本文以荒漠绿洲区典型县域磴口县为例,基于复杂网络理论、景观生态学理论以及GIS空间分析技术,以多期遥感影像、长时间序列地下水埋深数据、气象数据等为数据源,首先构建了适合磴口县的最小累积阻力面模型,主要从城市化和地下水分布两方面,耦合密度因子、距离因子等提取出了磴口县的潜在生态网络。进而,利用数据同化算法、点格局分析方法和骨架树提取算法分析了所提取的潜在生态网络的空间结构,利用复杂网络基本静态统计指标、关联性指标、重要性指标和联通性指标分析了潜在生态网络的拓扑结构特征。最终,利用BCBS模型进行潜在生态网络的空间结构优化,并分析优化前后潜在生态网络的联通鲁棒性和恢复鲁棒性;利用力导向模型并且设置11种情景,对潜在生态网络进行多情景破坏模拟,选取典型区域进行了细致分析。主要研究结果如下:(1)2000年到2014年期间,经过14年的城市化发展,2014年城区面积几乎是2000年的3倍,至2025年城区规划面积将达到62.10km2。城市边界经历了自然扩张到科学规划的过程。17个测井的趋势线划分为5类,分别是单调递减趋势、单调上升的趋势、先下降后上升的趋势、先上升后下降的趋势和先上升趋势后下降趋势最后又上升的趋势。磴口县北部和西部呈现下降趋势,中部和东南部呈现上升趋势。磴口县有三个典型区域变化很大,第一个区域位于研究区南部的奈伦湖地区,第二个是那仁布鲁格嘎查地区,位于磴口县西部,第三个是巴彦高勒镇中心。对三个区域进行分析发现,积极的人为干扰对地下水的影响是积极的,而人为大量利用地下水会导致地下水水位下降,甚至出现地下水漏斗。(2)基于生态阻力评价体系中,构建了生态保护模式和经济发展模式下的生态阻力面。提取出磴口县的潜在生态网络,由391块生态源地、47466条潜在生态廊道和667个潜在生态斑块节点组成。结合磴口县的城区发展边界,划分了三个等级的磴口县生态网络安全格局。(3)在基于生态源地变化的生态用地变化模拟中,通过引入集合卡尔曼滤波,能够减少误差的积累,提高模拟精度。EnKF-MCRP模型的模拟总精度达到82.4%,将生态源地的变化引入到生态阻力面模型中意义重大。7种类型的生态源地在小尺度上呈现聚集分布,在大尺度上呈现均匀分布,而在干旱半干旱荒漠绿洲生态脆弱区,生态源地节点这种小尺度高度聚集、大尺度趋于均匀的分布格局,一方面能够保证生态源地的稳定发展,另一方面又能保证区域的环境稳定。利用改造的Kruskal算法进行磴口县骨架廊道的提取,所提取出来的骨架廊道与实际情况较为吻合。(4)磴口县潜在生态网络平均每个生态节点约与其他6个生态节点有直接的联通关系,除去度为0和1的生态节点,度分布呈现明显的幂律分布:f(x)=55.75×e-0.40x,潜在生态网络表现出无标度特性。任意两个节点存在不联通的情况,聚类系数为0.3692,不具备小世界网络的特性。该生态网络是正相关的,即同配的,度大的节点比度小的节点更倾向于聚集成团,没有明显的层次性。比较重要的节点主要位于磴口县的东北部,网络核数为19。所提取出来的潜在生态网络的空间结构并不是最为稳定的结构。(5)优化前,现状节点的覆盖率CR为65.23%,现状节点分布均匀性U为0.5378。经过生态节点布局优化盲区的面积较少了 484.46km2。优化后生态节点的覆盖率CR为87.79%,优化节点分布均匀性U为0.3978,节点分布的均匀性有较大下降,优化后生态节点在磴口县区域内的空间分布更加均匀。优化后的潜在生态网络中,平均每个生态节点约与其他16个生态节点有直接的联通关系,度分布散点呈现出一定的Poisson分布特征,具有小世界特性和无标度特性。优化后任意两个生态节点之间可以通过约7次的转换就可以相互连通。优化后的网络重要的节点数量增加了 10个,在恶意攻击和随机攻击下发现,优化后的生态网络表现出更强的抗打击能力,更强的联通能力,且节点和边的恢复鲁棒性更强。(6)基于复杂生态网络力导向模型的11种情景模式下,随着(1,0)模式到(0,1)模式的转换,生态网络出现了逐渐的破坏。以局部样圆典型区域为例,随着模式的转换,生态源地斑块栅格逐渐消失,骨架廊道逐渐出现断裂,最终(0,1)模式下生态网络遭到极大破坏,结构上已经不具备生态网络的特征,表明现状条件下干旱半干旱区若进行大规模土地经济开发会对生态网络造成极大的破坏。在(0.9,0.1)模式下,沙漠边缘处出现破坏,但是在样圆内部生态网络却出现扩张,在现有自然资源的约束下,磴口县仍有发展经济的空间,但空间不大。