改革开放40年来,中国已处于城市化发展的快速阶段,不仅表现为人口城市化,也显著表现为在自然、经济、交通、政策等因素作用下的城镇用地无序外扩,且在未来一段时期内仍将呈现扩张趋势。缺乏合理的管控势必会导致城市无序蔓延,带来一系列的环境恶化、土地资源浪费、生态系统服务能力日益削弱和退化等生态与资源管理问题。然而,由于人口城镇化与土地城镇化发展进程严重失衡,现有的土地管制政策未能很好地保护基本农田、生态敏感区、水源地等区域,也未能有效引导城市的合理扩展。对此,中国政府提出了城市总体规划要由“扩张性规划”逐步转向“统筹性规划”,划定城市开发边界,限定城市扩展范围,促进土地集约节约利用,优化空间布局。当前,城市开发边界的划定方法主要是在城市扩展模拟的基础上,以研究区建设适宜性或者区域扩展潜力为参考,由此勾勒出城市开发边界,大多只考虑经济、政策等非生态因素,对于生态空间质量的关心略有不足,长期如此,会导致城镇用地占用重要生态资源,带来城市发展与生态保护不协调的问题。因此,本文以城市化水平较高、生态资源保护需求突出的常武地区为例,以“生态优先”为原则,构建了区域生态空间质量综合评价方法,并在高精度城镇用地扩展模拟的基础上,结合规模约束与生态约束,设计并实现了城市扩展模拟与生态空间质量约束下的城市开发边界划定模型。主要研究内容与结论如下:(1)城镇用地扩展与驱动力分析。通过规模变化、布局变化、形态变化三个方面对研究区城镇用地空间增长变化进行分析评价,综合反映研究区1995-2015年城镇用地扩展的空间时序演变特征及区域性差异。结果表明,研究区扩展速度经历了先高后低的过程,研究前期以高速扩展为主,研究后期以中低速扩展为主,在整个研究期间以边缘增长、填充型增长以及卫星城式增长并且城镇用地的使用趋于连片集中;通过构建灰色关联分析,并选取自然、区位、社会经济三大类10种驱动因子,探究各时期影响研究区城镇用地扩展的驱动力机制,为后文扩展模拟的模型选择提供参考依据。结果表明主导驱动力随时间的推移而变化,但在整个研究期间,开发强度、距离公路距离、GDP等一直是重要因素,推动常州市的城市化进程。(2)生态空间质量评价。从“生境质量”和“土地生态敏感性”两个角度出发,构建了区域生态空间质量评价模型。应用InVEST地理评价方法,评价了1995-2015年研究区生境质量;并且通过指标构建,获得研究区土地生态敏感性评价结果,综合评价研究区生态空间质量。从评价结果来看,河流水域、生态公益林、湿地公园等周边一直保持着较高的生态空间质量,应予以保护;而中心城区由于受到越来越多的人类开发活动干扰,生态空间质量已经逐渐日渐下降,这也是未来发生城市扩展的重要潜在地区。(3)城镇用地扩展模拟。构建SLEUTH城市增长模型,模拟预测研究区2030年城镇用地空间分布,应用灰色预测模型得到2030年研究区城镇用地总规模,结合生态空间质量评价结果,在规模和生态的双重约束下,对模拟结果进行修正。假设将扩展概率超过50%的地区作为2030年拟扩张单元,则目标年预计扩张295.50km2,其中扩展概率为91-100%的占54%,主要以内部填充和边缘增长的方式分布在现有城镇用地周围。(4)城市开发边界划定。根据研究区2030年城镇用地扩展模拟结果,提取城市扩展边界,结合生态空间质量评价结果对2030年城镇用地扩展模拟结果进行修正,并根据修正后的结果对城市扩展边界进行再处理,经面积统计及边缘检测处理,提取研究区2030年城市开发边界,划定的城市开发边界覆盖国土面积为593.65km2,空间上以中心城区为中心向外扩散,主要集中在新北区和武进区。基于“生态优先”理念的城市开发边界划定模型避免了政策及招商引资等随机事件的反向控制,较传统边界划定方法更符合城市开发边界的概念内核,且在生态资源保护方面有着明显优势。