城市扩张是目前全球变化研究的前沿和热点问题,随着GIS与RS技术的快速发展,通过RS获取的土地利用信息已成为城市扩张研究的重要内容。基于“一带一路”战略构想,以我国西北地区省会城市为研究对象,通过对西北地区城市扩张演变的研究,分析其变化规律,找出内在原因,对城市扩张和土地利用提出合理高效的方案,减少人类活动对环境造成的影响,对维持生态系统的稳定以及土地资源的可持续发展有着极其重要的意义。目前对城市扩张及其驱动力分析的研究不少,但大多忽略了因子之间的相互影响,同时不同城市间研究因子相互作用对城市扩张影响的对比分析就更少。针对上述问题,本文以西安、兰州和乌鲁木齐三个城市为研究区域,探究我国西北地区省会城市1990-2015年城市扩张时空演变特征。利用RS、GIS技术,综合分析城市建设用地扩张强度、扩张类型、扩张弹性和生态景观等特征,对西安、兰州和乌鲁木齐1990-2015年的城市扩张变化进行了研究,揭示了西安、兰州和乌鲁木齐城市扩张的规模、时间以及空间动态变化特征,然后利用地理探测器,对引起三大省会城市扩张变化的自然驱动力因素及社会经济驱动力因素进行了探究,最后进行了对比性分析,研究结论如下:(1)25年间西安、兰州和乌鲁木齐3市建设用地均呈现强有力的扩张趋势,尤其在2005-2010年城市扩张最为显著,扩张强度在空间上表现为:西安>乌鲁木齐>兰州,这与国家西部大开发等宏观政策息息相关,同时也受地形等自身条件影响。(2)3大城市发展均以边缘式扩张为主,内填式扩张次之,而飞地式扩张类型在不同年际间呈现出小幅波动,但总体占比较小。同时3大城市均呈现以原有建设用地与内填式、边缘式、飞地式扩张土地依次由内而外分布的圈层式发展模式。另外在2010年之后,城市发展类型呈现由边缘式快速扩张向内涵式集约化发展过渡的趋势,这吻合我国城市化进程中,先粗放式后集约化发展的演变历程。(3)3大城市扩张弹性揭示了西北城市整体呈快速扩张趋势。其中兰州市土地扩张与人口增长均衡发展,西安市土地扩张速度远远快于人口增长速度,而乌鲁木齐市则介于二者之间,3大城市扩张弹性主要受地形因素和政策因素双重引导较为明显。(4)3大城市在不同时期表现出不同的城市扩张生态景观。总体而言,西安紧凑性最高,兰州表现出破碎化最明显,同时受复杂地形条件影响,兰州城市复杂程度指数也最大。(5)运用地理探测器的因子探测方法得出道路面积、城市人口、全社会固定资产投资等驱动因子对西安市城市扩张的影响显著,财政支出、城市人口、道路面积等驱动因子对兰州市城市扩张的影响显著,在职职工工资总额、道路面积、城市人口等驱动因子对乌鲁木齐市城市扩张的影响显著。通过交互探测方法得出各驱动因子间的交互项对三市城市扩张的影响均显著,具体表现为双因子增强。其中二三产业占比与道路面积交互对西安城市扩张作用最大,对兰州影响最大的是财政支出与高等学校数量交互作用,二三产占比与道路面积的交互作用、在职职工工资与财政支出的交互作用、二三产占比与高等学校数量的交互作用对乌鲁木齐城市建设用地规模的影响相对最强。