城市群是人类活动影响下物质、能量和信息交换最为频繁的经济一体化区域。作为人口聚居生活和产业布局分工的基本载体和资源要素,城市群土地是区域空间集聚与扩散作用下经济、社会和自然因素相互作用的综合体,也是城市群地域空间演化和资源配置格局的直接表现。随着城市群对保障国家经济社会持续稳定发展的意义日益凸显,有效获取城市群土地利用演变信息,客观认识城市密集地区土地利用演变特征,已成为当前我国快速城市化进程中土地利用/土地覆被变化研究的重要内容之一。　　 湖北省于2002年初提出建设以武汉为中心,由武汉及其周边100千米内的9个城市构成的区域经济联合体——武汉城市圈,力求形成优势互补、资源共享、市场共通、利益共有的城市圈经济一体化格局。作为我国中部地区极具代表性的快速发育型城市群和“两型社会”改革试验区,武汉城市圈是湖北省经济实力最强的核心区域和促进“中部崛起”的战略支点,土地资源正面临着保障经济发展与保护耕地资源的双重任务、供给有限但需求巨大的双重矛盾以及资源开发与生态保护的双重压力。分析武汉城市圈土地利用时空变化过程,揭示土地利用时空演变特征和规律,为优化配置区域土地资源、合理选择土地利用模式和途径提供科学依据,既是实现武汉城市圈社会经济可持续发展和资源环境友好可持续利用的必要前提,也关系到武汉城市圈“两型社会”改革试点的成果,对湖北乃至整个中部地区统筹城乡发展、走可持续城市化道路具有重要的理论和现实意义。　　 本文在系统梳理国内外城市群研究和土地利用变化研究的基础上,总结了城市群土地利用空间演变过程及其动力机制,分析了交通走廊与城市群土地利用的相互作用关系以及不同交通运输方式对城市群空间组织的影响。论文在整体把握武汉城市圈土地利用变化特征的基础上,以城乡建设用地为研究对象,借鉴景观生态学中的空间格局指数,运用环形系统分析法、扇形分析法和基于探索性空间数据分析(Exploratory Spatial Data Analysis)的空间自相关模型指数等GIS空间分析技术,系统分析了1990-2009年期间武汉城市圈城乡建设用地空间分布格局演变特征和动态演变规律;运用缓冲区分析方法揭示了城乡建设用地沿交通干线的空间分布规律以及不同交通干线类型对城乡建设用地变化强度的影响;在揭示城乡建设用地时空演变特征与分析交通轴线发展格局的基础上,以武汉城市圈“两型社会”建设为目标,提出并构建了基于交通干线的武汉城市圈土地集约生态利用分区模式。论文主要研究内容与结论如下:　　 (1)梳理了城市群土地利用时空演变过程及其动力机制,指出城市群土地利用时空演变过程的直接动力来源于经济活动,核心是产业空间集聚与扩散,人口增长与不断完善的交通网络则是土地利用空间扩展的重要推力。在工业化进程的初期,随着生产规模的扩大,产业集聚空间膨胀,工业生产用地和相关生活居住与配套设施等非农建设用地迅速扩张。随着工业化进程的推进,城市群首位城市的主导产业逐步由工业转变为服务业,工业部门相继外迁,在具备良好区位条件和承接产业转移基础的地区形成产业集聚区,便捷的交通网络同时促进了沿线土地低密度开发,非农建设用地在更大地域空间内通过占用农业生产用地迅速扩展。　　 (2)基于GIS和RS技术,开展武汉城市圈土地利用变化研究,发现耕地、林地和水域是区域土地利用的主要类型,约占区域土地总面积的90％左右;1990-2009年间,武汉城市圈土地利用结构发生了较大变化,其中耕地面积减少2982.46km2,建设用地面积增加1706.81km2,建设占用耕地和水域、耕地与水域之间相互转化是武汉城市圈土地利用变化的主要转移类型;1990-2000年间,武汉城市圈尚未出现城镇密集化和规模化扩张倾向,人类活动对土地利用的干扰程度低,土地利用变化较为缓慢;2000年以后,随着经济水平的提高和武汉城市圈建设步伐的加快,建设用地扩张与耕地面积减少的速度明显加快,土地利用变化程度加剧。　　 (3)系统分析了武汉城市圈城乡建设用地数量结构变化特征,发现研究期内城镇用地、农村居民点用地和独立建设用地总规模都有不同程度的增加,其中城镇用地和独立建设用地尽管面积基数较小但扩展速度较快,占城乡建设用地总面积的比重大幅度提高,农村居民点用地数量最大但增长幅度相对缓慢,占城乡建设用地总面积的比重逐渐减小;各城市内部城镇用地、独立建设用地和城乡建设用地总规模都有不同程度的扩张,农村居民点用地在大部分地区有明显增长,但在鄂州、仙桃、潜江和天门等地区规模有所减少,说明随着社会经济的发展,对人口与产业具有较强集聚作用的城镇工矿用地空间扩展明显,农村居民点用地因具有较大的集约利用潜力,用地规模有减少的趋势,区域城乡建设用地内部结构整体上不断优化。　　 (4)运用空间格局指数、环形系统分析法、扇形分析法和空间自相关模型等GIS空间分析方法分别从斑块形态特征、空间分布与扩展的圈层特征和方位特征以及空间分布模式等角度刻画和描述了城乡建设用地的空间格局演变特征与规律,研究发现:1990-2000年期间,城乡建设用地斑块形态变化较为平缓,空间扩展相对均衡,区域中心地区城镇集聚式扩张尚不十分明显;圈层结构初步形成,都市区核心圈层半径在10km左右,独立建设用地集中布局在10-20km半径范围内;城镇和农村居民点用地扩展的主要方向是西北和北部地区,独立建设用地则以西南方向扩张为主;基于数据驱动(Data-driven)的空间自相关分析表明相同类型的城乡建设用地空间集聚程度降低,以县域为单元的独立建设用地集聚程度有所提高,但城镇和农村居民点用地空间分布模式没有明显变化,且绝大部分地区都呈现随机分布模式,即没有明显的空间集聚或离散分布特征。2000-2009年期间,城乡建设用地斑块密度增加,整体上呈离散型生长,斑块破碎化程度增加,边界复杂程度加剧,与此同时,城市圈中心地区城镇用地集聚连片扩张趋势也明显增强,区域城乡空间非均衡增长态势明显,中心城市集聚效应加强;都市区核心圈层半径范围扩大至20km左右,20-90km半径范围内城镇用地规模大幅度扩张,其中60km和90km圈层内城镇用地规模峰值增长也十分明显,形成了20-90km范围的武汉城市圈紧密联系圈层,独立建设用地在这一圈层出现了用地规模高值区的连绵分布状态,而核心圈层其用地面积锐减,说明工业用地外推趋势明显,产业空间集聚发展特征初现;从城乡用地的扩展方位上看,东南部和东部是城镇用地和独立建设用地扩张的主导方向,结合圈层分布特征可以看出以黄石为中心的黄(石)鄂(州)黄(冈)东部城市组团城乡用地空间扩展十分迅速,反映了该地区作为武汉城市圈城市化、工业化重点区域已具备良好的产业集聚发展潜力;与2000年相比,5km距离范围内的同类型城乡建设用地空间集聚程度有所增强,8-10km距离范围内集聚程度又呈略微减弱趋势;从县域单元看,城乡建设用地空间分布在大部分地区仍然呈随机分布模式,但城镇用地在武汉市区以及江夏区和黄陂区表现出明显的空间集聚分布特征,空间集聚范围明显扩大,独立建设用地高值集聚分布方位向东偏移,并在高值区集聚的江夏区和大冶市附近出现了“异常”低值区梁子湖区,体现了生态保护用地区内尽量少布置或不布置工业用地的基本原则。　　 (5)运用空间系列缓冲区分析方法,从微观层面探讨了公路和铁路交通干线格局对武汉城市圈城乡建设用地空间分布的影响,研究发现:武汉城市圈公路和铁路交通干线都对城乡建设用地空间分布具有明显的集聚作用。2009年,公路和铁路干线10km距离范围内的城乡建设用地规模分别达到区域城乡建设用地总规模的98.2％和63.03％;随着与交通干线距离的增大,城乡建设用地面积呈非线性衰减,距离越近衰减速度越快,达到一定空间距离后衰减速度趋于平稳,说明交通干线的显著影响半径有所不同;在公路干线沿线,城镇用地随距离增大面积衰减最为显著,独立建设用地次之,农村居民点用地衰减最为缓慢;在铁路沿线,城镇用地随距离增大衰减最快,农村居民点用地次之,独立建设用地衰减最慢,表明公路和铁路对不同类型的城乡用地空间分布的影响有所不同。选取京广铁路、318国道和武黄高速公路等三条代表性交通干线进行系列缓冲区分析发现,2000年以前,国道和铁路干线沿线城乡建设用地扩展较为明显,且扩展强度与距交通干线的距离关系密切;2000年以后,高速公路对节点城市的空间扩张作用力进一步加强,铁路和国道干线仍然是城市群城乡建设用地扩展的动力之一,但影响力有所减弱,不同交通干线类型在城市群发展的不同时期对城乡建设用地扩展的影响半径和影响方式均存在差异。　　 (6)基于城乡建设用地空间分布与扩展的圈层和方位特征,在分析武汉城市圈交通轴线发展格局的基础上,提出武汉城市圈土地集约生态利用分区模式,将武汉城市圈划分为“环武汉市城区及沿江复合交通走廊土地优化开发核心区”、“京广-汉丹-宜黄-合武交通走廊土地集约开发潜力区”、“现代农业与生态农业土地综合利用发展区”和“幕阜-大别丘陵山区与沿江环湖土地生态服务区”,并以土地开发、利用、整治和保护等四种土地利用方式进行不同组合,构建各分区的土地利用模式。该模式以可持续发展理论、人地关系理论和点-轴理论为指导,采取土地利用主导用途区与交通轴线要素或生态约束要素相结合的思路,划分武汉城市圈土地集约生态利用分区,通过发挥中心城市的极核效应和交通干线的廊道效应,实现区域土地资源优化配置,以及人口、资源与产业的有序发展和梯度布局。