环境变化的主要因素之一。人类活动导致的土地利用/土地覆盖变化对区域生态变化乃至全球变化的影响及其反馈机制，是目前土地利用/土地覆盖研究的一个热点领域、难点问题。本文综合运用点源空间插值模型、数学统计模型、气候参数模型、基于过程的区域生态模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation，Soil and Atmosphem)及区域GIS空间分析方法，从探讨二十世纪九十年代的城镇扩展的时空格局入手，分析了中国4大主要城镇扩展区城镇扩展的时空格局及土地利用结构变化特征；选取全球变化研究中的重要环境因子-气候温度参数为例，研究了热岛效应对气象站点观测值影响的检测方法；基于城镇扩展过程，分析了气象站点气温观测数据对环境变化的响应；定量分析了土地利用变化特别是城镇扩展所导致的热岛效应对中国1960-2001年温度序列的影响，影响的程度与空间分布，以及对全国增温的贡献。利用1990-2000年三期土地利用1公里面积成分比数据及二期城镇动态变化1公里面积成分比数据，模拟了城镇动态变化对城镇扩展区气候参数的驱动作用，按照生态气候分区分析了1981-2000年模拟的城镇扩展因子驱动的区域气候参数变化的时空特征；利用基于过程的区域生态模型CEVSA和消除/未消除热岛效应影响的两套温度序列数据，定量分析了城镇扩展对区域初级生产力的影响。并选取长江三角洲地区作为典型例证，详尽地分析了城镇扩展模式对区域生态的影响。主要内容包括： 1.利用中国资源环境数据库中的1990、1995、2000年土地利用数据及1公里栅格土地利用面积成分比数据，选取城市数量、城市规模、城市用地面积与城镇非农人口数量、社会经济发展水平等指标，对我国东、中、西三大地带的城镇扩展的区域分异性进行了统计特征分析及空间分析，研究结果表明东部的综合指标水平最高，中部次之，西部最低。从城镇扩展速度分析，东部地区是中国城镇扩展最快的地区，1990-2000年10年间扩展率为64.14％，中部为22.62％，西部为13.24％。根据二十世纪九十年代中国土地利用动态变化区划数据，本文重点分析了以城镇扩展为主导土地利用变化类型的黄淮海、长江三角洲耕地一城镇转换区(4区)、四川瓮地耕地→城镇转换区(5区)、华中水域变动和城镇扩张区(8区)、东南沿海城镇扩张区(11区)4大区域土地利用结构及土地利用变化的区域特征，其中黄淮海、长江三角洲耕地→城镇转换区和四川盆地耕地→城镇转换区中旱地转换为城镇的面积比例最高，林地转换为城镇的面积比例较低。华中水域变动、城镇扩张区和东南沿海城镇扩张区中，水田、水域转换为城镇的面积比例高，水田转换为城镇的面积的比例比旱地转换为城镇的面积的比例大，区域植被覆盖率高。80年代末-2000年期间，4个城镇扩展区城镇扩展速度最快的为四川盆地耕地→城镇转换区，其次为东南沿海城镇扩张区，黄淮海、长江三角洲耕地→城镇转换区和华中水域变动和城镇扩张区紧随其后。变化的总量最多的是黄淮海、长江三角洲耕地-城镇转换区，占全国城镇扩展面积的62％，其次是东南沿海城镇扩张区，占全国城镇扩展面积的11％。四川盆地耕地→城镇转换区和华中水域变动和城镇扩张区分别占5％和3％。 2.发展了一个新的区域尺度的估算热岛效应对城市观测气温的影响的方法：即以背景气温来代替城市郊区站点的气温，以城市/城市背景气温对的差值来监测城市热岛效应的方法。城市背景气温采用一种基于THORTON(1997)气温空间插值算法的改进算法来估计。基于此方法，探测大区域内城市热岛效应对城市气象站点温度的影响的空间分布及强度变化，研究表明，此方法对利用气象站点分布广，城市/郊区站点对少的气温数据集分析、探测大区域内城市热岛效应对城市气象站点温度的影响是可行的。