土地利用结构变化是人类活动对自然环境施加影响的显著表现形式,是自然环境与人类活动共同作用的结果,是揭示人类活动与自然环境变化的有效方式,同时也是判断土地利用是否合理的重要依据。社会经济的快速发展往往以消耗大量资源和牺牲环境为代价,造成区域生态环境恶化,生态安全问题日益凸显。因此在社会经济快速发展的阶段,区域土地利用结构是否发生改变?如果发生改变,决定区域土地利用结构变化的主导因素又是什么?未来区域土地利用数量结构与空间布局又如何?如何协调人口—资源—环境—发展的矛盾,使其区域土地利用结构更加合理?揭示区域土地利用结构变化特征及形成机理,在生态文明建设的前提下,优化土地利用结构,对促进区域经济—社会—环境协调发展具有重要意义。松花江流域哈尔滨段长期以来随着工业化、城镇化进程的不断加快,土地开发强度不断加大,区域出现土地利用结构不甚合理,生态环境污染严重等问题,威胁着区域社会经济的可持续发展,1986-2016年耕地面积减少382.05km2,建设用地面积增加519.79km2,生态用地面积减少137.74km2。因此揭示松花江流域哈尔滨段土地利用结构变化特征及形成机理,在保护具有重要生态功能用地的前提下,合理地配置各类土地利用类型,优化土地利用结构,是实现土地可持续利用的重要基础,为保障区域土地利用生态安全,土地利用规划与生态保护提供参考价值。已有土地利用结构优化方面的相关研究,多依赖于计量模型进行影响因素的选取,忽略了其在空间分布上的差异;目标函数最大化多采用多目标转单目标和目标规划法,未能从根本上有效地解决多个目标协同问题;约束条件限定值的确定多采用《土地利用总体规划（2006-2020）》中各类用地的临界值,未能重点保护具有重要生态功能用地;且多数研究在土地利用现状的基础上进行空间布局优化,未能实现真正意义上的空间布局优化。鉴于此,本研究以松花江流域哈尔滨段为研究区,在RS和GIS技术手段的支持下,建立1986年、1996年、2006年、2016年土地利用矢量数据库。首先采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、土地利用图谱法、标准差椭圆（SDE）、地理探测器法等揭示研究区土地利用结构变化特征及形成机理,以此作为土地利用结构优化ELAS参数、驱动因子等主要参数设定的依据;其次在此基础上,从生态优先保护理念出发,以经济效益和生态效益同时最大化为目标,基于生态用地重要性评价结果确定生态条件并结合粮食需求量、自然条件、政府宏观计划、社会发展需求等建立土地利用结构优化约束条件,采用改进的NSGA-Ⅱ方法确定研究区土地利用数量结构优化的多目标函数最优解,实现多个目标同时取优。最后根据研究区生态用地重要性评价等级确定土地利用空间布局的限制区,实现生态环境最低限度保护区域的划分,并对研究区土地利用现状布局中不合理组分进行调整,采用Dyna—CLUE模型根据优化规则以及不同土地利用类型转移概率等对2025年研究区土地利用空间布局进行优化,主要结论如下:（1）以2016年为基准年对土地利用结构进行优化,其中ASCⅡ文件、土地利用转移矩阵、ELAS参数等的设置需要以研究区土地利用结构变化特征为依据,进而分析研究区1986-2016年土地利用结构变化特征。结果表明,1986-2016年研究区耕地、草地、水域、未利用地面积呈减少趋势,而林地、建设用地面积呈增长趋势,耕地非农化、建设用地扩张现象明显,生态用地面积减少。土地利用类型动态度排序为林地<草地<耕地<水域<未利用地<建设用地。土地利用处于发展时期,土地利用结构信息熵、均衡度呈上升趋势,而土地利用结构优势度不断减少。耕地是研究区第一大转出流向,以转为建设用地为主,其次是转为林地,水域作为第二大转出流向。土地利用空间布局变化以稳定型图谱为主,各种土地利用类型的空间布局特征不尽相同,表现出明显的差异性和不均衡性。（2）受不同因子的影响研究区土地利用空间布局发生改变,分析研究区土地利用结构变化形成机理,为土地利用结构优化驱动因子的选取奠定基础。