随着城市化的快速发展,城市环境质量与社会经济发展的矛盾越来越尖锐,具体表现为耕地面积减少、生态负重增加、安全问题频发等。在对城市空间扩张特征和由此因此的负面效应分析的基础上,基于区域综合安全格局建构城市空间扩张的生态本底,基于多准则判断元胞自动机模型模拟自组织下的城市空间扩张态势,通过综合景观安全格局与城市自组织空间扩张格局的叠加分析,划定城市空间增长边界与城市空间管制分区,以期达到保护区域内景观安全和控制城市无序蔓延目的,这对于城市的发展建设具有一定的控制引导作用。研究的主要内容和成果包括:(1)城市空间发展特征分析通过对西安市的自然环境状况和社会经济状况分析,发现西安市的社会经济都处于快速发展时期;在此基础上,从城市空间扩张规模、扩张强度和扩张方向进行解析,可以看出西安市主城区城市空间扩张的强度和规模不断加快,城市呈现出“蔓延式”扩张的特征,并提出城市人口增加、经济发展、技术进步、道路交通建设、政府政策等是城市空间扩张动力因素;随着城市化和城市空间扩张的不断加剧,导致城市出现了耕地面积不断减少、生态环境不断恶化、城市安全问题频发等多种生态安全问题。(2)区域景观安全格局的构建保护重要景观要素安全是维持西安市城市发展的生态底线。在对景观安全格局内涵解析的基础上,选择对西安市城市建设发展具有重要影响的景观要素(综合水、地质灾害、文化遗产和游憩娱乐等),分别构建单一景观要素不同级别的景观安全格局。进而,基于GIS将上述各单一要素的景观格局进行叠加,构建包括“最优格局”和“最低保障格局”的区域综合景观安全格局,作为城市空间扩张模拟的生态本底,为城市空间增长边界的划定提供依据。西安市的综合景观安全格局的特征表现为:具有基质—廊道—板块的基本属性;以“最低保障格局”和景观影响较小区域为主,“最优格局”仅为补充;不同级别安全格局之间呈现相互渗透的特征。(3)基于CA模型的城市建设用地扩张模拟基于多准则判断元胞自动机模型,将城市建设用地总量作为元胞总量,同时通过现状城市不同时期发展情景的比对分析,明确城市空间扩张约束因素及其作用强度与机理。然后,基于GeoSOS模型模拟西安城市建设用地在自组织情况下的空间扩张情景格局,可以看出西安城市建设用地不断向外蔓延,景观安全受到威胁;中心城市增长速度大于边缘地区的增长速度,并且南部地区的扩张强度大于北部地区。(4)城市增长边界与建设用地管制分区划定借用GIS分析工具,将综合景观安全格局与城市自组织空间扩张格局进行叠加,探讨可能出现的九种情景。在“最优格局”和“最低保障格局”的作用下形成城市空间扩张的不同发展情景模式,通过对城市空间扩张必要的修正,同时考虑基本农田的保护,划定城市空间增长边界。在此基础上,结合不同级别的区域综合安全格局,明晰建设用地空间管制分区,并提出相应的管制措施。