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随着我国新型城镇化进程的快速推进,保护土地生态系统与保障经济发展之间的矛盾日益突出,协调两者之间的关系,并对城市用地结构进行合理的配置优化,已是城市发展过程中的一项重要内容。生态保护红线作为我国环境领域一项创新制度,已成为城市用地结构配置中须考虑的一项重要因素。本文以生态保护红线为约束条件,采用多目标线性规划的方法,以生态效益、经济效益最大化为目标,对武汉城市圈土地利用的数量结构进行了优化。同时根据各区域建设用地的需求程度不同,对城市圈土地利用空间分布进行了合理的配置优化,相关的研究结果如下所示:(1)本文在总结目前相关城市生态保护红线范围划定经验的基础上,根据城市圈的基本情况以及国家出台的相关技术规范,选取生态环境重要性、坡度、植被覆盖度、水域缓冲带等4项评价指标,采用3S技术将城市圈总面积33.9816%的土地划定为生态保护红线区域。保护区总面积为1969948.52hm2,其中红、黄、蓝三级管控区的面积分别为1009885.3hm2、752545.65hm2、207517.48hm2,主要包含了林地、草地、水域、未利用地里面的沼泽地等地类,其中林地和水域占生态保护红线总面积的95.73%。(2)依据所划定的生态保护红线范围,选定12个变量、5项约束条件、2大目标函数,采用MATLAB软件分别对在三种不同生态保护红线范围约束下的目标函数进行了求解。在综合分析三种优化方案对研究区域的影响后,得出生态保护红线范围最大的方案为最佳的优化方案。所得出的最佳优化方案中,建设用地增加了88972.1488hm2,耕地、林地、草地、未利用地分别减少了59837.21456hm2、342.3938hm2、22758.99039hm2、6033.24012hm2,且最终优化结果并未占用生态保护红线范围的用地。(3)在武汉城市圈土地利用数量结构优化方案确定的基础上,以保障生态保护红线范围内的用地为前提,根据不同地类的空间分布现状和县直区域内建设用地的需求情况,将目标年内的新增建设用地按一定比例合理安排到各个县直区域,耕地、林地、草地以及未利用地则根据不同区域内的用地结构以及地形特征进行了合理的空间布局安排。本文研究土地利用结构优化配置时所选取的研究视角较为新颖,生态保护红线的划定方法可为其他省市红线的划定工作提供参考依据,同时所得出的城市圈用地结构的优化方案,对区域土地利用管理和生态规划建设具有一定的现实指导意义。