2026年6月，武汉大学城市设计学院刘晓阳副教授团队在国际高水平期刊Environmental Impact Assessment Review（SSCI, JCR Q1, IF=11.2, 中国科学院一区TOP）发表题为“Multi-objective optimization of urban land use across multiple scales: Balancing ecosystem services supply and demand with an integrated NSGA-II–PLUS model”的研究论文。该研究面向生态系统服务供需失衡与土地资源优化配置的现实需求，突破了既有研究中对供需匹配多目标权衡及跨尺度协同调控关注不足的局限，为推动土地资源高效利用、提升“生态-社会-经济”综合效益提供了理论依据、方法支撑与决策参考。
在快速城市化不断加剧生态系统服务（Ecosystem Services, ES）供需矛盾的背景下，土地利用优化已成为促进供需协调的重要途径。本研究融合静态和动态多源异构数据，精细化测度生态系统服务供给（ESS）、需求（ESD）及供需比（ESDR），在宏观城市尺度与微观单元细分尺度上分别匹配生态系统服务供需优化目标，进一步集成NSGA-II–PLUS模型，实现土地利用多情景模拟下规模结构与空间格局的协同优化。该研究以生态系统服务供需协调为导向，将供需评估、规模结构优化、空间布局模拟与异质单元调控整合为多目标、多情景、多尺度协同的土地利用优化框架，主要在以下三个方面作出方法拓展。第一，精细化构建生态系统服务供需评价指标体系，从“结构-功能-行为”视角评估生态系统服务需求，并结合手机信令等多源动态异构数据，更为全面地刻画城市社会经济系统与自然生态系统的动态交互特征。第二，围绕生态系统服务供需协调这一核心目标，将ESS、ESD与ESDR共同纳入土地利用多目标优化体系，强化了土地利用优化中供给提升、需求调控与供需匹配之间的协同权衡。第三，构建“宏观全域尺度-微观网格尺度”协同的多尺度优化框架：在宏观全域尺度上，利用NSGA-II–PLUS集成模型实现多情景下土地利用规模结构优化与空间布局模拟的联动；在微观网格尺度上，以城镇开发边界为规划情景约束，在识别不同供需匹配类型单元的基础上，提取其在多目标权衡条件下的土地利用可行配置区间。
研究结果表明，在“宏观市域-微观细分单元”双尺度分析框架下，通过土地利用“规模-布局”双重优化促进生态系统服务供需匹配具有较强可行性。研究建议，在宏观尺度上，应将生态系统服务供需匹配机制融入国土空间战略与重点发展区域监测；在微观尺度上，应针对不同供需匹配类型单元实施分区调控和精细化引导。该研究为促进城市自然生态系统与社会经济系统协同可持续发展提供了可推广的方法框架和政策参考。
图1 研究框架
图2 帕累托前沿解集分布与多目标权衡特征
图3 ESS、ESD和ESDR的Spearman相关性分析结果
图4 四种发展情景下土地利用模拟结果和转移路径
武汉大学城市设计学院刘晓阳副教授为论文第一作者，天津大学建筑学院博士研究生石炜豪为论文通讯作者，武汉大学城市设计学院李志刚教授、硕士研究生张凯莉共同参与了本项研究。该研究工作得到了国家自然科学基金（52308078＆42571254）和广东省自然科学基金（2025A1515011212）的联合资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0195925526002052
