城市是一个复杂的系统，城市及其周边的土地利用变化不但受到植被覆盖、地形等自然条件的限制，还会受到经济、人口、交通网络等社会条件的制约。未来10年西宁市将进入快速城市化阶段，随着经济的发展，人口规模的膨胀，城市将逐渐向周边扩展，城市用地的规模和为城市配套的其他人工用地的面积都将随之增长，耕地和环境保护与城市发展的矛盾将逐渐激化。在提倡可持续发展的背景下，我们不仅希望能够满足自身的发展需要，还希望建设一个高效、和谐的环境友好型社会。如何解决城市发展和耕地环境保护之间的矛盾，实现西宁市的和谐发展将是一个重大的问题。　　 元胞自动机模型是一个时空离散的动态演化模型，它具有强大的空间模拟和并行计算能力，可以利用高性能计算机模拟复杂的空间变换过程，适用于模拟西宁市的土地利用变化。马尔柯夫链模型被广泛应用于平稳事物的长期演化预测，在这次研究中将会为基于元胞自动机的城市扩展模型提供转换规则。　　 本文选取的研究区是西宁市四个主城区，包括城东区：城西区、城中区和城北区。采用的数据是1996年和2004年两期Landsat拍摄的ETM+影像，图像分辨率是28.5米。首先基于这两期遥感影像采用决策树分类方法得到1996年和2004年的土地利用图，土地利用类型包括人工用地、耕地、林地、草地和水体。接着制作道路、人口、高程等控制因素图层作为元胞自动机模型模拟的辅助数据。最后分别基于马尔柯夫链模型、马尔柯夫链和元胞自动机相结合的模型预测西宁市2012年的土地利用状况，对比分析两种模型预测结果的差异，分析西宁市1996年到2012年城市发展的特点。　　 元胞自动机模型是新的空间演变模型，马尔柯夫链模型被广泛应用于事物的动态预测，本文分析了这两种模型在土地利用变化预测上的特点和差异，发现马尔柯夫链模型没有空间概念，预测的结果图斑破碎严重，和现实情况出入很大。利用马尔柯夫链模型为元胞自动机模型提供转换规则，把这两个模型结合起来，综合两个模型的优点，可以更好地预测西宁市未来的土地利用状况，通过分析西宁市未来的土地利用变化，为当前的城市规划提供有益的参考。