为了给生态环境脆弱的黄土高原丘陵沟壑区土地利用提供有效的决策支持,本文通过对甘肃省天水市黄土高原丘陵沟壑区的典型流域——罗玉沟流域的土地利用变化及其驱动力进行了研究分析。首先,将罗玉沟流域1986、1995、2004年三期卫星遥感影像图进行解译归类分析,计算出该流域在研究时段内土地利用面积变化、程度变化以及转移分析；并利用相关分析、主成分分析方法对该流域土地利用变化驱动力进行定量分析,然后应用马尔科夫链模型对罗玉沟2013年的土地利用状况进行预测。结果表明：在1986年～2004年间,罗玉沟流域土地利用变化中起主导作用的是坡耕地向梯田和林地的转化,并且该过程主要发生在1986年～1995年间；灌木、草地、居民点和裸地的变化微弱。另外,罗玉沟流域土地利用结构变化主要受到人口和社会经济发展、消费支出、林业生态建设的投入等因素的驱动作用。最后,预测的2013年罗玉沟流域土地利用结果显示林地和居民点的比重增加,其中林地增加的比例最大,其余地类均有不同程度地下降,说明了国家在近些年以及今后对于黄土高原丘陵沟壑区林业生态建设投入力度的不断加大以及经济建设导致人类活动用地不断扩张。