从20世纪初至今,城市化过程一直在全球广泛发生并将持续发生,且城市化的速度愈来愈快。随着城镇人口的递增,导致不断扩张的城市用地需求,使城市用地与农业用地、生态保护用地之间的矛盾不断加剧,同时城市的大量耗水及污染物质输出对周边生态环境造成损害。因此研究城市扩展、预测城市增长以对城市化过程做出有效决策,进而调控未来的城市增长,实现城市经济、社会与生态效益的最大化具有十分重要的意义。　　 SLEUTH模型因其模型输入数据的可获取性高、定标参数数量少、模型精度较高的特点在城市扩展研究中得到广泛应用。但SLEUTH模型仍有以下几点显著不足:　　 (1)参数定标过程耗时严重；　　 (2)定标精度虽然随三级定标阶段逐级提高,但定标结果通常为次优参数；　　 (3)模型在整个城市区域仅使用一组参数,这对多核心城市是不合理的,应采用多组参数；　　 (4)城市增长预测仅是对历史城市增长趋势的惯性延伸,应引入社会经济等宏观因素调控城市增长趋势。　　 针对以上4点不足,本文从三个方面改进了SLEUTH模型:一、采用蚂蚁算法定标模型参数,基于蚂蚁算法定标仅用SLEUTH coarse阶段所用时间即可获得更高精度的模型参数,在定标效率及参数寻优上改进了SLEUTH模型;二、引入分区定标机制,分区定标不仪适合于多核城市也适合于单核城市,能有效体现城市内部不同区域增长速度的差异,进一步改进模型模拟精度；三、引入宏观因素来改进SLEUTH模型的参数自修改规则,进而影响SLEUTH模型对城市增长趋势的模拟,理论上在城市增长机理上应进一步提高模型的合理性并提高模型精度,但本文实验未能有效证实这一想法,有待进一步尝试。本文选择震后重建的唐山市作为改进后SLEUTH模型的城市验证区域。　　 另外,一方面基于1992-2009年间唐山市4期观测城市范围数据,对唐山市的历史城市增长趋势及扩展方向进行了定量分析:总体上,1992-2009年间唐山市城市增长以西向、北向为主。另一方面,基于SLEUTH的模拟城市范围结果,对SLEUTH模拟的城市增长趋势及扩展方向进行了定量分析,以评价SLEUTH模型的表现。　　 最后针对唐山市的未来城市增长,设计了两种情景模式,并基于改进后SLEUTH模型预测了唐山市在不同情景模式下2010-2020年间的城市扩展形态。两种情景模式包括:一、惯性扩展模式,即未来增长延续历史城市增长趋势;二、政策调节模式,即考虑限制因素条件下城市的未来增长,限制因素包括三种:水库周边缓冲带、工矿污染、震中周边区域。政策调节模式下,预测结果显示唐山市在2010-2020年间将继续保持面积年增长大于2.6％的高速城市化速度,其中2015、2020年城市规模将分别达到2009年规模的1.20、1.38倍。