土地利用/覆被变化(Land Use and Land Cover Change，LUCC)研究是全球变化研究的核心内容，而经济高速增长导致的城市迅速扩展、城市景观演变是LUCC最典型的变化之一。对城市地区景观演变的研究不但可以为全球LUCC研究提供区域案例，而且也可为城市资源的优化配置，强化规划调控提供科学依据。但是，就目前而言，从土地利用数据的获取到景观格局指标的定量分析，对土地利用及其时空结构演变过程，尤其对城市土地利用空间形态演变规律的整体研究还并不多。　　本文以杭州市为研究试验区，从地球科学、景观生态学等学科理论的角度，采用地理信息系统与遥感相结合的方法，围绕土地利用遥感信息的计算机自动分类、景观类型的动态变化分析、景观格局的空间梯度分析、景观格局的尺度演绎、景观组分指标的空间异质性和景观格局的分形性质等专题进行研究，得出了以下主要结论:　　(1)针对传统分类器和被动学习方法难以满足高分辨率遥感图象处理实际应用要求这一困境，提出了一种新的基于多分类SVM的主动学习方法，研究认为:这种方法直接避免了大量的计算，减少了样本训练时需要标记样本的数目，并能取得较为理想的分类效果，可有效地获取研究区城市土地利用景观类型信息。　　(2)采用一种改进的转换矩阵方法，对研究区自上世纪90年代以来三个时期内不同景观斑块类型之间面积变动特征进行的系统分析，可以清晰地识别出土地利用景观类型的系统转换，揭示土地利用变化景观格局演变的潜在过程，研究发现:受人类活动干扰最强烈的人工景观——城乡建设用地和交通用地快速增加，而受人类活动干扰中等强烈的人工景观——耕地和园地正逐渐减少，受人类活动干扰一般的人工景观——林地、水体等则基本保持平衡。　　(3)通过选择景观格局指数与空间梯度分析相结合的方法，以杭州市城市发展轴为样带，定量地计算了城市发展轴带上中心区到外围地区景观组分的梯度变化特征，研究表明:人类活动对发展轴带上景观格局的影响取决于离开城市中心、西湖名胜风景区的距离，城市化区域的景观破碎化和空间复杂性可以作为距离的函数进行定量描述。　　(4)采用改变空间粒度、空间幅度和同时改变空间粒度与空间幅度三种方法，对常用的20个景观指标的尺度效应进行了系统性分析，结果表明:相同的景观指数在不同的尺度下，所反映的结果相差较大，可以通过相应的分析选择出观察景观的最佳尺度，这对于指导城市发展与土地利用规划是有价值的。　　(5)采用地质统计学方法对景观格局中的有关空间组分异质性进行了分析，研究表明:所采用的四个景观指数斑块密度、面积加权平均斑块分维数、蔓延度、Shannon多样性指数很好地反映了研究区景观的时空分布规律，不同格局指数基本上具有相似的成因和空间差异特征。　　(6)利用不同的分形维数测算方法，对研究区景观格局的空间结构、几何结构和规模结构进行了分形分析，研究发现:将分形理论应用于城市土地利用景观格局的分析上，可有效地反映出城市土地利用景观格局的分形性质与系统稳定性、系统发展之间相互关系。