地学信息图谱是图谱在地学研究中的应用与发展，它通过遥感、计算机制图、地理信息系统、数字地球的大量数字信息，经过图形思维与抽象概括，并以计算机多维与动态可视化技术，显示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段与方法。同时这种空间图形谱系经过空间模型与地学认知的深入分析，可进行推理、反演与预测，形成对事物和现象更深层次的认识，从而总结出科学规律。城市空间扩展研究是目前城市研究的热点之一，城市扩展最直接的表现为城市规模不断扩大，通过对城市扩展机制的探索，可以直观地分析、追踪城市扩展的空间动态特征，掌握城市扩展的规律。以多源遥感影像为主要信息源、地理信息系统为技术支持，运用地学信息图谱的若干理论与方法，建立一系列多维可视化的城市空间扩展图谱，是城市扩展研究中非常重要的手段。通过这些图谱能够在不同的空间尺度上研究城市的时空分布特征，动态分析城市的生长、集聚与扩散的过程，对城市的时空演变过程进行分析和研究，揭示城市扩展的规律，为城市规划、城市发展提供决策依据。本文在剖析了地学信息图谱的概念与分析方法的基础上，以西安市的城市建成区为研究对象，使用西安多时相遥感影像以及历史图件、各个时期统计资料等若干相关专题数据，以地理信息系统为技术支持，运用地学信息图谱的若干理论与方法，建立了反映西安市建成区近70年来城市扩展变化的一系列地学信息图谱。并利用这一系列地学信息图谱，研究了城市建成区在不同阶段、不同方向、不同空间单元上的空间格局和扩展规律。具体是从地理信息系统的空间分析方面入手，运用空间扩展速率、扩展贡献率、扩展强度指数等指标，建立城市发展过程中的一系列扩展图谱。并运用这些图谱来展示城市发展过程中，城市在空间上、方向上演变规律，以及城市扩展方向、扩展速度、扩展距离、扩展强度，以此来认识和理解一个城市扩展和发展的历程。最后分析了西安市1930年至2002年的近70年的时段内城市的空间扩展状况、特点，及其驱动力因素。研究表明：1、遥感影像和数据是现代地理信息的重要来源之一，它已经越来越多的用于城市研究。本文探索了NDBI法、监督分类法、人机交互目视解译法三种方法来分析和提取城市建成区的时空信息；在探索NDBI法时构建了空间模型，并用这个模型对各个波段的遥感影像进行统计分析和波段间的计算；而监督分类法和人机交互目视解译法都是传统的方法。这里综合运用这三种方法，力求准确地提取目标区的建成区信息。2、地理信息系统的一个重要部分就是数据，整个地理信息系统都是围绕空间数据的采集、加工、存储、分析和表现来展开的。本文的地理空间数据格式采用文件方式存储，即使用第二代空间数据格式，统一存储为SHP格式的文件；其它数据如统计数据，则存储为XLS格式；扫描图件存储为GeoTiff格式。实现了空间数据在多种软件中的共享和使用。3、地理信息系统具有强大的空间分析功能，因此可将由遥感提取出来的建成区信息和各个时期的历史数据，集成到地理信息系统中进行图谱研究。根据城市建成区的时空数据，在地理信息系统中利用时空数据存储的方式，以及运用叠加分析、缓冲区分析等方法，制成了一系列的地学信息图谱。这样就为西安城市扩展的时空特征分析提供了强有力的技术支持。4、本文建立了：西安建成区扩展状况图谱、西安城市扩展贡献率图谱、城市扩展强度分级图谱、扩展强度分布状况图谱、最大扩展强度距离图谱。并以这些图谱来展示、揭示在城市发展过程中城市建成区在空间上、方向上演变规律和扩展方向、扩展速度、扩展距离、扩展强度等指标，以此来认识和理解一个城市扩展和发展的历程。由此分析了西安市1930年至2002年的近七十年的城市空间扩展的状况和特征。5、城市空间的扩展实质上是城市在城市发展内外动力作用下的空间移动。促使城市空间扩展的内外部动力主要有：人口因素、经济总量的增长、政策法规与城市规划的引导、自然地理环境的制约、交通因素的影响等等。这些政治、社会、经济、环境等方面的众多因素其实是不可分割的，正是它们的合力形成了目前西安城市空间的扩展。