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土地是国民经济各部门重要的物质条件，随着人口剧增，人类活动范围的不断扩大，人类对土地的需求大幅度增加，土地已经成为一种稀缺的资源，土地供应十分短缺。土地面积的有限性和土地需求之间的无限性之间的矛盾需要借助于合理的土地利用来解决。根据系统论的观点，土地利用结构决定其功能，只有用地结构合理，才能保持土地利用系统的良性循环，才能取得土地利用的最大效率，优化结构，提高功能，可用较少的消耗或投入取得较高的效益。土地利用结构优化调整，是在不断增加土地投入的条件下，实现土地产出增长以获得结构效应的有效途径。
土地利用结构优化调整是土地利用规划的重要内容，优化的土地利用结构应该是通过一定的方法使未来土地利用的经济效益、社会效益、生态效益都获得最佳的利用结构，从而实现土地资源的可持续利用。由于土地利用是一个复杂的系统，探讨土地利用结构，必须求助于系统优化的方法。在规划过程中，系统优化方法其实就是以数学模型为主要手段的定量分析过程，目前在规划手段中大量采用模型优化方法是现代土地利用规划学科发展的趋势之一。
本文以新一轮土地利用规划修编为背景，从系统角度，以土地可持续利用理论、区位理论、景观生态学理论等为指导，构建土地利用优化模型系统，着眼于区域土地利用数量结构、空间结构和时空动态结构的系统分析，采用一系列指数并结合定性方法进行研究，在此基础上，以经济效益、社会效益、生态效益为目标函数，构建多目标规划模型，运用遗传算法和动态规划进行优化方案求解择优，从而探寻土地利用的最优结构，并以临湘市为实证进行了研究。本文研究的内容主要有以下几部分：
(1)土地利用结构系统分析。土地利用结构优化是一项复杂的系统工程，每个地区的土地资源有着自身的特点，建立土地利用结构优化模型时要充分考虑不同地域、不同经济发展水平下的土地利用现状特点，要以系统学原理为指导建立起结构完整、功能全面的土地利用结构优化模型。土地利用结构系统分析是土地利用结构优化的基础，本文采用土地利用的数量结构、空间格局和土地利用结构动态变化相关的一系列指数，结合定性方法，科学地分析土地利用系统的特征，找出土地利用中的优势和存在的不足，指出未来土地利用的方向和途径。
(2)土地利用结构优化模型选取。本文选取的是多目标动态规划模型，它改变了过去单纯用单目标规划模型或灰色线性规划来配置土地资源的常规，特别是突破了传统研究的局限，经过调整约束条件和改变参数得到多个优化方案，并运用多阶段决策实现方案择优，使规划方案具有动态性。
(3)土地利用结构优化模型的设计与构建。为了最大限度地发挥土地的总体功能和综合效益，本文设计的土地利用结构优化模型设置了9个变量，建立13组23个约束条件，采用了经济效益、社会效益和生态效益三个目标函数，在生态效益函数中引入绿总量，使模型中生态效益的量化变得更为简单可行。
(4)土地利用结构优化模型求解及多阶段优化方案决策、评价。本文利用遗传算法内在并行机制及全局优化的特性来求解土地利用结构的优化方案，在求解过程中通过调整约束条件和改变参数得到不同的Pareto可行解，即土地利用结构优化方案。为了保证土地利用规划的动态性和连续性，文中将前一时间阶段的土地利用结构优化结果作为下一时间阶段的现状约束，并通过模糊优选动态规划从多个时间段的土地利用结构优化方案选取最优方案。为了使优化能够达到预期效果，需对方案进行评价，以便找出切实可行的优化方案。
(5)土地利用结构优化方案实施的保障措施。本文以临湘市土地利用现状为基础，结合土地利用结构优化方案，探讨了土地利用结构优化方案实施的保障措施。主要从科学编制土地利用规划、提高土地利用效率、节约和集约利用建设用地、保护生态环境、提高土地管理水平和加强土地法制建设等几个方面着眼。