作为景观生态学研究的基本对象，景观由不同的生态系统以斑块镶嵌形式构成，在自然等级系统中处于一般生态系统之上，具有特定的结构和功能，在系统中诸因素之间有机地相关联和相互作用，并随时间受自然和人类干扰而动态变化或相对稳定，形成或组成有序的动态系列，最终向一定的目标方向演变，这些基本特征显示了系统的复杂多样性和不同层次的稳定性。同时，景观生态系统还是一个时空耦合系统，只有同时把时间及空间这两大范畴纳入某种统一的基础之中，才能真正揭示其复杂系统的本质规律。因此，在景观生态学研究中，必须把整体性、有机关联性、动态性、有序性和目的性的认识论和系统观贯穿始终，站在景观生态学整体和全局高度去思考和研究问题，把这个系统作为一种不断运动、发展、变化的客观实体来研究，树立系统的综合性、整体性学科思想。然而，目前的景观生态学研究，尤其是景观生态建模中存在着时空分离的倾向，系统过程的动态模拟研究较为薄弱。论文旨在采用有关复杂系统的最新理论和方法开展景观生态复杂系统的时空动态模拟研究。 现代系统科学、非线性科学和复杂性科学等一系列复杂系统理论体系为复杂系统的研究提供了新的思维方法和现代化的技术系统。因此，应用复杂系统的现代理论方法，来研究和分析景观生态复杂系统的动态行为具有科学的必然性。而空间复杂系统研究的核心和关键性问题是应用复杂系统的方法，建立空间复杂系统的科学模型，尤其是数理模型。本文工作的中心就是利用时空离散的局部动力学模型，结合地理系统的复杂性特征，构建时空动态模型，来模拟和预测地理过程。 本文以复杂系统理论研究为背景，以景观空间系统为研究对象，建立了研究空间复杂系统的GeoCA模型框架；在此基础上，以城市复杂系统为研究对象，构建了城市动态演化模型对城市的内部结构变化和空间扩展过程进行了分析研究，对城市动态发展的规律和特征进行了探索；最后，在3S技术系统的支持下，对珠江三角洲主要城市动态发展的过程进行了模拟和预测。在此基础上提出地学数据多维属性关联、时空分割聚类、空间对比分析、空间组合分析等地学数据模型，进行探索性的研究。 整个论文的工作可以总结为以下几个方面： 1.以珠江三角洲主要城市广州、深圳、珠海、中山、东莞1985年-2005年多期TM、ETM遥感影像、地形图为主要信息源，在监督分类和综合分类的基础上，应用GIS的空间分析功能建立和编制景观类型影像图分类模板和相应的属性数据库，对景观类型斑块影像分类，构建适用于研究区的综合景观分类体系。 2.在3S技术体系软件和景观格局分析软件的支持下，应用景观空间格局指数数量分析方法，研究了景观类型特征，景观格局分异特征与时空变化。 3.以城市森林为研究对象，研究了不同立地条件下森林meta种群结构特征、群落物种多样性、群落结构复杂性，通过黄牛木meta种群及其亚种群斑块生境的形成说明城市森林在快速城市化过程中受到的影响，指出城市区域森林若任其发展将加剧阔叶林群落向次生灌木状群落逆向演变进程，为城市化过程中森林生态恢复提供依据。 4.针对特殊的空间复杂系统—城市，在综合前人研究的基础上，利用模拟城市景观动态发展变化的城市动态演化模型—城市GeoCA，模拟城市范围的空间扩展，在空间数据库支持下，进行实际城市的动态模拟。作为一个层次性的空间模型与社会经济模型相结合的空间动力学模型，城市GeoCA模型将宏观规律与微观规律、整体指标与空间分布有机结合，增强了模型的实用性。 5.在城市GeoCA的支持下，对虚拟城市的动态变化与发展进行了研究，对城市发展的规律和特征进行了深入探索。在3S技术系统的支持下，对深圳市的城市增长进行了有效的模拟和预测，取得了比较满意的结果。