陆地上的森林生态系统对于改善现实生态环境、维护全球碳平衡、保护生物多样性、保持水土、涵养水源、防风固沙等起着重要作用。本文采用志丹县1980年-2015年土地利用数据、1990年-2015年遥感数据,分析志丹县土地利用现状和林地转移时空分布规律,基于黄土高原志丹县2005年森林资源二类调查小班生物量数据及其质心位置为样本点,多值提取相应波段反射率、纹理、植被指数、地形、气象等信息因子,分别使用多元逐步回归法和k-近邻算法(k-Nearest Neighbor,KNN),对志丹县森林生物量反演建模,研究结果用反距离权重法(IDW)进行空间插值,得到志丹县森林生物量等级分布图。提出针对黄土高原退耕区的森林质量转型遥感反演恰当的估测方法,识别森林转型过程中林地面积与森林质量之间的增长规律,建立空间计量模型研究志丹县森林转型影响因素,因地制宜地提出政策性建议。研究表明:(1)根据1980-2015年志丹县六期土地利用数据可知,志丹县的的林地面积不断増加,由1980年的49904.37 hm~2増加到了57811.95 hm~2。在空间分布上,1980-2000年,林地流出多分布志丹县南部林区,主要是林地转为耕地、草地、水域、城乡建设用地。2000-2015年,林地流出方向主要表现为城镇建设用地扩张和草地转换,主要发生在志丹县南部边界地区。耕地转化为林地主要分布在志丹县县北部地区。1980年至2000年期间,林地面积平缓减少,2000年至2015年期间,林地面积逐渐增加,后趋于平缓上升至稳定阶段。志丹县林地变化情况符合森林环境库伦兹曲线和森林转型曲线,因此,志丹县已经发生森林转型现象。(2)利用志丹县Landsat系列卫星影像提取遥感数据反演森林生物量,遥感影像波段间比值运算(Band Math)、植被指数、降雨等与森林生物量呈明显相关关系;9×9的窗口提取纹理信息,对于森林生物量模型拟合效果最好,二阶矩(SM)和协同性(HO)与森林生物量呈较好的相关性;KNN算法回归模型马氏距离(MD)与欧式距离(ED)回归结果无明显区别,RMSE随着k的增大而逐渐减小,当k取值为10时,模型的均方根误差减小趋势缓慢。逐步回归法估测森林生物量均方根误差为14.10 m~3/hm~2,R~2=0.558,Bias=0.5866;基于KNN算法森林生物量量估测均方根误差为14.05m~3/hm~2,R~2=0.647,Bias=0.0466,KNN模型反演效果优于逐步回归模型,根据最优模型估测值生成志丹县森林生物量等级分布图,与退耕还林区实际情况相符。利用KNN方法进行森林蓄积量的遥感估计和森林参数反演是高效可靠方法,研究结果能为黄土高原区域退耕还林工程生态环境效益监测提供现实工具(3)通过空间计量模型,分析志丹县森林生物量变化情况,结果表明,在5%的显著性水平下,志丹县1990-2015年森林样本点森林生物量全局Moran’s I值均大于0,表现为正的空间自相关,P值小于0.01,Z值均大于1.96,表明生物量分布并不独立,森林生物量空间相关性极显著。这显示当地森林生物量的分布呈现了空间上的聚集,即较高生物量的周边地区森林生物量也较高,而较低生物量地区的周围地区森林生物量也较低。通过空间滞后模型(SLM)对志丹县自然地理和社会经济、人口、林业政策因素对森林转型影响计量分析可知,在显著性水平5%的情况下,排在前面的指标分别是年均降雨量、人口密度、至主干道距离、政策工程投入,表明自然环境条件下,降雨情况是影响森林生物量变化的直接原因,人类活动状况、道路可达性和政策投入等因素是志丹县森林生物量变化的主要驱动力。随着经济的发展,带来劳动力人口的转移,同时人类活动的扩张不断,侵占生态环境的空间,在对生态环境质量、林地面积、森林资源等均带来正向和反向不同程度的影响。(4)从森林的数量和质量增减变化角度看,志丹县的森林面积不断增长,已经全面完成森林转型。志丹县单位面积森林生物量增长较林地面积增长呈现滞后一期的趋势,1990年至2005年增长率逐渐提高,至2005年,森林面积增加幅度达到顶峰。1990至2010年志丹县单位面积森林生物量增长率上升,在2010年森林生物量增长率达到顶峰,在2010至2015年期间,增长幅度降低。森林生物量随着林木生长期而提高,森林生物量增加变化幅度较林地面积变化有所滞后,表现在森林转型过程中,森林质量转型较森林面积转型滞后一期。