随着全球范围内城市化、工业化进程的推进，资源、环境及生态问题不断显现，人类社会的可持续发展遭受到巨大威胁。土地利用/覆被变化（LUCC）作为自然界与人类社会交流最频繁、最明显的领域，引起了国际学术界极大的关注。在众多学者长期的共同努力下，土地利用/覆被变化研究逐渐成为全球变化研究的前沿课题，也成为公众和管理决策界的焦点。土地利用/覆被变化研究包含的内容复杂，涉及的学科广泛。目前，包括地理科学、环境科学、生态学等学科在内的多个学科，从不同角度，利用不同的方法对土地利用/覆被变化机理展开了密集的研究，在对其历史变化规律及现状分析上取得了一些积极的成果。特别是近20年以来，伴随3S技术的快速发展和研究方法的不断创新，土地利用/覆被变化研究在信息和数据的获取、整合、处理、分析等方面取得了许多重大的进展。与此同时，其研究视角也不再局限于对历史变化过程和现实状况的分析，开始逐渐向未来延伸，着眼于未来情景的模拟和预测。济南市市辖区是济南市城市化进程中最为明显的区域，土地利用类型多样且土地利用变化比较强烈，故选其作为本文的研究区。本次研究主要在ArcGIS Desktop平台的支持下，以2003、2006和2010年3个时期的土地利用现状数据为基础数据，开展了以下工作：在ArcGIS Desktop的空间分析功能的支持下，本文对研究区的土地利用结构、土地利用空间分布特征及土地利用类型转换机制进行了分析。从分析结果看，济南市市辖区土地利用变化在不同时间段、不同区域呈现出明显的差异性。2006年至2010年期间的土地利用变化状况明显要比2003年至2006年期间剧烈，各类土地变化相对于上一时期都更加明显。研究区土地利用呈现明显的城市化趋势，其中耕地、其他土地大面积减少，城镇用地等建设用地类型迅速增长。另外，2003年至2010年受退耕还林、还草政策的影响，耕地、其他土地中的自然保留地大量转化为林地，林地面积呈现出不断增长的态势。不同区域之间的土地利用变化也存在差异，如历下区、槐荫区以耕地向城镇用地的转化为主，而多山地丘陵的历城区、长清区则表现出农用地内部的互相转化。研究中引入了景观指数分析方法，从景观水平、景观类型水平两个层次上，分别对研究区的斑块密度、平均斑块面积、分维数、蔓延度指数、聚集度指数、多样性指数、破碎度指数等指标进行了计算和分析。结果表明研究区景观在整体上呈现出破碎化态势，说明人类活动对景观的分割作用逐渐增强；分维数持续减小，表现在景观中各斑块空间构型趋于复杂，说明人类活动对景观的干扰增大；从景观中斑块的组合状态来看，其聚集度不断下降，说明优势斑块的聚集程度有所下降。在对研究区土地利用时空变化及景观格局演变分析的基础上，本文又进一步阐述了研究区土地利用的变化规律，探讨了研究区不同时段、不同区域土地利用变化的驱动力。为探求济南市市辖区未来土地利用情景，本文依托IDRISI平台中CA-Markov模块的空间模拟与预测功能，在规划、政策、坡度等因素的限制下，以济南市市辖区2003年与2010年的土地利用现状数据为历史数据，模拟了济南市市辖区2020年的土地利用情景，并对模拟结果进行了分析。以此为基础，根据济南市市辖区的实际土地利用状况，对其未来土地可持续利用提出了相应的对策。通过本次模拟研究表明，CA-Markov模型可以综合考虑自然、规划、经济等因素的影响，修正马尔可夫模型在空间模拟方面的缺陷，实现较为准确的数量预测和合理的空间模拟。最后，本文对研究中取得的主要成果和存在的不足进行了系统的总结，并对本研究领域的发展方向进行了展望。