土地生态安全是国家和区域发展的重要组成部分，是人类生存的物质基础，也是区域经济社会发展的前提。在当前京津冀协调发展的背景下，开展首都周边土地生态安全与土地利用结构优化研究，对于改善京津冀土地生态状况，优化土地利用发展方向，调整产业结构，推进京津冀协同发展建设具有重要意义。以河北省首都地区周边13个县（市、区）为研究对象，基于生态文明的视角，从生态栖息地、生态压力、生态经济和生态资源四个方面选取19个评价指标，建立评价指标体系，并利用综合指数法计算土地利用率，确定土地生态安全水平。在此基础上，从土地利用空间分布的异质性出发，对首都圈13个县（市、区）进行土地利用综合区划。最后，从碳排放的角度对线性规划模型进行了建设，并对各分区的土地利用结构进行了优化。结论如下：（1）2014年至2018年，河北省和生态安全综合值首都周边土地呈现“整体改善，小幅波动”的趋势，土地生态安全水平呈现“西低东高，南稳北增”的特征。近五年来，首都圈13个县（市、区）土地生态安全综合价值均有不同程度提高。东南地区（三河市、大厂回族自治县、香河县）和南部地区（涿州市、固安县、廊坊市管辖区）的土地生态总体上相对较高且稳定，两者都处于良好水平和安全水平之间。北部地区（丰宁满族自治县、滦平县、兴隆县）和西欧区域（赤城县、怀来县、涿鹿县、涞水县）土地生态安全总体较低，但增长速度明显，从敏感水平和临界水平到临界水平、良好水平甚至安全水平。（2） 从土地利用空间分布的异质性出发，根据土地利用功能类型多样性、土地利用功能区意义和土地利用功能利用的分析结果，将首都圈周边13个县（市、区）划分为四类：第一类包括丰宁满族自治县、滦平县和兴隆县，第二类包括赤城县、怀来县、涿鹿县和涞水县。第二类地区包括涿州市、固安县和廊坊市的管辖权。II类地区包括三河市、大厂回族自治县和香河县。（3） 以减少碳排放为目标，优化各类区域的土地利用结构。第二类区域以生态保护为主，林地、耕地和园地面积增加，草地、水域和建设功能用地面积保持不变，其他土地类型面积减少。第二类区域以生态保护和农业生产为主，草地、耕地和园林用地面积显著增加，水域面积和建设功能用地面积保持不变，其他土地类型面积减少，园林用地和建设功能用地面积显著增加，林地面积适当增加，水域面积保持不变，其他土地类型面积减少。第二类区域位于京津冀协调发展的核心区域。以建设和生产功能用地为主，建设功能用地和耕地面积增加较多。林地、草地和园地面积适当增加，水域面积保持不变，其他土地类型面积减少。