城乡建设用地时空变化模拟是土地利用变化研究的重要组成部分。郑州市作为国家的中心城市以及中原城市群中的中心枢纽城市,目前郑州市土地利用集约利用水平不高;郑州市北面与黄河生态自然保护区紧邻,目前国家将黄河生态保护及治理作为重要任务。所以郑州市高质量可持续发展应更受关注。郑州市城乡建设用地的时空变化模拟及未来发展方向的预测研究,对优化郑州市城乡建设用地布局、提高郑州市城乡建设用地集约利用水平、提高郑州市国土空间总体规划的质量水平、推动中原城市群的发展具有一定的理论和实践指导作用。本文在国内外相关研究的基础上,利用2010年、2015年、2018年遥感影像解译的郑州市土地利用数据,分别基于CA模型、MAS模型、CA-MAS模型,在对模型精度对比分析的基础上,构建城乡建设用地扩张模拟的最优模型,利用该模型对2025年郑州市城乡建设用地扩张的时空格局进行预测模拟,并对模拟精度进行验证,为郑州市国土空间总体规划编制、郑州市城乡建设用地布局与调控提供依据。本文一共六章,主要包括以下几方面的内容:(1)城乡建设用地扩张研究的模拟与方法。在回顾国内外相关研究的基础上,较为详细的介绍和说明了本研究用到的主要模型和方法,并对这些模型的适用性、参数选择等问题进行论证和说明。(2)郑州市城乡建设用地空间格局现状分析。利用2010年和2018年郑州市土地利用数据,利用空间分析功能,制作土地利用转移矩阵,分析土地利用转移情况,并结合各区县(市)城乡建设用地面积变化、面积变化动态度、景观格局指数、扩张形态分布等指标分析郑州市土地利用格局变化。(3)郑州市城乡建设用地扩张的CA-MAS模型构建。选取影响郑州市城乡建设用地扩张的因素及主体决策指标,构建CA模型和MAS模型,分别基于CA模型、MAS模型、CA-MAS模型模拟郑州市城乡建设用地时空演变,分析三种模拟结果与实际相比较的面积一致性和空间重合度,确定最优的模拟模型。(4)郑州市城乡建设用地空间时空格局预测与分析。基于构建的CA-MAS模型,模拟2025年郑州市城乡建设用地。结合各区县(市)城乡建设面积变化、面积变化动态度、景观格局指数、扩张形态分布、八方位等指标,预测2025年郑州市城乡建设用地时空格局及其特征;提出郑州市城乡建设用地空间格局优化策略和建议。通过以上研究,得到以下结论:(1)2010——2018年间,郑州市中城乡建设用地与耕地之间为主要互相转变类型,土地利用斑块数量大量增长,土地利用类型中最大斑块面积在减少,景观聚集度指数也在减少。说明郑州市土地利用在研究期内集聚性不高;景观多样性指数和景观均匀性指数呈上升趋势,郑州市土地利用空间结构向均衡化方向发展。(2)分别基于CA模型、MAS模型、CA-MAS模型模拟结果表明,CA-MAS模型模拟的精度最高,面积检验误差是4.72%,空间对比检验准确度是89.03%,可以用来预测2025年郑州市城乡建设用地空间格局。(3)基于CA-MAS模型对2025年郑州市城乡建设用地格局进行模拟结果显示:(1)2018——2025年郑州市城乡建设用地年均增长率为2.45%,低于2010年—2018年的年均增长率(4.02%),这符合我国目前对城乡建设用地节约集约利用、挖存量空增量的国家政策一致。(2)2010——2018年之间郑州市中心城区扩张相对较快,扩张速度高于周边县(市);2018——2025年,受政策影响,周边县市城乡建设用地扩张速度与中心城区大致持平。(3)扩张形态方面,2010——2018年以边缘式类型为主,填充式扩张类型为辅,存在自发式扩张;2018——2025年主要是填充式和边缘式类型并存,自发式扩张类型基本不存在,这与国家及地方的各种政策干预有关。(4)在扩张方向上,2010——2018年间,东南-南方向和西北-北方向扩张相对较慢,其他六个方向相对较快;2018——2025年间各个方向扩张持续增加。其中扩张方向较为明显的是郑州市北-东北、东北-东方位、东-东南方向发展。