在港口大型化的过程中,一方面,港口基础设施的数量和规模不断增加,港口码头本身呈现大型化、复杂化、信息化和自动化的趋势；另一方面,由于港口经营者新业务种类的拓展推动了港口向“第四代”甚至“第3+X代”港口转型,港口的业种业态呈现多样化、全产业链化和跨界化的势头。港口基础设施的大型化和业种业态的多样化诱发越来越多的产业和人口向临港区域集聚。同时,港口城市为依托港口码头的区位优势发展经济与产业,在临港区域发展产业集群,进一步提升了临港区域的区位优势,使得人口和产业加剧聚集。最终的结果是在港口码头大型化、临港区域综合化以及两者的乘数效果的三重功效下,以港口为核心在空间上形成了占地面积巨大的新型港城。我们有必要站在全产业链和全球化运输网络的角度,研究适合选址在新型港城的产业门类,并基于土地利用模型优化新型港城的空间格局,以提高新型港城的运行效率,实现新型港城的可持续发展,达到依托港口促进港城经济发展的预期目的。在上述背景下,本文主要从两方面展开研究：1)甄别和筛选适合选址在临港地区的产业门类。通过构建产业选址优化模型,研究制造产业在以港口为重要节点、由海运网络和陆路运输网络构成的综合交通运输网络中的最优选址布局,基于选址布局结果,确定适合在港城内发展的产业类别及其规模数量；2)优化港城内的土地利用布局。通过构建港城土地利用优化模型,从经济效益、社会效益最优的角度确定产业和人口在港城空间上的分布格局。首先,基于设施为流经流量提供服务的选址原理,构建适用于制造产业的截流选址模型,提出基于截流模型的临港产业筛选方法。模型将制造业的原材料和产品按转换率折算成同一种物质,基于物质的路径选择行为计算它们在网络中的流量/流向,并进行截流选址计算,得到产业在综合交通运输网络中的选址方案。其次,针对截流选址模型存在的不足,基于设施为节点上的需求提供服务的选址原理,构建制造产业的选址-分配模型,以进一步改进临港产业的筛选方法。模型将运输网络拆分成原材料运输子网络和产品运输子网络,分别研究原材料和产品在两个子网络中的分布/分配问题,在系统总成本最小的情况下,得到产业在综合交通运输网络中的选址方案。接下来,考虑港城内产业和人口在空间布局上相互影响的关系,以港城可获得的GDP最大、在港城内居住的家庭的效用总和最大为目标,构建港城土地利用布局优化模型,优化产业和人口在港城空间上的分布格局。然后,设计了启发式算法对港城土地利用布局优化模型进行求解。最后,以大连市太平湾临港经济区为例,对提出的港城土地利用布局优化方法进行实际应用,验证模型和算法的可行性和有效性。