城市是大部分人类现在和未来生活的地方。全球快速的城市化不仅带来了经济和科技的高效和集聚,也带来了社会、环境和资源等方面的一系列城市问题。二十一世纪以来,全球国家、地区和组织都开始致力于解决城市发展问题,研究城市发展的科学途径,提出了“可持续发展目标（Sustainable Development Goals,SDGs）”、“新型城镇化”及“城市高质量发展”等目标或战略,科学测度城市发展状态作为其中的基础问题显得尤为重要。城市的发展进程包含物理空间发展和社会经济发展两个重要层面,二者同源同汇,是不可分割的有机整体。因此,在城市发展研究中对两个层面进行充分考量,厘清两者间的耦合关系,是全面评价城市发展状态的重要内容。随着城市科学的发展以及遥感、地理信息等技术的使用,城市物理空间和社会经济发展状态的测度研究已广泛开展。在此基础上,对城市物理空间发展和社会经济发展间的关系研究也在不断涌现,但仍存在一定不足。首先,城市物理空间和社会经济发展相关性研究大多依赖统计数据,对于长时序、大范围研究,数据精度易受到统计口径不一致、尺度固化等问题的影响,限制了研究的可推广性。同时,统计数据缺少连续的空间属性信息,导致大多现有研究忽视了城市空间特征对两者关系的影响。其次,现有研究对城市物理空间和社会经济发展间的滞后信息提取不足,两者滞后特征对城市发展进程的作用机理还有待进一步探索。最后,现有研究对垂直方向的城市空间扩张多使用体积、高度等简单指标进行刻画,缺失了建筑物三维形态、景观结构等城市物理空间的发展细节,导致城市垂直空间扩张与社会经济发展的相关关系研究尚需补充完善。针对以上不足,本文利用多源遥感数据,在不同的时间和空间维度上对城市物理空间发展和社会经济发展间的耦合关系进行研究,主要研究内容和成果包括:（1）以中国330个地级市为研究区域,建立了地级市人造表面比率与夜间灯光亮度间的指数模型,提出了一种简单易算的、普适性强的城市发展状态遥感分析方法——城市“物理空间-社会经济”耦合曲线,并探究了该方法在不同尺度评估城市发展状态、城市职能以及城市空间结构的能力。结果表明,除中国西部地区部分城市外,大部分城市的模型精度良好。曲线模型的系数α代表没有人造表面的区域中灯光平均值,可以指示城市基础社会经济活动强度;系数β则表征城市社会经济活动在城市物理空间发展水平较高的地区的集中程度,反映了社会经济活动的城乡差异。从系数的空间分布来看,发展程度较高的地区以及西南山区的部分城市拥有较高的α值,而β值较大的城市主要分布于正在快速发展的中、西部地区。同时,两个系数对于城市职能也具有一定的敏感性,有助于城市职能的判别。曲线拟合值与实际值的残差可以反映出城市不同区域中空间扩张速度与社会经济发展速度之间的均衡关系,有助于制定合理的城市规划与发展策略。（2）基于长时序人造不透水表面数据与“类NPP-VIIRS”夜间灯光遥感数据,使用格兰杰因果检验方法,检验了2000-2018年中国260个地级市的人造不透水表面面积变化与夜间灯光亮度变化间的格兰杰因果关系,以此分析城市水平物理空间扩张与社会经济发展的时序滞后关系。结果表明,101个城市的不透水表面变化是夜间灯光变化的格兰杰原因,108个城市的夜间灯光变化是不透水表面变化的格兰杰原因,具有双向格兰杰因果关系的城市为88个。这些城市多分布在胡焕庸线的东侧,双因果方向的滞后期多为4-5年。结合各城市两者滞后期空间分布、夜间灯光平均增长率和不透水表面平均增长率可以发现,大多数发展程度较高的城市其夜间灯光变化对不透水表面变化的响应并不显著或存在较长的滞后期。滞后期较短的城市多分布于社会经济发展相对薄弱的地区,这些城市的经济发展大多得益于其土地出让的贡献。从另一个因果方向看,不透水表面变化对夜间灯光变化的响应往往需要较长的一段时间,此类城市的空间扩张多以自身需求和政策为导向,对经济发展的依赖不强。对于部分发展刚起步的城市,由于其城市空间和社会经济基础都相对薄弱,城市社会经济的增长能够快速引起城市物理空间的扩张。88个具有双向格兰杰因果关系的城市形成了“土地投入-产生稳定经济效益-促进城市扩张”的发展循环,循环周期为10年的城市最多。最后,根据各城市滞后期选择滞后数据,对城市“物理空间-社会经济”耦合曲线进行修正。在不透水表面数据年份不变的情况下,使用各城市所对应滞后期的夜间灯光数据拟合城市“物理空间-社会经济”耦合曲线。结果表明,部分城市的耦合曲线拟合结果获得了提升,且大多集中于夜间灯光亮度变化对不透水表面变化滞后效应更为显著的城市。这说明了,在今后的城市发展问题研究中,不仅要将滞后期纳入考量,也要考虑该滞后特征的方向性。（3）基于高分辨率土地覆盖数据、激光点云数据、数字表面模型和珞珈一号01星夜间灯光数据等多源遥感数据,以上海中心城区和宁波北仑区为研究区域,利用e Xtreme Gradient Boosting（XGBoost）回归模型在地块和街道尺度分别建立了二、三维城市景观结构与夜间灯光亮度的相关关系,并使用SHapley Additive ex Planations（SHAP）模型解译法分析了各景观结构对夜间灯光亮度的贡献。结果表明,同时兼顾二维和三维城市景观能够更好的反映城市社会经济的发展状况。此外,不同景观指数对夜间灯光亮度贡献的大小、正负都会随着指数值的变化而变化,甚至多个景观指数间的交互作用也会对贡献值产生影响。通过二、三维景观指数对夜间灯光亮度贡献的结果可以发现,土地利用的高效性和建筑物的多样性在地块和街道尺度中都对夜间灯光亮度表现出了积极的作用,在街道尺度它们的作用更为显著,而地块尺度下大型建筑的主导作用和地块的垂向发展是更为重要的因素。综合来说,土地混合利用、城市功能多样、利用高效密集的城市结构有利于街道和地块的社会经济活动聚集,可以为城市规划提供参考;同时,这些景观结构特征也与紧凑型城市可持续发展模型的主要特点一致,证明了可持续发展与社会经济发展是可以相辅相成的。