В статье рассматриваются вопросы формирования математических моделей лесных земель как базовых блоков геоинформационных систем мониторинга в землепользовании. Такие модели представлены в формах природных объектов (лесных ресурсов), природных явлений (средоформирующих и социальных функций) и природных процессов (природо-землелесообразовательных). Приведены конкретные параметры роли лесных земель (лесов) в поддержании состава атмосферного воздуха на интенсивно осваиваемых территориях Урала и параметры водоохранно-водорегулирущей роли лесопокрытых водосборных территорий с учетом их многолетней трансформации. Представлены модели лесообразовательных процессов с учетом пространственной и временной динамики. Рассмотренные модели лесных земель в составе базовых блоков геоинформационных систем мониторинга в землепользовании позволяют ввести в него временной масштаб, посредством которого осуществляется прогнозирование состояния земель. Создается единая геоинформационная система мониторинга лесных земель, обеспечивающая прогнозные оценки последствий реализации различных вариантов землепользования с учетом современных вызовов и рисков.