当今世界，尤其是亚洲发展中国家，正经历着一场前所未有的城市化浪潮。城市化的进程深刻地影响着众多发展中国家的中小型城市，带来了社会进步的同时显著地推动着城市的土地利用/覆盖变化(LUCC)，并产生了一系列生态环境的负面影响，加上城市人口的快速增加，耕地资源遭受了前所未有的压力，使得粮食安全问题再一次成为了人们关注的焦点。本文以中国的张家港市、印度的德拉敦市和越南的河内市为研究对象，在多时相遥感数据的支持下，利用3S技术，对三个城市在不同的城市化进程下的LUCC及其对耕地资源、粮食生产的影响进行对比分析。其中以中国的张家港市为例，基于耕地数量、质量变化和粮食生产数量、质量变化分析数据，结合人口社会经济自然数据资料，进一步构建张家港市粮食安全预警指标体系和智能化预警模型，提出绿色健康可持续农业作为未来中国乃至亚洲中小型城市粮食产业发展的导向和趋势，构建粮食安全的绿色健康可持续发展的综合评价体系，主要研究结论如下:　　(1)通过对2000-2009年间张家港市、德拉敦市和河内市的主要用地类型的变化情况分析表明，张家港市的园地、林地减少的较快，减少了近26.11％，德拉敦市和河内市的城市用地面积增加的很快，分别为56.25％和35.08％，同时农业用地减少的较快，减少了50.51％和26.57％;通过对德拉敦市、河内市和张家港市的耕地不稳定指数(CLID)分析表明，河内市的CLID平均值是三所城市中最高的，为37.32，张家港市其次，为35.17，德拉敦为29.12，年均耕地减少量也是河内市＞张家港市＞德拉敦市，分别为15，12，8，三个城市在城市建设和发展的同时面临着不同大小的耕地转化成其他类型用地的压力，耕地资源的减少影响了当地粮食生产;　　(2)应用典型的数理统计方法-典型相关分析，对张家港市1995-2009年的LUCC变化的驱动力进行定量分析，挑选出36个与自然、社会、经济条件有关的变量，通过SPSS进行共线性排除处理后，最后28个变量进入了典型相关分析。典型相关分析将驱动因子对张家港市土地利用结构变化贡献作用的大小进行量化，结果表明，张家港市的土地利用结构正在由原先的农业型布局向工业型方向发展、演变，农业结构出现了调整，很多类型的农用地的功能发生了转化。这种转化不仅存在于农业内部，更多的是农业向非农建设转化，并且这一趋势在未来的一定时段中仍然会保持着一定的增长势头;　　(3)应用改进后的geo-CA模型对张家港市未来10年的LUCC模拟显示，在未来10年张家港市各类土地利用面积将呈现出一定规律性的变化，耕地面积、林地面积和其它农业用地面积将减少，建设用地面积将持续增加，城市化是张家港市未来LUCC的主要驱动力之一，从2010-2020年的10年内将有9044公顷的耕地和934公顷的其它农业用地向城镇用地转化以满足不断增长的城市化对用地的需求，农业用地受到城市化带来的巨大的转化压力;　　(4)结合3S技术通过对张家港市近十年不同时相的小麦和水稻影像进行提取，估测张家港市1996-2008年间小麦、水稻的耕作面积和产量的动态变化。结果表明，小麦和水稻的估测面积与实际面积比较，精度分别为96.49％和92.79％。小麦和水稻的总产估测结果与地面实际统计结果比较，精度分别为86.46％和89.98％，差异不大。1996-2008年小麦和水稻播种面积和总产年际波动频繁，总体呈下降趋势;　　(5)通过对2009年张家港市耕地利用质量现状的调查、采样、分析，将2009年张家港市耕地利用质量等级分为四级，耕地总体分布主要以二等地和三等地的形式存在，一等地和四等地都较少;采用IDW内插法对张家港市土壤重金属及水稻、小麦根部重金属含量的空间分布格局进行的研究表明，Hg、As、Se、Pb和Cu5种重金属元素在土壤中含量的空间分布存在一定的差异性，As、Se、Pb和Cu四种重金属元素对张家港市土壤的污染程度较Hg元素轻，主要体现在张家港市南部地区土壤中的Hg元素浓度较高;同时，Hg元素在张家港市西部和南部地区粮食根部浓度较高;张家港市耕地生产力在1996-2009年总体呈现下降趋势，从1996年的10818 Kg/hm2至2009年的8327 Kg/hm2，平均每年下降的速度为191.6 Kg/hm2;　　(6)通过构建粮食生产预警指标体系的研究表明，基于粮食安全的复杂性和特殊性，对张家港市粮食生产所受压力因子、反映当前粮食生产实际状态的因子、能够预测未来粮食生产趋势的因子进行合理分析，选取因子分析法，对因子进行筛选，最后从自然、社会、经济三个方面，选取25个因子来构建张家港市的粮食安全预警指标体系，预警指标体系中的指标对粮食生产具有监测和预警的功能。同时结合人工免疫遗传算法，提出改进后的BP神经网络模型(IBOA)，经过训练、检验，克服了BP神经网络原有的一些缺点，具有较好的精度，对张家港市未来三年的粮食产量进行预测，得到了较好的预测结果;　　(7)通过对国内外绿色健康农业与我国粮食生产现状的研究和总结，基于我国和亚洲发展中国家中小型城市发展绿色健康农业的实际，提出低碳、高效、可持续、可循环的绿色健康农业理论，使用德尔菲法和层次分析法确定权重，使用综合评价法建立综合评价模型，对众多因子的优劣筛选比较，建立合理的粮食安全绿色健康评价指标体系，由生态效益水平评价指标、经济效益水平评价指标体系和社会效益水平评价指标体系三部分构成。　　本研究的创新点在于以下几点:　　(1)元胞自动机与GIS的有效结合促进了地理元胞自动机(Geo-CA)在LUCC中的应用，实现了元胞自动机在生态学上的应用;　　(2)第一次将三个亚洲不同发展中国家的不同城市化进程的城市-中国的张家港市、印度德拉敦市及越南河内市放在一起做时空动态分析比较，基于3S技术和生态学理论，对这三个城市近15年来城市化进程下的LUCC、耕地资源变化及其对粮食生产的影响进行对比研究;　　(3)详细而系统地揭示了张家港市耕地资源及粮食生产的数量及质量现状，并提出了未来中国乃至亚洲发展中国家中小型城市粮食生产发展的趋势-发展绿色健康可持续的粮食生产，同时综合了生态、经济、社会三方面效益的角度构建了粮食安全的绿色健康可持续综合评价体系，为相关的政府部门提供决策指导;　　(4)结合人工免疫遗传算法的优势，将BP算法与人工免疫遗传算法相结合构建智能化人工免疫BP神经网络预测模型，引入粮食产量的预测预警预报中，，克服了传统BP神经网络算法的诸多缺点。　　总之，通过本研究表明，张家港市、德拉敦市及河内市都正经历着不同阶段的城市化发展进程，城市用地不断的扩张，土地利用发生了剧烈的变化，给当地的耕地资源和粮食生产带来了巨大的压力，未来的十年中城市化依然会保持快速发展的势头，以张家港市为例构建的粮食安全预警指标体系和智能化预测预警模型，是结合生态、经济、社会学科知识的一次新的尝试，并提出绿色健康可持续农业作为未来中国及亚洲发展中国家中小型城市发展粮食生产的趋势和导向，以期在未来的城市化进程中能够做到合理规划，正确处理好人地矛盾、人粮矛盾，给相关部门提供决策的理论指导，从真正意义上实现粮食安全。