研究城市自然、社会与经济结构、功能与过程的相互关系，揭示社会组织和经济产业布局与自然生态系统的耦合过程，把握系统耦合关系的空间格局、动态变化、时空特点以及尺度转换和相关模式，探讨城市生态格局及健康效应。具体研究内容包括：

（1）城市土地利用演变的驱动机制、景观格局演变与效应

分析与模拟城市土地利用与景观格局演变过程，探索土地利用演变的驱动机制，研究城市景观动态变化的生态过程和效应，明确土地利用和景观格局演变的调控机制，揭示城市景观格局在调节城市生态健康功能方面的作用机理。

（2）城市热环境变化及其对环境流行病发生发展的影响机制

通过对地下–地表–大气热异常的系统监测和不同时间和空间尺度的多元数值模拟，研究在全球变暖和都市化双重作用下的城市热环境变化问题，探索城市热岛的形成和发展规律，识别在不同热环境、地理环境、社会群体等条件下环境流行病发生和发展的时空变化特征，为城市防灾减灾、提高应对气候变化的能力提供科学依据。

（3）城市生物多样性与健康

探索城市生物多样性演化的时空规律，研究城市外来种、生物入侵及生态健康效应，开展城市生物多样性的生态系统服务功能的定量研究，揭示城市生态系统服务功能的时空尺度效应，研究城市生物多样性与生态健康服务功能保护与调控的理论与方法。

（4）城市代谢与健康

通过研究不同社会经济水平、政策和行为特征对城市代谢的影响特征，阐明城市化进程中社会经济水平、政策和行为方式对城市物质和能量代谢过程的影响，建立城市代谢的优化控制模式；研究社会经济水平、政策和行为方式变迁导致的城市物质和能量代谢效率评估方法；模拟城市化过程中物质和能量代谢效率的动态作用过程；明确不同社会经济水平、政策和行为特征对城市物质和能量代谢效率的影响机理，探明城市代谢与城市生态系统健康之间的相互关系。