丹江口水库是我国南水北调中线工程的水源地,河南省环丹江口水库地区是其重要的汇水区,该区域土地利用变化对丹江口水库的水质、水量具有重要的影响。本文在遥感和地理信息技术的支持下,以丹江口水库河南省汇水区的卢氏、栾川、西峡、淅川、内乡和邓州等6县市为对象,利用1991年、2002年和2013年的遥感影像,分析了研究区1991-2013年间土地利用时空变化,建立了该区域土地利用变化的马尔科夫链元胞自动机模型(CA-Markov),对研究区未来土地利用格局进行了预测和分析。主要结论如下:在ENVI 4.8、ArcGIS 10.1和IDRISI Selva 17.0等软件支持下,通过对1991、2002、2013年遥感影像的解译获得研究区的土地利用现状,在此基础上从结构、动态度、单一土地利用类型相对变化率、转移矩阵、主要变化类型等这几方面分析了研究区1991-2013年土地利用时空变化规律。结果发现:在1991-2013年,研究区以林地和耕地为主;建设用地和林地呈增加趋势,耕地则先增后减,其他土地呈现减少的趋势;增加的建设用地主要来源是耕地,而林地则来源于其他土地。通过高程、坡度、人口密度、GDP以及与建设用地、水域、耕地、林地和其他土地的距离等9个驱动因子的Logistic回归分析,建立了不同土地利用类型的分布与各驱动因子之间的关系。结果发现:距离各自的原始地类的距离、社会经济因子对土地利用变化的影响较大,其中以距离各自原始地类的距离、距离建设用地的距离、距离耕地的距离、人口密度及GDP的影响最为突出。利用Logistic回归分析方程,获得了基于土地利用转移适宜性图集的元胞自动机(CA)的转化规则;基于转移矩阵和土地利用转移适宜性图集,建立了研究区基于CA-Markov的土地利用变化模型。利用该模型预测了2024年研究区的土地利用变化。结果表明:在2024年,林地和耕地仍然是该区主要土地利用类型;与1991-2002年、2002-2013年相比,2013-2024年研究区土地利用的变化较为平缓,表现为建设用地、林地的面积继续增加,耕地、其他土地的面积继续减少,水域稍微增加。研究结果为河南省环丹江口水库地区土地资源的可持续利用与管理以及丹江口水库汇水区的生态保护提供了理论依据和数据支撑。