城市空间扩张一直是城市地理学和土地科学研究的核心问题。研究城市边缘区的提取方法、空间特征、扩张模式和驱动因素有助于直观清晰地认识城市空间结构的形成和发展演化过程,有效控制城市空间蔓延。本文利用Landsat TM数据获取1991、2000、2010和2015年四期哈尔滨市建设用地矢量数据,从建设用地比例变化角度构建了“滑动切割”模型,通过设定提取阈值,界定了城市核心区、内缘区和外缘区的边界,探讨了城市边缘区的空间变化过程。同时,从景观格局角度,根据建设用地景观斑块的破碎化趋势,利用“巴斯扩散”模型(以下简称BASS模型)划定了城市边缘区的外边界,进而从整体和斑块层面,探析了城市边缘区景观面积和形状的变化过程。进一步,根据这两种模型的提取结果和城市边缘区景观破碎化趋势,提出了城市边缘区扩张模式的理论假设,并做了实证分析。最后,从政策扶持、交通拉动和社会经济三个方面,归纳概括了哈尔滨市城市边缘区发展的主要驱动因素。结果表明:(1)实例分析表明,从两个角度构建的城市边缘区提取模型不仅具有较强的可操作性,同时体现了城市圈层拓展的向心性和方向性特征。其中,从建设用地比例变化角度,构建的“滑动切割”模型提取结果不仅与哈尔滨市交通网路相吻合,并且能够清晰地体现哈尔滨市城市边缘区空间建设发展的方向,同时该方法还具有较强的可操作性。从景观格局角度,提取的哈尔滨市城市边缘区边界与哈尔滨市“十二五”规划中城镇体系的三大圈层战略中的核心圈基本吻合,该结果不仅从定量化的角度证明了哈尔滨市规划中的城镇体系三大圈层发展战略的可行性,而且还能具体定量化哈尔滨市核心圈的范围,对于明确和界定哈尔滨市空间拓展的外边界具有很好的指导意义。(2)从建设用地比例变化和景观格局两个角度对哈尔滨市城市边缘区的研究表明,哈尔滨市城市边缘区的发展与社会经济增长周期性波动密切相关。哈尔滨市慢速城市化阶段(1991-2000年),城市边缘区处于稳定状态,边缘区的空间位置和范围、建设用地的斑块面积和形状都变化不大。快速城市化阶段(2000-2015年),城市边缘区不仅空间位置向西南方向偏移并且面积迅速增大,逐渐与哈尔滨市城镇体系中的核心圈基本吻合,同时建设用地的斑块面积也不断增长,斑块形状也越来越不规则。(3)基于建设用地比例变化的城市边缘区空间特征分析表明,近25年来哈尔滨市的中心整体向西南方向移动,尤其快速城市化阶段(2000-2015年)城市中心移动更为迅速。1991-2015年哈尔滨市核心区从二环以内不规则的“心形”逐步延伸到二环与三环之间,形状逐渐规则,内缘区也从哈尔滨绕城高速公路(四环)以内扩展到哈尔滨绕城高速公路外缘,且外缘区已明显超越研究区边界。然而,就扩张速度而言,核心区在慢速城市化阶段(1991-2000年)的扩张速度大于快速城市化阶段(2000-2015年),内缘区和外缘区在快速城市化阶段的扩张速度大于慢速城市化阶段,内缘区增长速度最快,外缘区次之,核心区最慢。(4)基于景观格局角度的城市边缘区景观特征分析表明:慢速城市化阶段(1991-2000年),城市边缘区相对处于稳定状态,快速城市化阶段(2000-2015年),城市边缘区向西南方向偏移并且面积迅速增大;在整体层面上,快速城市化阶段相比慢速城市化阶段建设用地扩张更加迅速,且边缘区是全域建设用地增长的主要动力。城市建成区集中连片区域在全域中的优势相对稳定,而在边缘区的优势逐渐下降;在斑块层面上,建设用地斑块面积主要集中在0.01-1km2,占斑块总数五分之四以上,然而全域和边缘区在该区间内所有建设用地斑块面积不到全域和边缘区建设用地斑块总面积的五分之一。总体来看,哈尔滨市建设用地斑块较为破碎布局分散,在慢速城市化阶段以小面积斑块扩张为主,快速城市化阶段建成区集中连片区域和其他建设用地同时扩张,并且,随着斑块面积的增加,斑块形状越来越不规则。(5)根据“滑动切割”模型和BASS模型的城市边缘区提取结果,以及城市边缘区建设用地景观的破碎化程度,本文将城市边缘区的扩张模式细分为:“稳定式”、“外延式”、“跳跃式”和“混合式”四种模式。尽管慢速城市化阶段(1991-2000年)城市边缘区相对稳定,但依然存在“稳定式”扩张模式逐渐被“跳跃式”和“混合式”扩张模式替代,“跳跃式”扩张模式向“混合式”扩张模式转变的趋势,且四种扩张模式的空间界线变的越来越模糊。然而,快速城市化阶段(2000-2015年)由于政府对不同区域采取不同的发展战略,以及针对不同区位条件差异的交通基础设施建设投入,城市边缘区建设用地破碎化趋势增强,从多种扩张模式并存的混合模式,逐渐呈现出清晰的发展格局,东北和东部“外延式”和“跳跃式”扩张模式并存,东南和南部以“外延式”扩张模式为主、“跳跃式”扩张模式为辅,西北和西部以“跳跃式”扩张模式为主的离散型建设,从而从整体上逐步形成了“北跃南拓,东优西扩”的空间发展格局。(6)2000年以来,在政策扶持、交通拉动和社会经济等因素的共同作用下,哈尔滨市基本形成“南工北农,西商东政”的城市边缘区功能空间导向,即南部和西南工业、商贸、金融、旅游较为集中,东部和东北部农业产业园区集聚,具有较强的农业特色,同时存在行政和商住,西部科教、行政、商贸、休闲汇聚,这些因素的共同作用可能推动了哈尔滨市城市边缘区的扩张过程以及现阶段城市空间分布格局的形成。