晋北沙化区位于我国山西省北部的黄土高原农牧交错带,长期受自然因素和人类活动的综合影响,出现了土地利用变化剧烈及景观格局的空间配置不合理等问题,景观格局的变化又反作用于区域环境,因此景观格局分析是研究景观格局和生态环境变化的重要手段,以此揭示景观格局和生态过程的关系,实现区域环境的可持续发展。本研究以景观生态学为主要理论依据,以地理信息系统、遥感等为技术支持,通过定量计算和定性分析法研究晋北沙化区景观格局及其时空变化特征,建立驱动因子与景观类型的Logistic回归模型,预测未来不同情景下晋北沙化区的景观格局演变趋势。在此基础之上,运用景观生态学和可持续发展理论,为晋北沙化区景观优化配置和制定土地利用规划提供科学有效的依据,降低未来发展过程中的潜在风险。主要结论有:(1)晋北沙化区土地利用景观格局主要以耕地、林地、草地景观类型为主,2000-2010年耕地分布最广,并且面积减少最多。研究区土地利用景观格局在晋北黄土丘陵沟壑区、大同盆地平原地区、恒山、五台山土石山区存在着分布差异,这客观的反应了由于不同区域的社会经济条件和自然条件的差异而导致了各区域间的景观格局不同。(2)类型水平的景观格局特征及时空变化分析可知:耕地是晋北沙化区占绝对优势的景观类型,且耕地最大斑块指数降低最多,景观优势度下降,异质性增强;除工矿用地和盐碱地外,其他景观类型的斑块密度和斑块个数均减小,表明斑块分布趋于规整,斑块连片化程度提高,破碎化程度降低;在研究期间内,耕地、林地、草地三种景观类型的斑块指数都在降低,人类活动增强导致工矿用地和盐碱地呈增加趋势,斑块形状趋于复杂。(3)景观水平的景观格局特征及时空变化分析可知:晋北沙化区斑块分布集中,破碎化程度降低,斑块间的连通性增大;景观要素趋于多样化发展,景观异质性提高,景观类型从单一型转化为多元型,趋于稳定发展;景观整体聚集度和蔓延度增加,斑块间的空间关系趋于聚合。(4)基于CLUE-S模型以2000年土地利用景观格局模拟2010年土地利用景观格局,经Kappa验证系数为0.9244,模拟效果非常理想,证明CLUE-S模型能够很好的模拟晋北沙化区土地利用景观格局。(5)以2010年的土地利用景观格局为基年数据,设定自然发展情景、协调发展情景和经济发展情景3种情景,模拟2020年晋北沙化区的土地利用景观格局变化,结果表明,3种模拟情景下的土地利用景观格局在空间上存在差异。并针对晋北沙化区的复杂景观格局提出对策。