在众多影响全球气候变暖的因素中,人类活动引起的土地利用变化是不可忽视重要因素之一。根据研究土地利用结构和方式的变化以减少碳排放,一方面在区域经济社会发展中有着重要的作用,利用土地资源的可持续利用,还在缓解全球变暖这一问题中,发挥地方政府的积极作用。本文以贵阳市环高为研究区,利用3S技术分析2001-2017年土地利用变化情况、碳排放变化,运用马尔科夫预测方法预测土地利用变化及碳排放,以设置约束条件和目标函数的方式构建灰色多目标优化模型,得到在低碳要求下优化土地利用结构的方案,根据方案提出一些切实可行的建议。研究主要结果如下:(1)以贵阳市2001年、2009年和2017年的遥感影像数据为基础数据,提取三期土地利用数据,分析了2001年、2009年和2017年土地利用面积变化和土地利用结构变化情况。(1)数量上,研究区土地利用面积以耕地、林地、建设用地为主,2001-2017年,水域、建设用地都有不同程度的增加,但耕地、林地、未利用地面积减少幅度较大;(2)结构上,以转移矩阵分析为基础,得到耕地主要分别转化为林地和建设用地,而建设用地主要分别转化为耕地和林地,水域主要转化为建设用地,林地主要转化为建设用地和耕地。(2)在收集能源消耗数据和耕地、林地、水域、未利用地的碳排放系数的基础上,估算了贵阳市土地利用碳直接碳排放和间接碳排放,得出2001-2017年,碳排放由64.76万吨增加到了216.58万吨。(3)采用马尔科夫模型预测自然发展情景下土地利用变化,根据土地利用变化的预测,到2020年土地利用碳排放从216.58万吨增加到240.35万吨,采用灰色多目标规划模型提出了低碳土地利用结构优化方案。(4)根据研究提出了以调整土地利用布局和结构与大力推广低碳土地利用技术等并行的建议和对策。