自二十世纪以来，人类对土地资源及其开发利用的研究日益活跃，土地生产潜力、土地资源评价以及土地利用规划等领域的研究，在理论和方法上都取得了极大的进步。土地利用变化建模，是指针对研究区域建立土地利用变化模型，预测不远将来土地利用变化的时空格局，评估土地系统变化现实的和潜在的生态环境影响和反馈过程。作为理解土地利用格局与关键过程的重要技术，土地利用变化建模已成为揭示土地利用系统与陆地生态系统之间相互作用机制的有效途径之一。时空关联则是在空间关联的基础上，将时间维的信息作为变量引入到研究中，从而进一步完善地理研究的深度与广度。土地利用变化作为一种典型的地理现象，是一个时间与空间不可分离的过程，这为时空关联技术的引入提供了可能性。 目前国内时空关联统计研究还不够成熟，特别是在地理学界，无论是在理论上还是在应用上都存在很大的不足，未能充分发挥此类技术方法在地理空间分析上的优越性。另一方面，有学者在土地利用变化模型中引入空间统计学，克服了传统数理统计方法在空间关系表达上的缺陷，具有极大的应用前景。但以空间回归模型为代表的一般空间统计学方法，并未考虑时间变化因素，因此在面对多时相土地利用变化动态分析的问题上，还有所欠缺。论文的目的是将时空关联统计方法引入到土地利用变化建模技术中，弥补相应研究的不足，相信也能够为土地利用变化模型研究带来新的发现。 基于以上认识，论文在前人关于空间分析与时间分析领域的相关研究基础上，从时空结合的角度对土地利用变化特征与过程进行研究，旨在于回答以下三个主要问题：(1)土地利用变化是否存在时空关联?(2)时空关联能否反映土地利用变化?(3)时空关联如何反映土地利用变化?围绕于这三个问题所进行研究的主要内容以及得到的主要结论如下所述： (1)运用空间数据统计方法，探索土地利用格局中存在的时空关联规则。土地利用特征具有显著的空间特性和时间特性，研究从多时相遥感影像入手，对遥感影像进行几何校正与影像分类，将处理后的数据进行空间格网化，并存储到数据库中。紧接着，分析数据的空间关联表征，构建空间关联矩阵和空间邻接指数。然后，以构建的空间关联表征为前提，进行土地利用格局的关联分析，即以土地利用片段信息为研究对象的静态关联分析：包含基于名义尺度的用地分析、用地面积的空间自相关分析；以土地利用变化信息为研究对象的动态关联分析：包含用地变化的时间自相关分析、空间自相关分析以及时空白相关分析。研究结果表明，无论是静态格局还是动态变化，均存在一定的时空关联特征；并且时空关联特征在不同区域、不同地类之间程度不尽相同，而时空关联内部的三类影响，即时间滞后、空间滞后和时空滞后在程度上也存在差异。 (2)在多年土地利用数据关联知识基础上，构建土地利用时空演变模型。土地利用变化在时间和空间上均表现出显著的异质性特征，但常用的土地利用变化建模方法未能够充分考虑这种时空异质性：马尔科夫矩阵建模关注于时间变化规律而忽视了空间变化特征，元胞自动机建模关注于空间变化特征而忽视了时间变化规律。由此论文在时空异质性基础上提出土地利用变化时空推移假设，并基于探索性时空关联知识发现技术进行了假设验证，证明土地利用变化中时空异质性的存在，且能够通过时空关联技术进行表达。继而利用得到的时空关联规则，对涉及土地利用变化的时空变量进行筛选，使用合理的影响变量进行表达，构建土地利用变化的时空回归模型，并对模型的计算技术与方法进行了探讨。 (3)利用土地利用时空演变模型以及相关技术，预测未来土地利用格局。论文将构建的土地利用变化模型应用到研究区中，针对土地利用历史变化进行全局与分区的模拟表达，并通过结果验证与方法比较进行模型计算的结果评价。针对通过检验和评价的土地利用变化模型，利用多年土地利用变化数据，对研究区未来的土地利用变化趋势进行预测，并对研究区用地趋势做出总结评价。研究结果表明，针对土地利用变化实际并基于时空自回归模型构建的研究区建设用地变化模型，通过时间滞后变量约束用地总量，通过空间滞后变量约束用地范围，进而达到对于目标年份土地利用变化量的合理估计。在全局与分区层面上进行的实验表明，基于土地利用变化时空模型的全局模拟和分区预测能够较好地达到实际应用需求。 综上所述，论文在回顾前人研究的基础上，对时空数据知识发现技术和土地利用变化建模方法这两个领域进行了梳理总结，并针对土地利用变化这一学科应用的实际需要，完成了一次涉及这两个领域的交叉性创新研究。在具体内容上，一方面是将时空关联统计技术引入土地利用变化研究中，并以研究区进行了实证研究；另一方面构建了土地利用变化时空回归模型，并应用于研究区建设用地变化模拟与预测。