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基于时间序列的中分辨率卫星遥感数据的森林覆盖变化定量探测，能够刻画和记录森林变化轨迹，相对于传统的多期分类制图的变化探测方法，无疑是森林覆盖及森林变化遥感探测的革命性进展。本文开展了榆林六县森林覆盖变化（植树造林和森林砍伐）的中等空间分辨率（30米）、高时间分辨率（1-2年）、长时间序列（1974-2012年）的定量化研究，并结合生物量分析榆林六县的植树造林状况，评价和检验了榆林地区三北防护林生态建设工程的巨大成效。首先，对研究区域2011年5、6、7、8月和2009年9月的Landsat系列卫星影像数据进行定量化处理，获取地表反射率数据，计算水体指数和植被指数，并利用地面调查资料和遥感先验知识，采用决策树分类算法，对地表覆盖进行分类，总体分类精度达95.77%，Kappa系数为0.93。然后，收集了研究区域1974-2012年共29期数据质量好、少云并处于森林生长季节的Landsat系列卫星影像数据，进行定量化处理后获得了时间序列的地表反射率数据，计算森林概率指数，结合地面调查数据得到区域遥感与非遥感先验知识，设计了地表覆盖、森林变化的分类规则与定量化分类算法，获得了森林覆盖变化及变化时间的定量分类结果，并利用检验样本数据对森林覆盖变化结果进行真实性检验。结果表明基于Landsat时间序列影像和森林覆盖变化定量遥感模型，能够实现复杂异质的半干旱地区森林覆盖变化定量监测（包括植树造林、森林砍伐的空间位置和变化时间）。依据以上规则得到了六类地物（水体、裸地、耕地、永久森林、植树造林及森林砍伐），总体分类精度为89.1%，kappa系数为0.858，植树造林和森林砍伐的生产者精度分别为78.4%和89.1%。同时，对森林覆盖变化时间的时序反演结果进行了真实性检验，结果显示，22.2%的数据监测的时间和实地调查的时间完全相同，86.5%数据监测到的时间误差在3年/期以内。区域森林覆盖变化的统计结果表明，榆林六县的森林面积由1974年的378,862ha（占总面积的14.8%）增加到2010年的1,103,743ha（43.0%）；1974-2012年期间出现两个植树造林峰值，分别出现在1977年和2001年，这与当地政府响应三北防护林工程建设相关政策的时间相一致。最后，利用森林概率指数和已有的森林生物量调查数据，建立了研究区森林地上生物量模型，估算了1986年、2002年和2011年榆林六县的三期森林地上生物量。三期数据结果表明1986-2011年榆林六县森林地上生物量增加显著，2011年榆林六县的森林地上生物量为5.3×1010kg，2002年的为2.8×1010kg，而1986年的为1.6×1010kg。森林的生长伴随着生物量的增长，考虑到2001年是植树造林峰值年，该森林生物量变化结果和植树造林时间特点是吻合的。