随着社会经济的快速发展和城市化进程的进一步加快，城市土地利用强度逐渐升高，交通拥堵问题以及交通带来的环境污染问题日益严峻。当前交通网络设计问题主要通过扩张现有道路设施或增加新的道路设施的方法来达到缓解交通拥堵的目的。然而，城市土地利用与交通系统之间相互影响和制约，忽略了土地利用这一交通产生的源头则很难从根本上解决城市交通问题。此外，车辆尾气排放是全球气候变暖的最主要因素之一。本文研究土地利用与交通一体化网络设计问题，并考虑交通带来的环境影响，这对缓解城市交通拥堵和实现环境可持续发展具有重要的理论和现实意义。本文首先研究了出行者对居住/工作地点以及出行路径的选择行为，基于随机用户均衡理论，建立了居民住宅选址与出行选择一体化网络均衡模型，以预测需求在网络上的分布。然后，建立了土地利用与交通网络协调优化模型，在考虑环境可持续发展的条件下，研究了未来人口需求确定与不确定两种情形下的土地利用与交通网络协调优化问题。在需求不确定情形下，假定未来城市人口数量为服从某个分布的随机变量，采用两阶段法进行建模，模型通过引入鲁棒性目标函数来降低需求不确定性带来的系统风险，并采用机会约束来表示随机状态下约束条件被满足的程度。最后，设计了求解模型的启发式算法，并使用一个算例验证了文中提出的模型和求解算法的有效性，同时对模型的关键参数进行了敏感性分析。