城市化从多个方面影响生态系统的组成、结构和功能,以至区域性景观过程,并形成特定的城市景观格局。利用景观格局分析的方法研究城市景观的时空动态变化是理解城市化进程及其驱动机制的重要手段。通过研究对城市增长模式的量化研究以及对城市增长的热点区域的提取,有助于我们更加直观的理解城市增长的具体过程;通过景观格局及其梯度特征的变化研究,有助于发掘景观变化的潜在规律,解释景观格局与生态过程相互作用的机理。随着山东省社会经济的快速发展,济南市的城市化水平有了显著的提高,土地利用格局发生了巨大改变。作为中国城市化进程中典型的内陆城市,济南的城市化和土地利用变化有其代表性。以济南市为研究对象,在多源多时相遥感数据的支持下,利用空间分析的方法定量化地研究了快速城市化背景下济南市的城市增长模式变化以及城市增长的热点区域的变化特征;之后采用梯度分析的方法对济南市城市景观梯度格局及其变化过程进行了研究。主要研究结论如下:(1)1987～2008年期间济南市的城市化进程表现出加速发展的趋势。景观指数和不同增长类型斑块的数量和空间分布的变化结果揭示了济南市的城市增长过程符合“扩散—聚集”的相变过程。首先向外大量扩散并伴有许多新生斑块的生成,然后继续外延同时向内填充,使得整个城市景观趋于紧凑,填充空间逐渐变小,之后主要增长方式再次变成向外扩散。(2)在三个时期内,82%以上的城市新增面积发生在距离增长起始时期城市边缘1.6km的范围内,并且随着与城市边缘距离的增加都表现出负指数衰减的趋势,因此距离增长起始时期城市边缘1.6km之内的区域可以看作是城市增长的热点区域。并且,城市增长的热点区域表现出随着与城市中心距离增加而波状外移的变化特征。(3)通过对城市增长过程及模式的对比分析,结果表明,社会经济条件会在时间上较大程度的影响城市增长的相变过程。同时,自然地理条件则会在空间上对城市增长的模式产生着影响。(4)济南市的城市扩展导致城市的边缘以及城乡结合区域的景观发生剧烈的变化,景观破碎化程度升高,斑块也愈加分散和不规则。同时,在时间尺度上,这些景观变化剧烈的区域有向样带的两端逐步移动的趋势。(5)通过对两条样带的景观梯度特征进行对比发现,南北样带的景观特征变化无论在类型层次上还是景观层次上都与东西样带类似。但由于地形因素对城市扩展产生巨大的限制作用,因而南北样带景观梯度的变化虽然与东西样带具有相类似的趋势,但没有东西样带那么复杂和剧烈;同时,城乡结合区域和城市的边缘随时间推移而向样带两端移动的趋势也不是很明显。(6)从空间尺度上来看,景观指数的梯度特征变化表明城市增长相变的时间进程具有空间依赖性,通常距离前期城市边缘较近的区域会较早的完成由扩散到聚集的相变过程,距离越远的区域则会越晚的完成从扩散到聚集的转变。研究表明,城市增长模式、热点区域的变化以及景观梯度特征变化可以较为全面的揭示快速城市化进程中的城市景观的内在变化规律,为监测城市土地利用变化及未来城市景观的可持续性发展提供决策依据。