地理信息系统(GIS)是一种特定而又十分重要的空间信息系统，它是以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关数据的空间信息系统。GIS在诸多领域的研究中得到了广泛的应用和发展,然而，目前的GIS处理的数据是静态数据，缺乏时空分析尤其是时空动态模拟的能力，并且在GIS空间领域中也较少考虑空间动态。如何解决和发展面向应用的时空动态分析模拟方法已经成为人们在GIS研究应用中十分关心的焦点问题。 元胞自动机(CA)是一种时间、空间都离散的动力学模型，是研究复杂系统随着时空变化的典型方法，特别适合对复杂系统的时空动态变化的模拟。GIS和CA集成既可以弥补GIS缺乏时空动态模拟能力的缺陷，又可以为CA模型准备数据和定义有效的元胞转换规则，并提供对模拟结果的可视化显示。因而对地理信息系统和元胞自动机集成进行研究很有必要。 本文介绍了GIS 和CA 的基本理论。在总结前人研究成果的基础上，系统地归纳、分析了GIS 和CA 集成的方法，包括二者集成的基本思想、系统框架、特点以及应用环境。在VB.NET 开发环境下,阐述了MapObjectsGIS 组件和CA 模型集成的实现方法,并按照软件工程方法详细介绍了整个系统的目标、系统环境、相关需求、总体结构设计、数据库设计及功能设计。 最后，本文运用上述理论，以渤海地区的一块区域为研究样区,在GIS 与CA 模型的集成支持下,模拟了区域土地利用的变化情况。它不仅模拟了土地利用类型转化的数量,而且模拟了区域扩展的空间分布特征，克服了传统模型中不能很好表达空间和时间信息的缺陷。本文的目的是提供一种研究地理时空演化过程的方法。