改革开放以来，伴随着经济的快速发展，中国进入快速城市化时期，城市以前所未有的速度和规模向外扩张。开展城市扩张的模式和方式研究，对合理调控城市空间增长、指导城市未来发展方向具有重要意义。另一方面，低碳城市规划的兴起，要求在城市发展过程中同时考虑城市的碳汇作用。本文以中国三个最大城市北京、上海和广州为研究区，基于遥感数据、文献资料、社会经济数据，对三个城市1980-2010年间土地扩张的格局和时空动态进行了定量研究，讨论了城市扩张的影响因素，并分析了城市化过程中有机碳储量的变化情况。在此基础上，将中国城市的扩张过程与国外城市扩张理论进行了对比。主要研究结论如下:　　(1)1980-2010年间，北京、上海和广州均经历了快速的城市扩张过程，城市用地面积分别增加了2.1、5.0和16.5倍，城市用地年均增长率分别为3.8％、6.2％和8.5％。　　(2)过去30多年，三个城市表现出不同的城市扩张模式和阶段性特征。北京的城市扩张表现为由单核心向四周“摊大饼”式的扩张，城市用地的增长主要表现为中心城市斑块的不断扩大，1980年以来的北京城市增长可分为三个阶段:1980-1990年，新增城市斑块以飞地式和边缘式为主，1990-2005年，新增城市斑块以填充式和边缘式为主，2005年后，新增斑块中飞地式的比例开始上升;上海的城市扩张表现为从中心及四周的小卫星城向外扩展，呈现出近郊城市化和飞地型城市化的特征;而广州城市扩张经历了从“单核心和卫星城”到“带状组团”，进而到“一主多副”多核心的发展过程。　　(3)中国城市的扩张过程与国外城市扩张模式有一定的差异，中国的城市发展不能照搬西方模式，有必要探索适合中国的城市扩张的模式和机制。　　(4)随着城市扩张过程，建成区有机碳储量不断增加。建成区中的有机碳主要储存在土壤和建筑物中，其次储存在植被中，居民的碳储量可忽略不计。未来的低碳城市规划中，增加植被碳汇较为可行。