1990-2000年期间气象观测站点受城市热岛效应影响的强度和空间分布都呈现季节趋势，冬季和秋季强、广，春季和夏季弱、少，热岛强度变化在0.6℃-1.1℃之间。基于以上方法制作了未消除/消除热岛效应的1960-2001年年均温度空间序列数据，其空间的线性倾向值的差值与80年代-2000年城镇扩展有着很好的空间相关性，栅格平均的热岛效应对所分布地区的平均增温贡献为0.02℃/10年-0.06℃/10年。 3．根据遥感的原理分析了归一化的地表辐射温度T<*>、地表蒸腾/土壤湿度比参数ET/R<,n>及植被覆盖度F<,r>三个参数与区域气候变化之间的关系，并进一步根据以上原理，利用1990-2000年三期土地利用动态1公里面积成分比数据及二期城镇动态变化1公里面积成分比数据，模拟了城镇动态变化对城镇扩展区气候参数ST<*>，SET/R<,n>和SF<,r>(分别对应r、：ET/R<,n>和F<,r>)的驱动作用。就全国的生态气候分区和土地利用分区，对模拟的气候变量对土地利用变化的响应的空间格局进行了分析，结果表明，1990-2000年全国城镇扩展对区域气候变化的影响作用有地表土壤水分蒸发蒸散总量增加，归一化地表辐射温度升高的类型(1型)、变冷湿(2型)和变暖干(4型)三种类型并存，结合分析区域实测气温1960-2001年的线性变化倾向值数据，研究结果表明，除青藏高原区以外，其他区域中，城镇扩展对区域气候变化的影响作用为变暖干类型的空间区域具有较高的平均增温值。其次是城镇扩展对区域气候变化的影响作用为：地表土壤水分蒸发蒸散总量增加，归一化地表辐射温度升高的类型，最后为影响作用是变冷湿的类型。模拟的城镇扩展对区域气候变化的影响作用表现了与实测气温变化趋势的一致性。 4.以实证的方法，研究了现代城镇扩展过程对气象站点气温观测值的影响，随着气象站点的“进城”过程，气温观测数据与背景温度的差值表现出了升高的过程。现代城镇扩展过程不仅对城市气象站点的气温观测值有影响，对一定范围(如500米的空间缓冲区域)的非城市站点的气温观测值也有一定的影响，但影响的程度不大。现代城镇扩展过程对温度序列产生的影响直接影响到区域生态系统参数一净初级生产力NPP的计算精度。利用基于过程的区域生态模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation，Soil and Atmosphere)模式，估算了基于未消除/消除热岛效应的1981-2000年年均温度空间序列数据的中国区域NPPl981-2000年的空间分布及差值空间分布，研究结果表明：由于城镇扩展导致的热岛效应引起的温度变化对NPP的影响呈现明显的区域分异性；对西部地区如新疆南部地区，青藏高原地区(藏东南除外)以及新疆的东部与内蒙交界地区NPP几乎不产生影响。温度变化导致NPP下降的地区主要分布在华中区北部界限以北、纬度在30度以北的以农田、草地生态系统为主的地区，导致NPP增加的区域主要分布在华中、华东和华南地区，东北地区，及内蒙中部区域。这些地区是我国重要的林区西南林区和东北林区所在地，是NPP的中高值分布区。温度变化在0.1-0.4℃范围时，NPP相对应的波动范围-6-5 g cm<-2>a<-1>。最后选取长江三角洲地区作为城镇扩展对区域生态影响的典型例证区，对此地区城镇体系发展与城镇建设用地扩展的时间特征、空间格局进行了详细的分析，指出长江三角洲地区城镇用地呈急剧扩张状况，典型的植被景观转变为城郊混合景观类型，扩展的城镇居民点及建设用地中由农田转换为城镇的面积约占97％、由林地转换为城镇的面积约占2％、由其他类型转换为城镇的面积约占1％。扩张方式呈现出多种模式；城镇扩展过程增强了区域的热岛效应强度及空间分布。