绿洲是干旱区特有的景观,也是干旱区最为精华的组分。垦殖绿洲的形成和演变受自然环境变迁和人类活动的共同作用,是人类改造自然的宏观表现,是干旱区人地关系相互作用的直观反映。复原绿洲垦殖过程与格局演化过程、探讨人口、垦殖规模等要素的变化,分析绿洲演变的驱动机制对认识人类活动影响下干旱区环境演变过程和规律具有重要意义,同时对优化当前绿洲化调控与管理模式具有重要借鉴作用。位于我国西北地区的黑河流域水土资源开发利用历史悠久,而且在漫长的历史垦殖过程中发生了复杂格局演化,是绿洲水土资源开发典型区域之一。一些绿洲经过人类长期改造形成了稳定的人工绿洲系统,而另一些地区却沦为荒漠。目前,生态退化等问题给区域发展带来了严重的灾难。然而,这些生态问题并非是短时期内出现的,而与历史时期长时期的水土资源利用密切相关。为此,本文以黑河流域为研究区,以遥感影像等多源数据为基础,综合运用3S技术及多学科研究手段,在进行深入细致的野外考察和考古调查基础上,将历史文献、历史遗迹、文物考古等自然和人类活动证据相结合,调查黑河流域的各种存留遗迹,以朝代为单元,按1：10万的比例尺,重建黑河流域历史时期高时空分辨率的绿洲演化序列,并探讨其时空过程,辨析驱动绿洲演变的主要因子并探讨其内在作用机制,探讨绿洲开发的经验教训,为当今黑河流域水土资源优化配置提供借鉴。主要结论如下：(1)总体上看,黑河流域的古城址形态以单体方形或长方形为主,鲜有复合城址；全部城址的面积呈现两极集中分布格局,规模在2×104m2以下的以及超过10×104m2分别占到总量的50%和30%。从时代发展看,汉代到明清时期城址面积呈波动式增大趋势,分布格局由区域集聚逐渐演变为中游内放射状分布。(2)黑河流域垦殖绿洲在可重建的汉、晋、唐、元、明、清和民国七个主要实施时期的面积分别为1703、1115、629、614、964、1205和1917km2,经历了先减少后增加的演变过程。(3)黑河流域绿洲自汉代以来沿河逐步向中上游转移,最终主要分布在中游稳定的平原地区。在汉、晋等较早时期,绿洲在中下游地区均有分布且以下游居多。但之后河流尾闾地区规模逐渐减少,重心转移到中游地区。明清及民国时期,绿洲主要分布在中游地区,呈现出以河道为中心的的外扩和多方向散射,绿洲范围从中部平原延伸到南部的祁连山冲积扇一带且向河流尾阊方向亦有拓展。自然条件较好的沿河地区绿洲长期稳定存在,而河流终端地区的绿洲变化频繁且多在开发后遭到废弃,显示出绿洲的依水性。(4)不同地域的绿洲的时空变化过程差异显著。山丹-民乐、甘-临-高、酒泉、金塔-鼎新等主体沿大河绿洲自汉代到元代逐渐减少,明代以来逐渐增加,其规模显著大于诸如汉、晋等早期的绿洲,呈扩展趋势变化。马营河等小支流的绿洲规模在汉到元代逐渐缩小直到废弃,明代以来在河流中段逐渐恢复,但其规模小于汉、晋等较早时期,呈衰退趋势。(5)黑河流域历史时期绿洲演变受到自然因素和社会经济因素的共同驱动。其中,气候特征及其变化以温度和降水及其变化作用于水资源、河道、沙漠等并使其数量和分布产生变化,进而驱动绿洲格局变化,是最主要的自然因素。由于黑河流域的政治军事地位重要性,政治因素可看作是绿洲分布格局演变的前提,也是核心的人文驱动因素。(6)从时间看,汉代至元代,自然因素驱动效应更显著。汉代的绿洲开发尽管非常繁荣,但由于为首次人类大规模利用而对环境的扰动并未显著出现。魏晋至元代,流域人口较少,垦殖活动处于萧条时期。明清以来,人口大量增加,绿洲开发显著增强,则人文因素地位更甚。(7)绿洲的开发与演变可以获得如下启示：确保稳定的政局是绿洲开发和经济延续的最根本条件：为了确保绿洲的生态良好和永续利用,提出了以水资源的生态保障为约束,开发与保护并存的策略；研究认为在满足人口需求的情况下,合理的产业结构调整与转型是绿洲发展的必由之路。