在全球环境研究中,土地荒漠化越来越被认为是迫切的研究课题,荒漠化因其发展速度快及严重灾害性而引起国际学术界的广泛关注。本文以艾比湖流域精河绿洲为研究区,首次在该研究区提出用GIS手段和CA(元胞自动机)模型来模拟和预测荒漠化变化情况。本文首先基于研究区土地荒漠化野外调研现状和不同时相(1984年Landsat5-TM和2014年Landsat8-OLI)遥感图像,利用归一化植被指数(NDVI)与荒漠化程度的高度相关性,以NDVI作为荒漠化评价的定量依据并对土地荒漠化程度进行划分,并较全面论述了研究区荒漠化的特点。然后在野外调研和遥感动态监测与评价的基础上,结合研究区已有的多元信息基础资料及研究成果,运用GIS强大的空间分析功能和概率统计、主成分分析、层次分析等数学方法,定性及定量地综合研究了土地荒漠化与各驱动因子之间的相关关系,揭示了研究区土地荒漠化的主要驱动因素。在此基础上,利用已有的1984、2014年的土地荒漠化分布状况作为参照和检验数据,结合3S技术和元胞自动机模型,实现了土地荒漠化演化数学模型:Geo CA-Desertification模型,并用此模型对该研究区2024年土地荒漠化演化趋势进行了模拟与分析,探讨了研究区土地荒漠化的时空分布规律。最后,针对研究区的土地荒漠化发生及发展的特点,较系统地提出了土地荒漠化的防治建议。研究结果表明:(1)研究区西北部土地荒漠化规模仍在发展。1984年到2014年土地荒漠化面积及程度都呈增加趋势。土地荒漠化面积由1984年的15.228×104ha,增加到2014年为21.319×104ha,年递增率为1.87%。极重度土地荒漠化面积占研究区总面积的百分比由1984年的78.75%减少到2014年的78.41%。(2)1984-2014年期间,在面积变化方面,除65.08%的未变化部分外,恶化级别类型所占比例最大,面积达16.81×104ha,占总面积的17.30%;其次是逆转、强烈逆转等好转趋势类型,总面积共计15.41×104ha,占总面积的15.82%;强烈恶化面积虽不占主体,也达到0.09×104ha,占总面积的0.09%。(3)CA模型模拟结果精度评价,Kappa指数值为0.832。根据遥感影像分析、荒漠化演化机理和数学模型结果分析,研究区土地荒漠化扩展方向总体呈由北向南,由西向东推进。精河县及其周边乡镇始终处于荒漠化边缘并受其影响。