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土地的可持续利用是社会可持续发展的根本问题之一,土地利用的结构和空间布局的优化配置是土地可持续利用的重要途径,近年来土地利用矛盾日益加剧,土地利用／覆盖变化研究成为了近年来研究的热点和核心问题之一。当前我国上一轮规划全面实施,己进入调整期,新一轮规划也将在在几年后展开,对土地利用结构和空间布局的优化研究可以归纳过去一定区域内土地利用的特征,预测出未来土地利用的趋势,对改进土地利用结构和布局具有理论意义和现实意义,对土地利用总体规划的合理调整和实施起到一定的参考作用。本文应用灰色线性规划和CA-Markov模型相结合的方式,对土地利用结构和空间布局问题展开了全面的研究讨论。本文以典型山区县—郧县作为研究对象,引入了景观指数、土地利用率、变化动态度、土地垦殖率等指数对研究区的现状和2006年-2009年的土地利用变化进行全面的解析,指出了郧县土地利用的特点和存在的问题,在对郧县的土地利用现状有了一个全面客观的认识后,分别利用灰色线性规划模型和CA-Markov模型对其结构和空间布局进行了优化研究。本文在一般线性规划模型中加入了灰元,通过灰色预测的方法,预测出模型需要的人口、产值等参数,然后设置耕地、园地、林地、其他农用地、城镇用地、农村居民点用地、采矿用地、交通用地、水利设施用地、水面和其他土地这11个变量,设定了11个约束条件和相应的目标函数,通过UNDO软件成功预测了2018年郧县土地利用数量结构,并进行了精度检验和详尽的变化分析,结果表明灰色线性规划能对郧县的土地利用数量结构进行有效预测。在利用CA-Markov模型进行空间布局优化时,首先对基础数据进行处理,包括数据格式、土地利用地类汇总以及矢量数据基本错误的处理等,其次利用Markov方法生成2006年至2009年土地利用状态转移概率矩阵,为空间布局优化提供数量方面的控制,接着对其影响驱动力进行了分类汇总分析,为土地适宜性图集提供基础数据,在完成模型运行条件准备后通过IDRISI软件成功进行了空间布局模拟,最后对模拟结果进行分析。同时运用灰色线性规划模型和CA-Markov模型可以全面的对研究区的数量结构和空间布局进行优化,为郧县土地利用结构调整、总体规划的调整和实施提供参考。