我国是世界上森林病虫害发生较为严重的国家之一，全国森林病虫有8000多种，其中经常造成严重危害的有200多种。林业有害生物灾害的发生与流行是多种因素综合作用的结果，包括气候环境、森林林分组成与生长状况、生物群落结构和人为因素等。我国地域辽阔，地形复杂，一方面不同地区的环境因素在时空组成上存在较大差异，另一方面林业有害生物生存与繁殖需要不同的环境，因而我国林业有害生物灾害的发生在时空分布上具有明显的区域性特征。GIS具有强大的地理空间数据管理、处理、分析与显示的能力，能够处理有害生物灾害研究中复杂的时空数据，为分析有害生物灾害的时空分布特征与灾害影响因素等问题提供了新的分析手段。松毛虫是我国最重要的森林害虫，其中以马尾松毛虫危害尤为严重，美国白蛾是世界性检疫害虫，自传入国内后，发生范围迅速扩大。本文以马尾松毛虫和美国白蛾为研究对象，利用GIS技术研究了这两种虫害全国尺度的时空分布模式，并基于环境要素建立了林业有害生物发生面积预测模型。主要研究内容与结论如下:　　 (1)研究并分析了2003-2008年间我国马尾松毛虫和美国白蛾的时空分布。马尾松毛虫灾害发生时间上具有明显的季节性，一般发生在春季至秋季，且每年3月、6月和9月为集中发生时期;空间上主要分布在秦岭淮河以南地区，发生范围在中国大陆覆盖16个省市的800多个县。美国白蛾灾害以每年6月和8月为集中发生时期;空间上主要分布在环渤海地区，发生范围在中国大陆包括了6个省市的200多个县。　　 (2)研究了气象要素和高程要素与我国马尾松毛虫灾害空间分布的关系。利用空间分析和单因素方差分析方法对2003-2008年马尾松毛虫灾害数据进行分析研究，结果表明:95％以上的灾害发生在海拔＜800m的地区;年均气温在15℃-20℃范围内灾害发生面积最大;马尾松毛虫对于年均相对湿度的需求集中在70％-80％范围内;年均降水量在900mm-1800mm时马尾松毛虫灾害发生面积较大，最适降水量范围是1200mm-1500mm;年均日照时数＜1500h的发生面积占总发生面积的30％以上，年均日照时数1500h-2000h占60％以上;年均气压＜700pHa的区域无马尾松毛虫灾害发生，最适年均气压范围是900pHa-1000pHa;年均蒸发量为600mm-1200mm时灾害发生面积较大;年均地表气温15℃-25℃时马尾松毛虫灾害面积较大;年均最低地表气温＞5℃时才有马尾松毛虫灾害发生，最适发生温度是10℃-15℃。　　 (3)研究了气象要素和高程要素与我国美国白蛾灾害空间分布的关系。利用空间分析和单因素方差分析方法对2003-2008年美国白蛾灾害数据进行分析研究，结果表明:95％以上的灾害发生在海拔＜400m的地区;年均气温在5℃-15℃范围内灾害发生面积较大;美国白蛾对于年均相对湿度的需求范围是50％-80％;年均降水量在400mm-800mm时灾害发生面积较大;约85％的灾害发生在年均日照时数2000h-2500h的区域;美国白蛾灾害发生面积随着年均气压的升高而增大，主要集中在900pHa-1000pHa;年均蒸发量＜900mm时有美国白蛾灾害发生，＞900mm时无发生;年均地表气温在10℃-15℃时灾害发生比例占90％以上;美国白蛾灾害发生在年均最低地表气温0℃-10℃的地区。　　 (4)基于气象要素与高程要素对马尾松毛虫和美国白蛾适生区域进行预测。秦岭淮河以南，四川东部、贵州中东部和广西壮族自治区及广西壮族自治区以东至东南沿海地区为马尾松毛虫强适生区，弱适生区为强适生区周边;美国白蛾的强适生范围主要集中在辽宁大部，天津，河北中、东和南部，山东北部，还有小部分集中在山西南部和河南北部交界地带。弱适生区主要分布在强适生区周边，其中山东中部和河北南部弱适生区范围较大。引入MaxEnt模型对马尾松毛虫和美国白蛾适生区域进行预测，并采用ROC曲线对预测结果进行评价，训练样本和测试数据的AUC值均在0.9以上，表明模型预测结果具有较高的精度。分析各影响因素对预测模型的贡献度，结果表明:年均最低地表气温、年均降水量、年均日照时数对马尾松毛虫预测模型的贡献度大;年均气压、年均最低地表气温、年均地表温度、年均蒸发量对美国白蛾预测模型的贡献度大。　　 (5)建立了基于COA-LSSVM的林业有害生物发生面积预测模型。设计了基于杜鹃优化算法的支持向量机预测方法，并结合县级马尾松毛虫和美国白蛾灾害发生数据与环境要素数据，预测了这两种虫害的发生面积，将预测结果与传统SVM的预测结果进行对比，表明本文算法精度上要优于后者。