土地资源是人类生存发展的必要性资源，人类的所有日常生产活动都无法离开土地资源而独立进行。社会经济的快速发展与全球人口的膨胀趋势，导致人类在日常活动中对土地资源日益增长的需求量和土地资源自身所具有的可使用土地面积的有限性、不可再生性之间的冲突矛盾越来越大。而科学合理的土地利用形式可以提高土地利用的效率，集约用地，节约土地资源，缓解人地矛盾，实现人类长期可持续发展。因此，研究符合当地社会发展现状、自然环境现状的土地利用结构，进一步提高土地生产力和有效利用率，对人类的长期生存与发展有重要的战略意义。本研究在系统分析国内外土地利用结构优化研究的基础上，结合研究区域具体实际情况，探讨基于GIS技术与数学模型相结合的土地利用结构优化的技术和方法，探索适应一定研究区域土地利用布局优化的技术和方法。研究内容归纳为以下几个部分：（1）利用阿克苏市土地利用、社会经济数据，求算1996-2012年间阿克苏市土地资源数量变化、土地利用程度变化量、土地利用程度变化率、土地利用多样化指数以及土地利用综合效益指数。从以上五个指标结果看出阿克苏市近年来土地利用程度呈加深趋势，各类型用地更加均衡的分布在全市范围，土地利用活动创造的综合效益逐年提高。总体来说，1996-2012年间，阿克苏市土地利用属于发展阶段。阿克苏市土地利用依然存在结构不合理、未利用地面积较大、土地利用率较低等问题。（2）结合阿克苏市总体规划要求以及阿克苏市土地利用现状，以实现社会、经济、生态综合效益最优为优化目标，运用灰色多目标线性规划法求算出两套面积优化方案。对比两套方案下土地利用程度和土地利用多样化指数，最终确定方案二为最佳面积优化方案。（3）根据阿克苏市自然环境及社会经济现状，应用系统聚类分析法对阿克苏市土地利用结构进行定量分区；应用GIS技术对研究区进行定性分区，使得分区结果更加具有实用性和合理性。根据分区结果，阿克苏市分成核心城市发展区、西北工农业综合发展区、特色林果业发展区、中部平原农业发展区、平原棉花产业基地。（4）综合分析面积优化结果和分区结果，最终实现研究区土地利用的面积、空间布局优化。全市园地、耕地、交通用地、林地、城镇用地、农村居民点以及工矿用地面积均有不同程度的增加。其中阿依库勒镇西北部的大面积裸地和阿克苏市属东部的大面积草地可以适当开垦为耕地、园地和林地，各乡镇零碎未利用地可以根据现状开垦为农业用地，提高土地集约利用率。交通用地承担运输人力和货物，促进经济增长的重要作用，应均衡分布在各个乡镇人口数量聚集的区域；阿依库勒镇西南部及喀拉塔勒镇中部地区矿产资源丰富，有条件开发为工矿用地；基于保护水资源，节约用水的发展战略，水域及水利设施用地面积并没有显著的变化。