城市化使得区域景观格局发生巨大的变化，引发出一系列生态环境问题，其中城市热岛效应的加剧最为突出。研究城市扩展过程中景观格局演变特征及其对热岛时空分布的影响，可为城市规划建设、环境管理提供科学依据。　　 本研究基于地理信息系统(Geographical Information Systems，GIS)与遥感(Remote Sensing，RS)技术，以北京中心城区及近郊区为研究对象，在景观生态学理论和方法的指导下，系统的研究了北京城市景观格局演变特征、城市热岛时空分布及其影响机制。得出以下结论：　　 (1)建立了城市硬化地表亚像元遥感估测模型：通过回归树与逐步回归模型比较研究，回归树模型精度较高，相关系数达到0.94。分析8种大气辐射校正在本研究区的适用性，暗集-亮集法均方根误差、变异系数均居中，对光谱变化影响较小，便于动态监测，最适合于北京市景观格局演变的辐射校正，为北京城市景观格局演变遥感分析奠定技术基础。　　 (2)北京城市硬化地表景观格局表现出极强的空间梯度性：从市中心到郊区，硬化地表指数逐渐降低，由二环以内平均为67.32％逐渐降低到六环外的9.32％。其中四环以内高密度建设用地占到67.41％；四～五环区域自然地表与高密度建设用地分别占到17.26％、41.39％，表现出出典型的城郊过渡特征；五环以外以自然地表为主。　　 (3)北京城市景观格局演变研究表明：从1987-2004年，北京城市扩展集中在东部和北部区域，占到整体扩展面积的61.0％。其中，东偏北45°区域年均城市扩展面积最大为11.6 km2/a；西偏北45°区域最小仅为为4.5 km2/a。北京城市扩展可以归纳为圈层蔓延、轴向扩展和新城扩展三种类型。1987-2004年，建设用地面积持续增加，由563.km2增加到1689.3km2；斑块规模变大，由2.26公顷跃变为7.89公顷；城市空间形态越来越复杂，面积加权后形状指数从27.50上升为77.30。而植被斑块平均规模急剧减小，破碎度程度增加，形状趋于简单，空间连接度降低。说明北京“分散集团式”布局已经失效，绿化隔离带不断萎缩，植被、水体趋于破碎化，高强度的城市膨胀必然会带来更为严重的生态环境问题。　　 (4)揭示了北京城市景观格局与热岛效应的空间关系，研究表明：地表温度与硬化地表、建筑负荷、道路密度等呈正相关，而与植被指数、植被覆盖及水体比例呈显著负相关。不同季节热环境影响因素有所不同：在夏季硬化地表及植被指数是最为重要；而冬季植被指数与水体比例最为重要。伴随着北京城市持续扩展，中心城市植被覆盖降低，硬化地表面积和强度增加，城市热岛也呈现蔓延式发展。但裸地的空间分布对城市热环境演变的影响不容忽视。