土地是人类赖以生存的承载资源和发展的重要保障,人类的社会经济活动对土地利用产生深远的影响,而区域性土地利用的变化又会影响环境的发展变化,进而影响人类社会经济活动。20世纪90年代,国际地圈—生物圈计划(IGBP)和全球环境变化中的人文因素研究计划(IHDP)联合提出土地利用/土地覆盖变化(Land Use/Land Cover Change,LUCC),并把土地利用/土地覆盖变化(LUCC)作为全球气候变化研究的核心内容。之后,土地利用/土地覆盖变化的研究逐渐成为了国内外地理学研究的热点问题,其中对土地利用空间变化和数量变化的预测是土地利用/土地覆盖变化研究的主要问题之一。然而,目前大部分土地利用/土地覆盖变化的研究大部分都以大区域、热点地区、生态敏感区等作为研究对象,对县域的土地利用的研究还比较薄弱。本文以十堰市郧阳区作为研究区域,采用2006年和2012年两期土地利用数据,并结合DEM数据,借助Arcgis、Fragstats、Idrisi等软件平台,对十堰市郧阳区2006至2012年土地利用现状及其动态变化过程进行了分析。在现状变化分析中重点从数量变化、土地利用程度变化、土地利用景观格局变化等三方面讨论研究时段内郧阳区土地利用/土地覆盖变化特征,并借助DEM数据,讨论不同的高程和坡度等级各土地利用地类的分布和变化特征。在现状变化分析基础上,本文引入了基于元胞自动机和马尔科夫过程的CA-Markov模型,开展郧阳区土地利用的空间结构和布局的模拟与预测,具体如下:(1)土地利用数据分类和高程、坡度数据分级。基于2006年和2012年两期土地利用数据,根据土地分类国家标准并结合研究目的对土地利用类型进行重分类。利用DEM数据提取高程数据和坡度数据,进行高程分级和坡度分级。(2)构建Markov转移概率矩阵。叠加分析两期土地利用数据,生成土地利用马尔可夫转移概率矩阵。(3)构建适宜性图像集。分析高程和坡度对土地利用类型的布局的影响,分析结果显示,耕地、建设用地、水域等90%以上的区域分布在500 m以下坡度小于25°的区域。将分析得到的所有地类的高程和坡度约束条件定义到布尔图像,合成适合研究区的适宜性图像集。(4)定义模型运行的其他演变规则。确定100m×100m的元胞大小,定义摩尔型元胞邻居,并采用5 X 5的滤波器。(5)模拟验证。根据定义的模型演变规则,模拟2012年土地利用类型的空间和结构变化,采用kappa系数的方法将2012年的模拟数据与2012年的现状数据进行对比验证,结果表明,模型的模拟效果较好,能够模拟研究区土地利用的动态变化过程。按照2006到2012年土地利用演变情景,模拟2018年土地利用空间结构。本文理论研究与实证分析相结合,运用了元胞自动机理论与马尔科夫理论相结合构建CA-Markov模型,并通过对郧阳区土地利用数量结构和空间分布的实证分析,证明CA-Markov模型具备CA模型模拟复杂空间变化的能力和Markov模型具备数量预测能力的双重优势,将该模型应用于县域土地利用/土地覆盖变化的研究中是可行的。