西北城镇是我国生态环境脆弱性的敏感地区,探究西北城镇发展与环境脆弱化系统间的涨落过程,可以为该区域城镇管理方面提供有效的发展建议,同时乌-昌-五绿洲城镇发展与绿洲环境脆弱化系统之间存在着大量且复杂的互相制约的非线性影响机制,研究这种机制可以有效的了解乌-昌-五城镇系统运行发展的内在驱动力。本文以乌鲁木齐市、昌吉市、五家渠市为例,运用RS/GIS技术、利用Landsat系列卫星影响对此区域进行地被覆盖提取,同时利用多波段运算对该地区2005年-2015年的生态环境指数进行分级,同时结合城市年鉴数据和指标标准值对城镇进行了脆弱性评估,结果表明:1、乌昌五区域耕地面积持续减少(10-15年下降3.27%),裸地面积减少(37%下降至30%),建成区面积增加(5.38%上升至9.42%),沙地、盐碱地面积增加,林地/草地面积增加。2、乌昌五地区整体环境质量变化呈现向居中分布趋势,即随时间劣度评价及优秀评价都逐渐降低,中度评价、良度评价逐渐增长。良度评价由16.8%增长至31.4%,中度评价由37.9%增长至51.9%,优度评价由23.5%下降至12.2%。3、2005年至2015年乌昌五生态环境脆弱性演变特征为:05-07年为下降阶段,07-08年为上升阶段,08-15年为下降阶段。综合表明当地政府充分重视城镇环境工作,对城市环境及设施等建设做出了突出表现。本文在对原始数据的涨落过程探讨后又对高层次构成系统进行了多元时空马尔科夫涨落分析,得到各个子系统2005年-2015年间变化的涨落过程,根据调研及城镇运行报告等相关资料得出系统数据涨落变化的背后原因,让管理者充分了解此区域城镇发展运行规律。本文利用系统动力学Vensim软件对城镇发展系统及绿洲环境脆弱化系统进行建模仿真模拟,根据模拟数值分析观测城镇数据变化,并通过调节系统内不同影响因子(科技要素、环境要素等)观测对其它系统影响的数值变化概率分布,通过分析得到该区域城镇系统之间各个子系统的非线性反馈机制,证明城镇之间各个系统影响关系并不仅仅呈现简单的线性变化,而是由多种因素影响的非线性反馈变化,且给出在不同的影响要素偏重的情况下(即政府偏重不同要素发展),城镇发展运行的差异性。阐述绿洲城镇发展的自组织过程,即从原始生态到原始绿洲的演变;绿洲系统到绿洲城市系统的跃迁;绿洲复合系统的复杂性增长三个阶段,并指出城镇系统具有自组织临界性。借用控制科学理论思想解释城镇系统的脆性特征,并给出范德波尔方程及洛伦兹方程在两个系统同步过程中的脆性应用,提出脆性理论对城镇发展控制方面的应用前景。