在全球变暖的大背景下,伴随着快速城市化进程,陆地景观格局发生巨大变化,随之而来的城市热环境问题也愈发剧烈,严重影响到人类的生存环境与身体健康,区域的可持续发展面临严峻挑战。对城市热环境时空格局的演化及影响因素进行研究,对于地方政府合理布局城镇建设用地与规划设计城市景观,进而改善城市生态环境,促进城市可持续发展具有重大意义。杭州作为浙江省的政治、经济、文化、金融和交通中心,亦是长三角城市群中心城市之一,伴随着快速的城市化进程,其热环境问题日益凸显,极大制约其经济社会的进一步发展。近年来,杭州已成为长江流域的新“火炉”城市,其炎热程度位居全国第三。因此,在兼顾杭州城市发展的同时,如何优化杭州城市热环境显得尤为重要。本文以杭州市区为研究对象,综合利用1984-2019年的多源遥感、气象、统计资料等数据,构建了杭州城市2D/3D空间形态数据库与热环境数据库,采用空间信息技术的相关理论与方法,分析了35年来杭州城市空间扩展特征与城市热环境时空演化过程,并探索了多时空尺度下城市热环境与城市空间形态之间的关系。本文的主要研究内容及结论具体如下:（1）1984-2019年,杭州城市二维及三维空间扩展十分显著,水平方向上建设用地面积增加417.47km~2,呈现朝东部及南部的扩展趋势;扩展强度和扩展速率呈现出阶段性的上升和下降趋势;杭州城市建设用地紧凑度整体偏低,而其分形维数整体偏高;2015-2019年,杭州城市建筑密度变化呈现出由低密度为主朝着中密度、中高密度及高密度区过渡的特征,杭州城市以低层和多层建筑增加为主,城市容积率由0.35增加至0.38;城市天际线上,东部的低层、多层甚至高层建筑均有所增加。（2）1984-2019年,杭州城市热环境的变化呈现出“集聚-扩散-集聚”的趋势,形成了多中心的空间分布格局;此外,杭州城市地表温度空间集聚范围先扩大后缩小,集聚程度先增强后削弱;杭州城市地表热力景观总体上破碎化程度由降低转向升高,斑块形状的复杂程度有所增加,像元间聚合成斑块的程度由大变小,同类型斑块间的连通性较高;杭州地表热力景观斑块丰富程度增加,分布更为均匀;杭州城市各级热力景观指数差异显著,热岛的景观百分比先增加后减小,而冷岛的景观百分比则整体呈增加趋势;冷岛热岛过渡区的景观聚合度相对较高、连通性好,其在杭州城市地表热力景观中占主导地位;边缘热岛与边缘冷岛的景观聚合度相对较低,破碎度较高;杭州城市热岛质心的转移方向与城市建设用地质心的转移方向具有较强一致性。（3）在不同观测尺度下,植被盖度、水体盖度、建筑密度、建筑高度、容积率、天空开阔度与历年四季地表温度表现出了较强的相关性,且相关性强弱会随着观测尺度的增大以及季节变化发生波动。植被盖度和水体盖度对历年春季、秋季和冬季城市热环境的影响较为显著;建筑密度对历年夏季城市热环境的影响最为显著;建筑高度对历年四季城市热环境的影响较小;相比建筑高度,容积率和天空开阔度对历年四季城市热环境的影响较为显著。总体而言,上述城市形态指标与地表温度之间的关系对时间（季节、年际）的依赖性较强,对空间（不同观测尺度）的依赖性相对较弱。