国土空间是国家政治、经济、文化活动的场所。随着我国经济快速增长,工业化城镇化推进,各部门的规划导致各类国土边界交叉、空间重叠,因此如何实现各部门交叉冲突区域的边界调整,形成科学有序的空间优化方法,对推进“多规合一”、实现国土空间优化配置具有重要的研究意义。本文在研究现有空间优化模型及智能算法的基础上,改进多目标规划模型,从提高空间价值、减少空间破碎度和协调各类空间的角度出发构建国土空间优化模型;同时适应性改造遗传算法用于模型的求解,以此二者形成地级市国土空间优化方法。以烟台市为例,根据空间优化方法测算研究区各类空间价值、紧凑度和协调度,同时设置粮食安全、经济发展和生态保护三种情景为决策者提供方案集进行2020年三类规划主导下的国土空间优化研究。研究成果如下:(1)通过对现阶段主流空间优化方法的综述,梳理了不同优化模型和智能算法的原理和特点,分析各类优化方法运用于国土空间优化的可行性和适用性,预测未来研究发展趋势并选取适用于本研究的优化方法。(2)根据规划作用的行政区范围,分析不同行政区划级别的规划在研究中的可操作性和科学性,选取地级市作为优化方法的研究尺度。同时通过对已有研究中面积大小与对应单元尺度的梳理,确定研究单元大小为200 m×200 m。(3)构建基于多目标规划模型和遗传算法的地级市国土空间优化方法,以烟台市为实例进行验证。优化后烟台市农业、城镇和生态空间价值分别提升了24.02%、29.27%和6.28%,结果与规划目标相符。未来烟台市以国民经济发展为主,促进城乡一体化发展,严守生态保护红线。(4)借鉴CLUE-S的模拟思想设定粮食安全、经济发展和生态保护三种情景,研究发现生态保护情景中的空间聚合程度最高,经济发展情景中各空间得到协调发展。多情景设置为实际应用提供了可选方案。(5)本文研究方法解决了国土空间冲突问题,满足研究区经济发展、区域协调及组团式分布的发展需求,其中优化模型可根据地方特点进行修正。研究方法具有较强的推广性和适用性,有助于地级市“多规合一”的实现。