LUCC(Land Use/Cover Change，土地利用/覆被变化)是一种非线性动力学过程，具有复杂的自组织、自适应现象，自然因素和社会经济因素在不同时间、空间尺度上相互作用，使土地利用变化现象具有较大不确定性，无法利用精确的数学模型对它们进行表达和模拟。上世纪90年代，人们开始采用复杂性科学的理论和方法来研究和分析区域问题及其时空演化的内在规律。国内外学者多使用CA模型模拟城市土地利用变化，目前已发展到利用多智能体或结合GIS建立土地利用模型的阶段。　　 城市的发展是一种时间—空间现象，只有将多智能体和元胞自动机等空间过程模型与GIS空间数据模型紧密集成才能更好的表达时间—空间过程。本项研究从城市空间结构演化的基本规律出发，以复杂适应系统理论为基础，集成多智能体、GIS和元胞自动机，自下而上建立城市空间发展模型来研究城市土地利用变化，探索了城市中居民、企业、政府等大量微观主体非线性相互作用的自适应行为及其如何导致城市宏观空间结构的演化。在仿真研究中，以Repast和ArcGIS为工具，构建了一系列异类的独立智能体，它们通过离散事件在以城市土地利用、绿地、交通、商业服务、地价、教育、医疗七层元胞自动机作为背景的世界中进行交互，模拟客观世界中的城市土地利用变化过程。建立了城市土地利用动态模拟系统(Urban Land Use Dynamic Simulation System，ULUDSS)，ULUDSS可以在不同控制条件和不同参数下对城市土地利用变化进行模拟、预测及优化，是一个可控的、可观测和可重复的过程，因而可以有效的对城市规划方案和土地政策进行试验，从而大大降低土地资源开发利用的决策风险，促进城市土地资源的可持续发展。以广州市番禺区为例，从时间、空间的角度对番禺区土地利用变化进行了计算机建模与仿真，模拟了其在1998-2002年及2006-2010年两个时段的土地利用变化情况，并取得了较为理想的效果。