面对当前日益加剧的人口-资源-环境问题，土地利用/土地覆盖及其变化已成为全球变化和可持续发展研究的重点内容，世界许多国家和地区及学术界相继开展了一系列全球及区域性土地利用/土地覆盖重大研究课题。国际地圈生物圈计划(IGBP)和国际全球变化中的人文因素计划(IHDP)在1995年联合推出“土地利用/土地覆盖(LUCC)”国际合作研究计划，将土地利用/土地覆盖作为全球变化的重点研究内容，特别强调自然与社会科学的结合以及将全球变化研究集中在区域层面的变化上。我国也在土地利用/覆盖变化及引起变化的动力学机制方面做了大量的研究，相继开展了一些全国及区域性研究项目，并取得了一些研究成果。 土地利用/覆盖研究在国内外受到高度重视，是因为它关系到人类自身的生存和发展。区域土地利用积累性的变化对全球变化的影响极为深刻，它将影响地表净第一性生产力的变化，并通过生物地球化学循环过程，影响大气中的化学成分变化，进而导致全球或区域性的气候变化。因此，利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)，即“3S”集成技术，开展土地利用/覆盖变化研究，揭示其空间变化规律，探讨引起变化的驱动力，建立区域性土地利用变化驱动力模型，已成为当前国际上开展土地利用/覆盖变化的前沿性研究课题。 长江三角洲地区是我国经济发展最具活力的地区，也是经济发展最快的地区，城市化进程发展迅速，土地利用发生了前所未有的快速变化，农业用地和工业用地之间的矛盾日显突出。中德国际合作项目“江宁土地利用与可持续发展研究”选择该地区秦淮河流域(江宁县)作为研究区域，以“3S”技术为支持，通过土地利用系统综合研究，包括生态、水文和社会经济等三方面，提供土地利用规划方案，为土地资源的可持续利用提供科学依据。本论文结合项目的研究需要，对“3S”技术在土地利用/覆盖变化研究中的理论和方法进行探讨和实践。研究结果表明，遥感信息提取是“3S”技术应用的关键，信息提取的精度将直接影响土地利用变化分析结果。因此，论文主要对SPOT卫星土地利用/覆盖遥感信息提取的技术与方法进行了较为深入的探索与实践；对地理信息系统空间数据的综合与分析方法进行研究与尝试，以及对土地利用变化分析方法进行研究。主要研究内容与研究结果包括： 1.对SPOT卫星全色波段(Pan)影像数字地面模型(DEM)全自动恢复技术进行较为深入的探索与实践。由于DEM数据是遥感土地利用研究的重要数据源，对遥感信息提取、土地利用/覆盖空间结构分析及水文模型的建立具有十分重要的意义，传统的基于等高线的DEM建立技术，需要花费大量的人力及财力，同时由于地形测图的时间滞后性，有时很难代表现实的地形状况。故本文利用SPOT卫星具有侧视功能、并可得到PAN立体影像的特点，应用全数字摄影测量技术，对SPOTPAN波段在较大范围(1000平方公里)的DEM重建及恢复结果的适用性进行了大量的实验与研究。研究结果表明，影像匹配是DEM重建的关键技术，匹配参数的选择直接影响DEM重建精度。通过不同的匹配参数DEM重建结果精度的比较评价，提出了重建参数的最优化方案；分析了影响DEM精度的主要因素及改进途径，摸索出一条大范围、快速获取DEM数据的新途径。 2.对SPOT卫星多光谱影像(XS和XI)土地利用遥感信息提取方法进行研究。由于不同卫星传感器具有不同的工作方式，以及不同地区的地物波谱特征响应各异，因此，论文根据SPOT多光谱影像数据的特点，在分析秦淮河流域地形特征和影像特征相关关系的基础上，提出了基于地学知识的土地利用信息提取模型，以及基于决策树的水信息识别及分类模型。结果表明，该模型较好的解决了在低山丘陵地区土地利用/覆盖遥感信息提取过程中水稻和林地、水体和阴影光谱混淆的技术难题，提高了土地利用/覆盖分类精度。该方法对于类似地区的土地利用/覆盖遥感信息分类具有明显的借鉴意义。 3.RS、GIS一体化技术快速编制土地利用图。土地利用图的编制是土地利用/覆盖变化研究的基础性工作，传统的目视解译方法存在费时又不可重复等缺点；自动分类制图方法由于受到提取精度的限制，很难达到应用的要求。论文通过对SPOTPAN全色波段与XS和XI多光谱波段不同空间分辨率遥感信息的融合技术探索，将融合影像与计算机自动提取的有关专题分层数据相结合，利用RS、GIS一体化技术编制了土地利用专题图件，为利用中尺度遥感信息快速、准确地编制土地利用图件做了一些新的尝试。 4.土地利用/覆盖空间数据库管理及变化研究参数获取研究。土地利用系统是一个复杂的人地关系系统，需要全面、综合的开展研究。论文以地理信息系统技术为基础，建立了研究区土地利用专题要素分层管理与操作的空间数据库，并对基础数据的获取、模型参数计算、空间数据可视化等关键技术进行了研究。结果表明，多源多时相空间数据分层管理有利用于数据共享；可以获得具有空间特征和属性的数据集，为模型分析提供参数。 5.土地利用/覆盖动态变化研究。以四个不同时期的土地利用遥感数据为基础，应用地理信息系统空间分析技术和景观分析模型，对研究区近15年以来土地利用/覆盖动态变化进行分析，探讨土地利用/覆盖变化机制，为该区土地利用的综合评价、决策规划提供科学依据。 本文以中德国际合作项目“江宁土地利用与可持续发展研究”为支撑，注重理论与实践相结合的研究思路，突出遥感、地理信息系统和全球定位系统在土地利用/土地覆盖研究中的重要作用，将“3S”技术在试验区土地利用/覆盖变化研究中进行实践，部分研究成果已经在项目中得到应用，同时，为项目解决了一些与“3S”技术应用有关的关键技术难题，保证了该项目的顺利完成。 土地利用/覆盖变化研究是一项长期的研究课题，尽管目前已经取得了一些研究成果，但仍需在方法和理论上进一步提高，特别是遥感土地利用/覆盖分类数据获取精度的提高，将是未来土地利用/覆盖变化研究的重点内容。通过论文研究，主要在以下两个方面取得了进展： 1.基于SPOT卫星影像的DEM重建技术。论文通过SPOT卫星DEM重建技术的探索与实践，建立了研究区DEM模型，部分结果在SILUP项目中得到应用。结果表明：SPOT影像的相对定向MSR＜0.001，绝对定向MSR＜0.5个像元；最佳的匹配模型参数为11x11；DEM的高程残差和均方根误差在1个像元以内占83％。这一研究对进一步大范围、快速DEM重建摸索到一条新的途径。 2.建立了基于知识的SPOT卫星遥感土地利用专题信息提取模型。通过实际应用表明，该模型较好的解决了在低山丘陵地区土地利用信息提取过程中水稻和林地、水体和阴影光谱混淆的技术难题，使土地利用分类精度达86％以上。该方法对于类似地区的土地利用遥感信息分类具有明显的借鉴意义。