随着经济的发展和科学技术的不断进步,人类对自然资源的开发利用不断强化,快速工业化进程下人类开发利用自然的能力得到空前地提高,从而支持了经济的高速发展,但同时却对森林、土壤、水、空气和生物多样性造成了极大冲击,结果是生态环境恶化,自然资源遭到破坏,其反过来又制约社会经济的发展。为此,人类不得不重新审视人与自然之间的关系,以寻求经济、社会与环境之间的持续协调发展。诚然,这些问题的存在都与土地利用结构不合理有关,以我国为例来说,人口众多,耕地资源少,人均耕地严重不足,人地矛盾十分突出,土地资源正承受着前所未有的压力,因此土地利用结构优化研究迫在眉睫。生态足迹是依据人类对土地的连续依赖性来定量测度可持续发展状态的,由加拿大生态学家William Rees等于1992年提出,其后,Wackernagel等在1996年加以完善,它以概念形象、内涵丰富和可操作性强的特点,得到国内外学术界和多国政府的广泛关注和积极响应。生态足迹模型通过测算人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距来判断一个国家或地区的发展是否可持续。土地利用结构优化是按照整体化的观点,以土地利用系统为对象,以结构问题为出发点,用定性和定量的方法描述其要素之间的联系和制约。目前,国内外土地利用结构优化方法主要有土宜法、综合平衡法、线性规划模型、灰色线性规划模型、多目标规划模型、细胞自动机和系统动力学模型等。本文主要是在计算临湘市生态足迹的基础上,采用多目标线性规划的方法来优化土地利用结构。临湘市位于湖南省东北边境,岳阳市东北部,全市土地总面积1743.68平方公里,有山地、丘陵、岗地、平原四种地貌类型,因此土地利用形式复杂多样。随着城市化和工业化进程的加快,临湘市建设用地需求不断增加,面积增长很快。地区经济的增长主要依赖于高投入、高消耗,结果带来生态环境的恶化,土地污染问题愈来愈严重,土地生产能力逐渐下降,经计算得到土地生态环境脆弱指数为0.4950,属于生态中度脆弱区,土地持续利用受到威胁。因此,未来要实现临湘市经济、社会和生态环境的全面协调持续发展,急需调整目前临湘市的土地利用结构,合理控制建设用地规模,努力实现耕地总量动态平衡,同时优化产业结构,促进经济健康有序发展。本文计算了临湘市1996-2005年的生态足迹,并详细分析了临湘市2005年的生态足迹需求和生态承载力情况。2005年,临湘市人均足迹需求为1.6661hm~2,人均土地承载面积为0.6078hm~2,生态赤字为1.0583hm~2,生态压力指数为1.7413,处于绝对生态压力中;可持续发展指数为0.5743,处于中等可持续发展。由此得出临湘市生态足迹结构处于失衡状态,土地利用结构不尽合理。从1996-2005年的生态足迹需求与供给的计算结果分析,临湘市近10年来生态赤字在逐渐增大,生态压力指数也在逐年上升。通过分析生态足迹与经济发展之间的关系,得出临湘市土地集约化程度低,土地利用效率不高。然后,对临湘市生态足迹进行了预测分析,分别采用多指标综合预测法和单指标预测两种方法对临湘市生态足迹需求进行预测;采用灰色系统和系统动力学等方法预测生态足迹的供给,得到2010年该地区人均生态赤字进一步增大,为1.5175 hm~2,2020年为2.7397 hm~2,生态压力进一步增大。在此基础上,构建了基于生态足迹方法的多目标线性规划模型,以生态赤字最小化和经济效益最大化为目标函数,设置了7个变量,制定了9个约束条件。根据模型求解优化方案,对临湘市土地利用结构进行优化调整。经过调整后,2010年该市生态赤字减小为1.4901 hm~2,2020年为2.6689 hm~2,同时各类用地的经济效益也有很大提高,有利于地区可持续发展的实现。最后,本文在临湘市土地利用结构优化方案确定的基础上,提出了优化的保障措施,主要从提高土地利用效率、节约和集约利用建设用地和土地信息化科学化管理等几个方面着眼。