城市化过程是改革开放以来我国经济、社会发展的重要表现形式。大量人口由农村进入城市,使城镇人口不断增长,城镇建设用地不断扩张。过快城市化致使城镇建设用地呈粗放式蔓延,土地效用得不到提升,土地资源大规模浪费。同时,城镇建设用地的盲目扩张导致耕地被挤占,耕地面积占比不断下降,粮食安全难以得到保障;生态用地受到破坏,生态环境承载力下降。因此,必须通过划定城镇开发边界的手段引导城镇空间有序扩张,提高未来城镇建设用地效用,防止城镇建设带来生态问题和粮食安全问题。本文以灵丘县为研究区,从城镇扩张的数量特征和形态特征两个方面,探究城镇建设用地扩张机理;运用地理探测器对城镇扩张驱动因子进行定量分析;采用数学方法确定未来城镇扩张规模;以生态保护和耕地保护为目的,进行生态保护重要性评价和城镇建设适宜性评价,识别城镇建设限制区;基于FLUS模型模拟2018-2030年土地利用变化,并划定城镇开发边界线,对灵丘县未来的城镇发展提出切实可行的建议。研究主要结论如下:(1)从1980年至2018年,灵丘县中心城区建设用地面积不断增长,在整个研究期呈先快后慢的规律,空间上形态逐渐趋于规则化,城镇用地重心向北部移动明显。由地理探测器对驱动因子影响力分析,对中心城区扩张影响力较大的8个因子分别为:距城镇中心距离、距综合医院距离、路网密度、距中学距离、距小学距离、距风景名胜距离、距交通枢纽距离、距耕地距离。(2)根据预测,到2030年,灵丘县全县常住人口25.47万人,城镇常住人口12.30万人,城镇化率将达到48.29%,城镇用地规模16.67km2。通过中心城区城镇用地的空间约束分析,整合得到城镇允许建设区和不可建设区,其中,允许建设区总面积116.60km2,占全境总面积的52.51%,不可建设区总面积105.45km2,占全境总面积的47.49%。(3)借助FLUS模型构建城市建设用地扩展模型,检验模型精度总体精度0.8906,Kappa系数0.8408,总体精度和Kappa系数都达到一致性要求。设置模型参数,成本矩阵以1980-2018年武灵镇范围内各种土地利用类型之间相互转化的转换矩阵为参考,结合约束条件和专家建议形成;邻域权重采用各土地类型总面积变化率的无量纲值X*,城镇用地X*值为1,其他建设用地X*值为0.1248,其他土地的X*值均低于0.01,耕地的X*值为0;目标像元数仅设置水域及滩涂、城镇用地和其他建设用地三种土地类型,水域及滩涂5434,城镇用地18522,其他建设用地14003。(4)以“三线”协调情景下划定的城镇用地作为灵丘县中心城区2030年城镇开发边界线,边界内包含总面积16.67km2,分别为2018年建成区面积11.81km2以及从2018年至2030年城镇发展建设的增量用地4.86km2。此边界为相对于城镇空间的“弹性边界”,针对灵丘县未来城镇发展的不确定性,可进行动态调整,但前提是规划期内开发边界包含的用地规模总量不变,且必须在城镇空间内部进行。