随着城市化进程的快速发展,未来城镇用地的拓展将成为土地利用变化的主导特征之一,为了能够有效的促进城市健康发展,需要对土地利用进行合理部署,大连作为一个快速发展的城市,近几十年里大连市的土地利用结构发生了很大的变化,本文选取大连市主城区为研究范围,对研究区过去23年间的土地利用演变特征进行分析,并通过基于神经网络的元胞自动机模型（ANN-CA）对主城区未来城镇用地拓展进行情景模拟。本文的主要研究内容和结论如下:（1）结合历史遥感影像,解译出主城区1995、2000、2005、2010、2015和2018年六期土地利用数据,通过转移矩阵来对土地结构的时空演变特征进行分析,23年间土地利用变化显著,整体呈现出“一增三减”的趋势,城镇及工矿建设用地面积增加11.57%,耕地及园地、保护性生态林地、海洋及陆地水体面积分别减少了4.28%、4.21%、3.06%,其中,城镇及工矿建设用地来源主要是耕地及园地>海洋及陆地水体>保护性生态林地,保护性生态林地主要向耕地及园地转出,耕地及园地、海洋及陆地水体主要向城镇及工矿建设用地转出。（2）1995-2018年间,主城区城镇用地扩张速度的整体趋势为“上升—下降—再上升—后下降”,且在2000-2005年之间高速扩张,各项指数都达到最高值,在1995-2000年、2010-2015年这两个时间段内,由于受政府因素主导,城镇用地快速扩张,而在2015年之后,城市扩张速度放缓,但整体来说,主城区城镇用地的空间演变主要向东北部甘井子区和西南部旅顺口区进行拓展,表现为“西拓北进”。（3）通过ANN-CA模型对研究区城镇用地变化进行模拟和预测,选取了七个空间变量因子,在模拟精度大于90%的基础上,对研究区未来城镇用地扩展进行情景模拟,模拟结果显示,2049年主城区城镇用地最小范围为52870hm~2,最可能范围为57659hm~2,最大范围将达到61896hm~2,拓展特征主要表现为在原有城镇用地的基础上向四周大量拓展和适量的向海延伸,在东部环大连湾地区和西部旅顺口区表现尤为明显。结果达到了预期的效果,符合城市未来发展趋势。本文对大连市主城区历史土地利用变化特征进行了系统分析,有助于准确把握研究区过去23年间土地利用变化的整体趋势,且成功运用ANN-CA模型对主城区未来城镇用地拓展进行情景模拟,解决了部分关键技术,丰富了模型的实证案例,对未来大连市城市规划具有一定的参考价值。