土地是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类创造财富的基本源泉。同时,土地还是一种不可再生资源。随着社会经济的发展,土地供给的稀缺性与国民经济各部门用地需求之间的矛盾日益突出。根据土地自身特性和土地适宜性,对区域内土地利用类型进行合理的数量安排和空间布局,是实现区域可持续发展的根本保证。土地利用结构优化是一项复杂的系统工程,大量采用模型方法是目前土地利用结构优化研究的趋势之一。借助数学模型严密的逻辑,能最有效地保证土地利用结构优化思维的逻辑过程,增强结构优化方案的科学性。但是,目前将土地利用结构数量优化与空间布局进行系统研究的模型却不多见。因此,研究土地利用结构数量优化与空间布局结合的模型方法,为土地利用结构优化提供科学、直观的决策支持具有十分重要的意义。本文首先概述了土地利用结构优化的理论及方法,然后详细介绍了系统动力学模型(SD)和元胞自动机模型(CA)的基本原理、特点及应用拓展,探讨了SD-CA整合模型用于土地利用结构优化研究的可行性和优越性。在此基础上,构建了基于SD-CA的土地利用结构优化模型,包括基于SD的土地利用结构优化子模型和基于CA的土地利用布局子模型两个子模型。在模型构建的基础上,以黔西县为例,结合土地利用结构现状分析,进行黔西县土地利用结构优化与布局研究。主要研究结论如下:1、综合自上而下的系统动力学模型和自下而上的元胞自动机模型,充分利用系统动力学模型在宏观驱动因素反映上的优势与元胞自动机模型在微观土地利用空间格局反映上的优势,构建的基于SD-CA的土地利用结构优化模型,能够更加有效、直观地进行土地利用结构优化与布局。2、将供需动态平衡引入到系统动力学方法中,通过构建人口-经济-土地的系统动力学模型,进行各因素间的多次反馈和协商,实现人口、经济发展对土地的需求和土地供给间的供需动态平衡,以达到土地利用结构优化的目的,形成土地利用结构优化方案。3、将土地利用结构优化方案作为数量约束嵌入元胞自动机模型中,考虑土地适宜性、土地稳定性、邻域影响、聚集效应、规划因素的影响,进行土地利用结构优化布局模拟。通过CA与GIS的结合,生成土地利用空间布局模拟结果,为土地利用结构优化提供直观的决策依据。4、以贵州省黔西县为研究区域,在对黔西县土地利用现状及其土地利用结构存在的问题进行分析的基础上,应用所构建的SD-CA土地利用结构优化模型,进行黔西县土地利用结构优化与布局研究,得到了黔西县土地利用结构优化与布局方案,并提出了土地利用结构优化对策,为土地利用规划提供了决策支持。研究结果表明,本文所构建的基于SD-CA的土地利用结构优化模型不仅能够生成土地利用结构优化数量方案,而且能够进行土地利用布局模拟,为土地利用结构优化提供科学、直观的决策支持,具有可行性和实用性。作为土地利用结构优化方法的一次新的尝试具有一定的科学价值和实践意义。