改革开放以来，山东半岛北部地区经济发展迅速，城镇聚落扩展明显，快速城镇化过程对区域土地利用和生态环境产生了深刻影响，因此，及时掌握城镇聚落的时空分布和变化特征对于区域可持续发展具有重要意义。 本文在全球土地计划(GLP)和海岸带陆海相互作用(LOICZ)交叉研究的背景下，以山东半岛北部海岸带为研究区，以RS技术为主要手段，自动提取了研究区三个典型时期的城镇聚落空间分布信息，并以此为基础，通过GIS和分形等理论方法研究了城镇聚落的分布、扩展和快速城镇化背景下的土地利用变化情况，进一步探讨了扩展变化的影响因素。论文主要做了以下几方面的工作： (1)总结了目前城镇聚落信息自动提取的主要方法，即基于统计的分类法、谱间结构阈值法、归一化指数法、纹理分析法、地学专家知识分类法等。讨论了各种方法的优缺点，认为建立城镇聚落信息自动提取的专家系统，将多种分类方法相结合，是今后研究的重点之一。 (2)以ETM影像为主要数据源，构建了基于光谱知识、比值植被指数、特征波段和形状指数等多种知识的城镇聚落决策树提取模型。结果表明，该模型较好地解决了海岸带丘陵区的异物同谱现象，提取精度可达到91.41％，比监督分类提高了14个百分点。 (3)在空间尺度上，选择高程、坡度、与海岸线的距离等三个因子定量分析了海岸带丘陵区自然条件影响下的城镇聚落分布特征；在时间尺度上，选择1986年、1992年和2004年三个代表时期的数据，借助城镇扩展指数、重心、分形维数等指标定量分析了改革开放以来城镇聚落的扩展特征。结果表明，按自然因子对城镇聚落分布的影响程度，从高到低依次为坡度、高程、与海岸线的距离；改革开放以来，城镇聚落扩展表现出从东南向西北转移的态势，并且扩展随意性非常大。在此基础上，进一步探讨了GDP、人口城市化率和固定资产投资等社会经济因素对城镇聚落扩展的影响。 (4)讨论了1992-2004年快速城镇化背景下的区域土地利用变化情况，从变化的数量、程度和均衡度等三个方面进行深入分析，并使用多元逐步回归方法分析了耕地和园地等典型土地利用类型变化的驱动力。结果表明，城镇聚落的扩展主要表现为对耕地和园地的占用，区域土地利用程度正逐渐加深，土地利用结构趋于均衡，典型土地利用类型变化主要受经济因素的驱动。