历史文化名镇,与历史文化名城、名村及传统村落等一起,是我国极其珍贵的历史文化遗产。秦岭山地历史文化名镇在旅游业带动下,随着镇区空间扩张,及人民生活条件改善需求增加,其文化保护与经济发展之间的矛盾日益突出。以分布在秦岭山地陕西、甘肃、湖北及河南等四省的18个历史文化名镇为研究对象,通过实地调研与测试,发现秦岭山地历史文化名镇普遍存在着核心文化遗产退化、街巷空间物理环境较差、空间尺度不能满足现代生活需要、镇区空间无序扩张破坏自然生态环境等问题。以陕西省柞水县凤凰镇国家级历史文化名镇为典型样本,研究了空间演变机理、空间拓展预测、街巷物理环境提升、街巷合理尺度及延展模式的重点问题。通过调查及资料分析汇总,秦岭山地历史文化名镇的发展演变过程可划分为发展期、繁荣期、萧条期和复兴期,并具有渐进演变、离散演变、竖向演变和多元演变等特征。而交界区气候、河谷型山地、闭塞的交通、迁移的人口、多元化生活、山林式经济和社会政策更新等因素影响着不同时代的兴衰更替。秦岭山地历史文化名镇的形成演进、空间增长、历史记忆,以及通过影响因素的改变而调整空间的增长等特征,与树木年轮的增长和特征有极大的相似性,具有“类年轮演变机理”,可由“核—形--度”的特征要素描述,“核”即文化遗存、“形”即空间形态、“度”即空间量度。并提炼出秦岭山地历史文化名镇具有集中式演变、条带式演变和分散式演变等发展模式。以ArcGIS10.2为软件平台,进行土地适宜性评价,确定了高程、坡度、河流、交通、建成区及古街区等6个评价指标,得出了建设用地的土地适宜性分区图。以ArcGIS10.2与GeoSOS为软件平台,应用神经网络元胞自动机(ANN-CA)方法,模拟了不同年代的土地利用和镇区空间发展预测,为镇区未来发展合理确定生态红线、农田保护线及城市建设用地边界线三线的控制和划定,提供科学合理的方法。应用决策树元胞自动机(DT-CA)生成的决策树提取出凤凰镇用地转换的四种规则,由此可直观掌握一定历史时段的空间演变规律。通过该方法预测秦岭山地历史文化名镇空间拓展的形态与规模,为国土空间规划提供了新的方法。应用Autodesk Simulation CFD进行了街巷风环境模拟,以历史传统街巷宽高比D/H为0.4~1.5为基准尺度,通过改变不同初始风速条件下建筑高度与街道宽度,得出在街道两侧建筑高度在9~18m,对应宽度在9~15m时,D/H<1的情况下,街道可拥有舒适的风环境。应用众智日照分析软件对街巷日照环境模拟,以大寒日累计日照2小时为标准,通过改变南侧建筑高度条件下确定满足北侧建筑日照的街巷宽度,得出街道南侧建筑高度为H≤D/1.40。综合得出满足舒适物理环境的新建街巷宽高比宜为D/H=0.6~1.0。应用空间发展理论、环境心理学理论等,从不同人群的需求分析出发,通过对街巷空间特征的解构,提炼出“功能、结构、尺度、节点、界面”等街巷延展构成要素。进而在分析发展趋势及动力机制的基础上,结合秦岭山地的空间演变特点及地理特征,分别从街巷延展特征、保护区划分和功能布局三方面,提出了“类圈层模式、主轴向模式和多组团模式”等街巷延展模式。并从道路分级、延续格局、传承文化、保护界面等方面提出了街巷空间营造方法,为历史街巷保护与镇区建设提供了新的策略。