耕地受自然因子影响最大,其中高程、年平均气温、坡度对耕地变化的影响一直较大;林地受高程、地形起伏度、坡度、坡向、与城镇中心距离、与水域距离、年平均气温的影响最大;草地受高程、坡度、坡向、年降水量、与水域距离的影响最强烈;建设用地受距离因子的影响最大,其中与水域距离、与城镇中心距离是主控因子;水域受与水域距离影响力最大;未利用地受自然因子的影响最强。（3）本研究引入生态优先保护理念,对研究区生态用地进行重要性评价,以此设定土地利用结构优化的生态约束条件,实现生态环境最低限度保护区域的划分。结果显示,极为重要生态用地面积为1413.07km2,主要集中分布在阿城区和呼兰区的南部、松花江干流的东部;重要生态用地面积为182.50km2,主要分布在松花江干流附近,以干流西部居多,阿城区、呼兰区;一般重要生态用地面积为89.63km2,将极为重要生态用地设定为土地利用空间布局优化的限制区,禁止自由转移,保护具有重要生态功能的用地,尽可能避免生态环境问题的发生。（4）在研究区土地利用结构变化特征及形成机理的基础上,从生态优先保护理念出发,以经济和生态效益同时最大化为目标,确定2025年研究区耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地面积分别为388736.12hm2、125809.63hm2、12010.85hm2、34270.97hm2、138076.73hm2、7787.7hm2。与2016年相比2025年耕地、草地、未利用地面积减少,而林地、水域、建设用地面积增加.2016年土地利用经济效益为39674128.45万元,生态效益为817396.99万元,优化后研究区经济效益为64625558.37万元,生态效益为831628.89万元,经济效益和生态效益分别增加了 24951429.93万元、14231.90万元,综合效益由40491525.44万元增加到优化后的65457187.27万元,增加了24965661.83万元,优化后土地利用经济、生态效益均有所提高。（5）与2016年研究区土地利用现状图相比,优化后松花江流域哈尔滨段空间布局变化明显,研究区干流建设用地扩张、耕地非农化现象明显,主要集中在干流的道里区、松北区和呼兰河支流的呼兰区,其中道里区建设用地向西延伸,松北区建设用地向北延伸,呼兰区建设用地向东北方向延伸,均以占用耕地为主;干流林地增加集中分布在干流附近,主要用于防护林的建设,以占用草地和未利用地为主。支流呼兰河水域和建设用地面积增加,集中分布在呼兰区,占用耕地用于建设用地开发,呼兰区建设用地向北扩展,水域面积增加集中分布在呼兰河附近,主要是对部分建设用地进行复垦。支流阿什河林地增加集中在东南部和水库附近,东南部以退耕还林为主,水库以占用草地和未利用为主。优化布局结果最低限度地保护了研究区生态环境,提高了研究区的生态服务价值,对保护生态安全具有重要意义。（6）与2016年相比优化后2025年研究区耕地空间布局特征呈现西北—东南方向分布格局;林地空间布局特征为西北—东南方向分布;草地空间布局特征呈现东北—西南方向分布格局;水域空间布局特征呈现西北—东南方向分布格局;建设用地空间布局特征为西北—东南方向分布;未利用地空间布局特征呈现东北—西南方向分布格局。从重心偏移来看,以2016年为基准点,2025年耕地分布重心向东南方向偏移;林地分布重心向西北方向偏移;草地分布重心向东北方向偏移;水域分布重心向西南方向发生偏移;建设用地分布重心向东北方向偏移;未利用地分布重心向东南方向偏移。本研究引入生态优先理念,基于生态用地重要性评价确定生态约束条件以及限制区,采用改进的NSGA-Ⅱ方法、Dyna—CLUE模型对土地利用结构进行优化,优化的结果满足了经济、生态效益的同时最大化,提高了研究区的经济效益和生态效益,保证了研究区粮食安全、经济发展要求,实现生态环境最低限度保护区域的划分,对研究区土地可持续利用具有重要意义,为土地利用规划的制定奠定基础。