优化城乡建设用地结构与布局是打破城乡二元结构,实现城乡统筹发展与社会主义新农村建设的重要手段；也是促进区域土地资源集约节约利用,加快建设“两型社会”,构建和谐社会的科学依据。如何调整区域内城镇用地与农村居民点用地的比例结构,包括数量结构和空间结构,以及推进城乡建设用地增减挂钩政策,提高城镇和农村的可持续发展能力,避免规划陷入特定的数字游戏,是优化城乡建设用地结构与布局迫切需要研究和解决的关键问题。本文围绕城乡建设用地规模控制与空间优化布局这一核心问题,针对目前学者大多侧重于应用数学模型预测数量结构,而忽略如何对数量进行空间上的落实,从而提出一种新的城乡建设用地优化布局模型—基于SD与扩展的CA相结合的复合决策模型,并将该复合决策模型与GIS相结合,在一定程度上确保了城乡建设用地数量结构优化与空间布局优化于一体,真正定量、定位、定序、定性的落实各类用地指标。围绕城乡建设用地优化布局这一研究目标,本论文利用复合决策模型开展了相关的研究工作,主要研究的内容包括以下几个方面：(1)城乡建设用地优化布局的基本理论和方法。详细介绍了城乡建设用地空间优化布局理论研究,将城乡建设用地看作复杂动态空间非线性系统,充分运用复杂系统理论,为有效的模拟和预测呈现建设用地空间演化提供有力的理论支持。对复杂地理空间决策方法体系中的系统动力学与元胞自动机在土地科学研究领域中的国内外研究进展进行了归纳与总结,针对已有研究中存在的问题,提出了改进思路,明确了城乡建设用地优化布局研究的对象和目标,并对论文的研究思路、主要研究内容和框架进行了介绍。(2)城乡建设用地多层空间复杂演化机制。就文中涉及的城乡建设用地、城乡建设用地空间系统以及城乡建设用地空间优化布局的概念进行了简要的描述；阐述了城乡建设用地空间演化的复杂过程,在分别介绍城乡空间结构以及演化模式的基础上,运用DPSIR框架理论并采用“问题驱动”的模式对城乡建设用地扩张机理进行系统分析,并对影响城乡建设用地扩张最大的驱动力、压力、状态、影响和响应指标进行筛选,控制建设用地的扩展速度。(3)构建城乡建设用地空间优化布局的复合决策模型。详细介绍了SD模型与扩展的CA模型的设计思路：将系统动力学与多目标优化相融合构建了“自上而下”的基于SD的宏观城乡建设用地需求子模型,通过SD模型进行参数估计、识别系统的敏感性因素,然后预测不同情景下的建设用地需求量及优化方案,以备决策者根据不同角度进行选择；对标准的CA模型的元胞含义、邻域、规则定义等进行了扩展,构建了基于扩展的CA微观建设用地供给分配子模型,将地理实体的几何和非几何属性综合引入CA模型,并给元胞赋予“生命机制”,针对不同土地单元的活力值,制定不同的行为规则,合理选取模型运行控制层,并在转变规则中引入了随机因素的考虑,比较真实自然地反映了城乡建设用地演化的实质。(4)以湖北省鄂州市城乡建设用地空间优化布局为例进行了实验研究。介绍了研究区域背景、研究数据的收集与处理方法、阐述了空间布局模型的运行流程、参数和变量设置,利用1989、2004年和2009年历史年份数据重建2004、2009年的模拟数据,校准基于复杂决策的土地利用规划空间布局模型,并以鄂州市2006—2020年土地利用总体规划为参考模拟2009—2020年鄂州市城乡建设用地空间布局,对模型的模拟运行结果进行了分析,为城乡统筹规划提供决策支持,最后并对模型存在的问题、适用条件、参数等问题进行了讨论。