土地利用结构的合理与否直接影响到土地利用的经济效益、社会效益和生态效益的高低。随着我国工业化进程的加快和城镇化水平的不断提高,人地矛盾愈发紧张,如何合理利用土地资源,使土地资源发挥最大的综合效益成为人们日益关注的焦点。本文在研究了土地利用结构优化相关概念和理论基础上,通过构建土地利用结构优化和分区系统,以枣阳市为例进行了实证研究。本文构建的土地利用结构优化和分区系统包括土地利用现状分析子系统、土地利用时空变化分析子系统、土地利用诊断子系统、土地利用结构优化子系统以及土地利用分区子系统五个子系统。土地利用现状分析子系统包括土地利用结构分析、土地利用程度综合分析和土地利用效益分析三部分内容;土地利用时空变化分析子系统包括土地利用数量变化分析和土地利用时空结构变化分析;土地利用诊断子系统是在土地利用现状分析和土地利用时空变化分析之后所得到的土地利用结构的特点和土地利用中存在的问题的总结和概括。研究表明枣阳市土地利用结构有几个特点:各乡镇土地利用结构差异明显、多样性指数较高、各镇集中化程度有所变动、土地利用组合类型总体不高、具有区位意义的土地类型较齐全;土地利用中存在以下几个问题:耕地的数量有所减少、土地利用结构不合理、土地利用经济效益偏低、建设用地利用程度不高;土地利用结构优化子系统包括土地利用大系统结构优化、农用地子系统结构优化和建设用地子系统结构优化。本文使用分层优化法进行土地利用结构优化,也即通过土地利用大系统结构优化计算出最优的农用地和建设用地规模,然后分别在农用地和建设用地内部设置不同的目标函数和约束条件进行土地利用结构优化最终得到优化结果的方法。该方法能够有效避免农用地和建设用地比例的失调并且能够根据农用地和建设用地功能的不同设置不同的目标函数从而使土地利用综合效益达到最大。结果表明分层优化的方法可行,优化后的土地利用结构能为枣阳市带来良好的综合效益;土地利用分区子系统也是本文的重要研究内容之一。土地利用分区是在土地利用结构优化完成以后进行的重要环节,是将土地利用结构落实到空间的一个重要依据。依据我国在国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要中提出的主体功能区划分基本思路,结合枣阳市实际情况,构建了土地利用分区指标。然后运用SPSS进行聚类分区,将枣阳市分为优先丌发区、重点开发区、限制开发区和禁止开发区四区。最后分析了各区的土地利用特点,并对不同功能区的土地利用进行了指导和安排,以提高土地利用率,保持土地利用的可持续性。