耕地是人类赖以生存的重要土地资源,关乎国家粮食安全与生态安全。中国作为世界上人口最多的国家,保护耕地资源,特别是优化耕地布局、提升耕地系统生产能力,对于保障其粮食安全具有特殊意义。然而,由于优质耕地资源与城镇建设空间高度重叠,中国的城镇化进程多以牺牲优质耕地为代价,这导致耕地空间布局日趋破碎化,严重威胁到耕地资源的生产效率和可持续利用价值。因此,如何协调城镇发展与耕地保护之间的空间冲突,合理优化快速城镇化区的耕地资源空间布局,实现耕地资源的集中管控与保护,对于缓解区域人地矛盾,实现国土空间最优保护与利用等具有重大现实意义。研究以江苏省常州市常武地区(包含天宁、钟楼、新北、武进)为研究区,融合土地利用变更调查数据、社会经济统计数据以及相关规划材料等多源国土信息,综合分析了研究区耕地时空演变趋势及其空间管控现状;研究了基于RF-CA城镇扩张模型的潜在冲突耕地识别方法;集成GIS空间分析法、K-means++算法、PCA-AHP指标综合赋权法,提出了图斑尺度快速城镇化区耕地空间优化决策方案。主要研究结论包括:(1)2009-2015年期间,研究区耕地转入1824.87 ha,转出4302.11 ha,耕地面积实际减少2477.24 ha,其中耕地转为建设用地占比高达91.61%,且在空间上主要围绕中心城区边缘及主要建成区周边分布。这表明快速城镇化进程中城镇扩张建设占用是耕地非农化的最主要表现形式。从耕地景观格局角度出发,平均斑块而积由1.8826下降至0.9187,景观分离度由29.5949上升至63.1300,这表明研究期间耕地景观破碎化程度加剧,空间管护难度加大。(2)研究将RF算法与CA模型相结合,通过构建RF-CA 模型模拟并分析了研究区城镇扩张时空演变过程及其与耕地保护空间的潜在冲突。基于混淆像元矩阵评价,RF-CA模型的模拟精度高达0.90,表明该模型在城镇扩张模拟中良好的有效性。在此基础上,运用该模型预测2025年城镇建设用地结果,并分析该结果与耕地的空间冲突,共得到32087个潜在冲突耕地图斑,潜在冲突面积为5171.81 ha,其中与规划基本农田保护区存在潜在冲突的耕地图斑面积为556.40 ha。(3)基于耕地保护与城镇扩张之间的潜在冲突分析,研究在集成GIS空间分析法、K-meanS++算法、PCA-AHP指标综合赋权法的基础上,提出了图斑尺度上的潜在冲突耕地空间优化决策方案。研究划分基本农田保护图斑2712个,可建设占用图斑4064个。进一步对潜在冲突耕地空间优化决策方案进行评价分析,结果表明,基本农田保护图斑与规划基本农田保护区、可建设占用图斑与建设用地管制区的空间重叠度均超过了 80%,可以满足区域耕地资源的集中管控与保护,实现区域可持续发展。