全球城市化正在加速，城市化作为一种剧烈的、不可逆转的人类对地球作用过程，对全球环境变化产生重要影响。城市土地利用空间结构演变是城市化过程生态环境影响的内在表现形式。本研究重建长春百年城市土地利用演变过程、分析其演变特征及驱动机制，进而对其未来扩张过程进行模拟。从百年时间尺度研究长春城市受帝国主义资源掠夺式开发利用和社会主义经济迅速发展影响下成为现代中国特大城市，其空间结构演变及驱动机制的特殊性，为实现城市土地利用优化配置与区域可持续发展提供基础信息。　　 本研究针对单一利用遥感影像难以进行城市土地利用分类以及系列空间数据叠置分析中空间错位问题提出基于“分层分类”与“对象分割”的系列城市土地利用空间信息数字重建方法。基于知识规则的遥感影像分类方法以及空间网格技术(GRID)通过建市网格内城市建筑用地面积所含的阴影面积比例与容积率的关系，估算城市土地利用建筑容积率，进而结合历史资料、调查资料反演城市空间垂直高度演变过程。基于GIS窄间分析模型，通过建立城市土地利用重心转移模型、空间距离衰减模型分析城市土地利用演变方位特征；通过建立城市土地利用信息熵模型以及空间变异模型分析城市各职能土地利用的均质程度；通过建立城市土地利用面积-周长分形以及空间集聚分形分析城市各类用地分形特征挖掘城市土地利用结构、功能、格局演变的规律性与基本特征。建立基于GIS的Agent与CA模型集成方法，进而建立了城市土地利用空间扩张模拟模型(SMUSE)，将城市居民、企业、政府主体土地利用空间行为集成在模型中有助于提高城市空间扩张模拟精度与可靠性。从城市土地利用空间演变不同模式、功能结构调整以及垂直空间结构演变三方面分析对区域生态环境影响关系，并模拟未来城市空间扩张生态环境效应。　　 长春百年城市土地利用空间结构演变特征主要体现在城市空间扩张引起的城市形态变化、城市土地利用功能结构的调整以及城市垂直空间楼层高度的变化。城市土地利用空间结构演变呈现多重形态、多重模式、多重速度特征。水平演变模式依次为块状集聚模式、单核同心扩张模式、轴向生长模式、组团生长模式。垂直演变模式表现为楼层高度增加、各类用地空间分异加强，增强了土地利用的集约度，提高士地利用强度。长春百年城市土地利用演变驱动因素具有时间尺度效应。根据不同阶段驱动因素的主导性质分为：觯放前特殊发展时期(1905-1948)、解放后社会主义改造与建设时期(1949-1977)、改革开放后社会主义市场经济发展时期(1978-2003)。城市土地利用扩张模拟结果表明在空间上城市边缘区的兴隆组团、富锋组团和净月潭组团三大组团，西北部的长春.农安公路沿线以及城市南部郊区是未来城市扩张的重点区域。在遵循城市土地利用演变自然规律的基础上，提出建立“集约型”城市内部空间结构优化方案与“理性”城市增长模式。