“城市化”是中国经济和社会发展的必要趋势,也是发展的重要战略方向。据国家统计局公布的最新数据显示:2017年末中国的城市化率水平为58.52%且未来仍将快速增长。“城市化”的空间表现特征为建成区面积增大,城市空间向外扩张。本文为研究大城市建成区空间扩展及演化特征,以北京市作为研究区。北京作为我国的首都,研究北京市建成区演化、空间扩展特征,对于合理利用土地资源,避免空间无序蔓延扩张,解决城市化过程中的“大城市病”有重要意义。本文利用跨度27年、四个时段的Landsat/OLI遥感影像数据以及夜间灯光数据,使用ENVI、GIS空间分析技术获取北京市主要建成区的空间范围,通过利用景观格局中的多种指标对北京市建成区形态演变特征进行具体定量分析,定量化研究建成区空间形态扩张时空规律。以期研究结果为城市未来发展更加科学、可持续提供新思路。本文的主要研究内容以及研究成果包括:1.研究城乡过渡带特征,确定研究区城市边界界定方法,进行建成区多边形提取。应用ENVI5.3软件对1990年、2000年、2010年、2017年的遥感影像进行预处理,消除大气对像元灰度值的影响。通过NDVI、NDBI、MNDWI三种指数来提取研究的植被、建筑(不透水表面)、水体等三类土地覆盖信息,并与不透水表面聚集数据在ArcGIS10.3中图层叠加,人机交互目视解析,提取北京市城市边界;利用logarithmic transformation变换对夜间灯光数据进行数据处理,获得较为稳定且容易区分建成区与非建成区的辐射亮度值分布,通过周长-突变检验法获取合适阈值,划分基于夜间遥感影像的城市建成区范围;最后采用基于基于NSCT模型的WAM法融合两种数据源提取的北京市城市边界。2.建成区空间形态测度计算量化分析城市形态时空演变规律。运用ArcGIS软件、Fragstats软件中分析了 BCI指数(形状指数)、LSI指数(紧凑度指数)、城市重心转移、扩张速度与扩张强度、分维扩张等。在27年城市发展过程中,北京市主城区建成区的紧凑度逐年减小,城市的形态趋于涣散;形状指数变化表现多样性,说明北京市城市形状趋于复杂化、趋于多元化发展;在重心转移方面,北京市城市重心在27年间整体上呈现向东移动趋势;城市扩张速度方面,1990-2017年的年均扩张速度先增加后减小;从扩张强度来看,1990-2000年北京市属于较快扩张阶段,2000-2010年北京市属于快速扩张阶段,2010-2017年北京市为缓慢扩张阶段;从分维扩张方向来看,1990-2000年间,年均扩张速度与扩张强度数值均明显较大时是SW、ES方位,2000-2010年NE方位的年均扩张强度数值在所有方位年均扩张强度数值中最大,故使得2010年建成区重心向东北迁移,出现“强势东进北上”扩张现象;2010-2017年扩张以NE、SW方向最为明显,年均扩张速度与扩张强度数值均大于其他方位的数值,但由于这两个方位方向相反,2017年建成区重心前移方向为东。