20世纪60年代后,城市蔓延逐渐成为困扰西方国家城市可持续发展的重大问题。近二十年来,伴随着城市的高速发展,我国城市蔓延问题也日益严重。然而,目前该问题还未能受到国内学术界的足够重视,国内城市蔓延的相关研究尚处于起步阶段。因此,系统开展中国城市蔓延研究,不仅可以从理论方法上促进大尺度地区城市蔓延研究的发展,而且能在应用实践中为促进中国城市可持续发展提供参考帮助,具有重要的理论研究意义和实际应用价值。　　本文以DMSP/OLS稳定夜间灯光数据为核心并综合利用其它多源数据,系统开展了中国近二十年城市蔓延研究。具体研究内容主要包括以下六个方面:(1)基于当前国内外相关研究进展,初步从理论上提出了大尺度地区城市蔓延研究框架(第一章);(2)基于DMSP/OLS夜间灯光数据,发展了一套在大尺度地区提取城市用地信息的新方法(第二章);(3)从DMSP/OLS稳定夜间灯光数据中获取了中国1992-2008逐年城市用地信息,认识和理解了中国城市用地扩展过程(第三章):(4)从城市蔓延状态的普适性特征出发,复合DMSP/OLS稳定夜间灯光数据和统计数据,首次在国家尺度上监测了中国2008年城市蔓延状态(第四章):(5)从城市蔓延过程的普适性特征出发,复合DMSP/OLS夜间灯光数据和统计数据,发展了一套能够及时、快速、连续监测大尺度地区城市蔓延过程的新方法,进而基于该方法,首次在国家尺度上监测了中国1992-2008年城市蔓延过程(第五章);(6)结合中国城市蔓延状态与过程监测结果,从社会经济发展的角度出发,定量探析了中国城市蔓延机理(第六章)。　　论文以“信息获取-状态监测-过程监测-机理分析”为主线,以DMSP/OLS夜间灯光数据为核心并复合社会经济统计数据,发展和建立了在大尺度地区系统性开展城市蔓延研究的一整套方法。其中:　　(1)基于DMSP/OLS夜间灯光数据发展的城市用地信息提取新方法,能够快速、有效地提取大尺度地区城市用地信息。发展的分层阈值法有效弥补了原有基于DMSP/OLS夜间灯光数据提取城市用地信息的数量比较法在行政单元个数较多时效率低下的不足,其效率是原方法的N/63倍(N为行政单元个数,N越大,效率提高越明显);发展的分层SVM方法有效弥补了原有基于DMSP/OLS夜间灯光数据提取城市用地信息的SVM图像分类法忽略城市发展区域差异的不足,能够有效提高城市用地信息提取精度,总精度由0.81提高到了0.90,Kappa由0.52提高到了0.69。　　(2)基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城市蔓延状态监测方法,能够及时、有效地监测大尺度地区城市蔓延状态。方法的基本思路是复合DMSP/OLS夜间灯光数据和统计数据,在准确获取区域城市信息的基础上,引入城市蔓延状态指数,通过横向对比区域同一时期不同城市的蔓延状态指数,监测并分析特定时期区域城市蔓延状态特征。其优势在于,能够及时、有效地监测大尺度地区城市蔓延状态:方法的关键在于大尺度地区城市蔓延状态信息的准确获取以及遥感信息与统计信息的有效复合。　　(3)基于DMSP/OLS夜间灯光数据发展的城市蔓延过程监测新方法,能够及时、快速、连续地监测大尺度地区城市蔓延过程。方法的基本思路是:首先,基于城市蔓延本质特征定义大尺度地区城市蔓延过程指数;然后,复合长时间序列DMSP/OLS夜间灯光数据和统计数据,基于城市蔓延过程指数,快速获取区域长时间序列城市蔓延过程连续信息;最后,利用线性趋势法,定量分析时间序列城市蔓延信息的动态变化过程。其优势在于,不仅能够及时、快速地提供城市蔓延空间信息,还能基于长时间序列逐年城市蔓延过程信息,有效连续监测城市蔓延过程的变化趋势,具有一定的推广应用价值。方法的关键在于长时间序列城市蔓延过程信息的快速、有效获取以及遥感信息与统计信息的有效复合。　　(4)基于相关分析和回归分析的城市蔓延机理研究方法,能够定量探讨社会经济发展状况对大尺度地区城市蔓延的影响。方法的基本思路是,在根据城市蔓延状态与过程监测结果确定城市蔓延机理研究的城市样本之后,构建城市蔓延影响因子体系,筛选显著相关的影响因子并定量分析各因子对城市蔓延的驱动作用。方法的优势在于能够定量探讨社会经济发展状况对大尺度地区城市蔓延的影响。　　基于发展的大尺度地区城市蔓延研究方法,利用1992-2008逐年DMSP/OLS夜间灯光数据和统计数据,论文系统研究了中国1992-2008年城市蔓延状态、过程与机理。结果表明,中国1992-2008年总体上经历了较为严重的城市蔓延过程,蔓延热点区域主要是我国西部内陆经济区中非农人口在50万以下、人均GDP在30000元以下、产业格局为“二三一”的城市,职工平均工资和市辖区人口密度的变化是影响城市蔓延的主要因素。具体认识和发现如下:(1)从用地上看,中国1992-2008年经历了大规模、快速的城市用地扩展过程,城市用地重心总体上在向西南方向移动;(2)从蔓延状态上看,中国2008年共有150个、占总城市个数45.73％的地级城市处于蔓延状态,且蔓延较严重的城市主要是我国西部的、非农人口在50万以下、GDP在500亿以下、产业格局为“二三一”的城市;(3)从蔓延过程上看,中国1992-2008年共有94个、占总城市个数27.73％的城市的蔓延过程具有显著变化趋势,共有25个、占蔓延过程变化显著城市总个数26.60％的城市的蔓延过程呈显著加剧趋势,蔓延过程呈显著加剧趋势的城市主要是我国内陆经济区中2009年非农人口在200万以下、人均GDP在30000元以下、产业格局为“二三一”的城市;(4)从蔓延机理上看,职工平均工资的增长对城市蔓延具有显著的正向拉动作用,市辖区人口密度的增大对城市蔓延具有负向驱动作用。