“同城化”是我国提出的一个新概念,在某种意义上相当于国外的“城市群”或者“都市圈”,同城化的发展模式有助于超越区域城市之间的行政界限和市场经济界限,实现不同区域城市之间社会、经济、文化以及生态上的友好合作。土地资源作为城市的载体,是同城化发展最重要的资源要素之一,合理的土地利用结构可以有效地促进同城化发展,同城化发展反过来也可以约束土地利用结构的布局。因此,研究同城化背景下的土地利用结构优化布局,以同城化发展作为约束条件来建立同城化背景下的土地利用结构优化模型,对促进同城化发展具有重要的意义。文章以广西北部湾经济区作为研究区域,立足于北部湾经济区同城化发展的背景,首先对北部湾经济区同城化的基础条件和体制机制进行分析,研究同城化发展与土地利用结构的关系,其次分析北部湾经济区的土地利用概况,得出北部湾北部湾经济区土地利用的特点以及存在问题,然后运用灰色GM(1,1)预测目标年2020年的人口、耕地、粮食单产和粮食总产,接着设置变量、目标函数和同城化约束条件、建立土地利用结构优化模型,通过linggo软件求解模型得到优化结果,最后分析优化方案和提出建议。优化结果表明:优化后的耕地面积减少1079.76hm2,园地增加19942.27hm2,林地增加22813.5hm2,牧草地减少558.99hm2,其他农用地增加3490.33hm2,城镇用地增加38636.59hm2,农村居民点减少39650.81hm2,独立工矿用地增加1705.7hm2,交通用地增加9001.82hm2,未利用地减少79861.08hm2。优化后的土地利用结构兼顾了经济效益、社会效益和生态效益,对于促进广西北部湾经济区土地可持续利用和同城化的健康发展具有积极意义。