对城市空间扩展以及城市景观格局时空规律的研究，能够为城市规划与发展提供决策依据。本文选择了上海作为研究区域，以地学信息图谱、景观生态学以及遥感与地理信息系统等理论与方法作为支撑，建立了城市景观信息图谱的理论与方法体系，研究了自上世纪80年代末至2003年期间，快速城市化过程中的城市空间扩展规律，城市绿地景观、城市热力景观以及高层建筑景观等单要素景观的格局与过程。以城市景观综合表征的城市热力景观作为突破口，研究了若干单因子景观要素对热力景观格局的影响机制。最后，开发了城市景观信息图谱模型系统。本文的研究具有理论与实践的双重意义，一方面为城市景观的研究提供了新的视角，丰富了地学信息图谱的理论与方法；另一方面，所建立的城市景观信息图谱模型系统，为揭示、分析城市空间扩展、城市景观格局、过程等提供了比较理想的平台。 论文第一章论述了城市景观信息图谱的研究背景以及国内外的研究进展，发现目前对城市景观的研究大多以景观生态学的理论与方法为主，运用地学信息图谱的理论与方法研究城市景观的并不多见。最后，提出了城市景观信息图谱及其模型系统研究的基本目标、内容与研究流程。 论文第二章总结了城市景观信息图谱的各种理论和方法基础，认为，城市景观信息图谱及其模型系统研究的目的在于：(1)运用地学信息图谱的理论和方法，以遥感影像为主要数据源，根据城市景观图谱以及模型系统的分析结果，客观、及时地揭示城市空间扩展以及城市景观格局特征；(2)对城市空间扩展、城市景观变迁以及城市开发的速度、规模能够有效地调控；(3)为城市发展、城市管理以及解决城市生态与环境问题提供决策依据。 论文第三章以三个时相的TM遥感图像数据为基础，设计了四条剖面线，运用NDVI指数对建成区、绿化、水系等主要城市景观进行分类与提取，分析了在八个空间单元中城市建成区的扩展以及空间差异，建立了从1989～2003年来城市空间的扩展图谱。最后，基于2003年航空影像，从微观上揭示了上海市城市空间扩展对于城市内部景观结构的影响，研究发现：(1)城市建成区的面积逐年快速增加；建成区的扩展呈各向异性，而且扩展速度越来越快，城市空间扩展形成了明显的轴线；(2)在城市体系结构内部，工业景观、交通景观、正在建设景观以及农业景观的斑块面积最大；在斑块数量上以居住景观为主，而绿地景观布局则处于从属地位；(3)从市中心到外环线以外，景观破碎度呈现“大—小—大”的趋势，内外环线之间这个环状区域内的景观多样性指数最大，而均匀度指数、优势度指数以及破碎度指数最低；(4)城市空间结构的圈层特征明显，内环线以