土地利用/覆盖变化的研究是当前土地研究的前沿和热点问题之一。土地资源合理有效的利用,实现土地利用系统的可持续发展是进行土地研究的根本问题。建立土地演化模型描述土地利用类型变化过程,探讨武汉市土地利用结构时空繁衍规律和动力机制,为优化武汉市土地利用结构,提高土地资源的保障能力提供技术支持。本研究依托国家自然科学基金项目及武汉市晨光计划等项目,以土地资源系统演化规律为基础,把基于时间序列研究的Markov模型与立足于空间动态演化规律研究的CA方法结合,借助对土地变化状态、事件和现象的形象化描述,创新性地探索在土地利用变化方面的Markov-CA模型的构建以其可行性。其研究内容主要包括:(1)武汉市土地利用时空演化特征分析。首先获取武汉市土地利用数量动态变化与空间分布格局特征等现状信息,并对土地变化的状态、事件、现象等进行形象化的描述与表达。(2)Markov-CA模型的构建。介绍了马尔可夫模型的原理、方法以及在研究土地方面存在的局限性问题;阐述CA的概念、组成、基本特征、元胞的扩展等方面。针对Markov-CA模型构建的原理、流程、模拟与预测的设定方案等进行深入的探讨与分析。通过对模型参数的调整与修正,最终确定了空间变量的权重与土地转化规则。最后在ArcGIS平台中,利用AE在VB.NET环境下进行二次开发实现Markov-CA模型。(3)基于Markov-CA模型的实例化特征分析。模型涉及的参数主要有空间距离变量的权重、土地单元的局部邻域规则、农用地、建成区、绿地等各土地类型间的Markov转移概率图像与概率矩阵。通过合理地组合与调整获得的各项参数,分析从1991-2002年间武汉市城市建设用地的演化规律与变化成因。以2002-2005年农用地、绿地、未利用地、建成区用地的流向与变动为基础,结合实际情况模拟武汉市未来土地利用时空格局。最后,对本论文的研究成果进行了总结与展望。本文主要结合了Markov模型的时间序列特征与CA强大的空间动态模拟能力,从时空变化的角度成功地实现了对土地结构系统演化机制的分析与模拟,证明了Markov-CA是一种有效的土地利用预测方法,为未来土地利用的有效规划与决策提供理论支持。