امروزه مدیریت کاربری اراضی شهری یکی از نیازهای ضروری بسیاری از کشورهای در حال توسعه می‌باشد. تا کنون مدل­ های بسیاری جهت بهینه سازی چندهدفه تخصیص کاربری اراضی ارائه شده است. اما در اغلب این مدل­ ها برنامه ­ریزان با مجموعه‌ی زیادی از جواب‌هایی که اهداف عموماً متناقض اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی را برآورده ساخته‌اند، مواجه می­ شوند که این مسئله تصمیم ­گیری را دشوار می­ سازد. از طرفی یکی از موضوعاتی که معمولاً از دید محققان دور می ماند، لحاظ نمودن ساختار و الگوی مکانی رشد شهری در مدلسازی تخصیص کاربری اراضی است و مسلماً جواب‌هایی که با الگوی توسعه شهری بیشترین سازگاری را داشته باشند، در اولویت قرار دارند. این ساختار و الگوی مکانی به وسیله­ ی شاخص­ های مکانی قابل تعیین می‌باشد. از این رو، هدف اصلی این تحقیق مدلسازی تخصیص بهینه کاربری اراضی شهری به‌ وسیله‌ی الگوریتم‌های فراابتکاری و رتبه‌بندی جواب‌ها با توجه به الگوی مکانی رشد شهری و توسط شاخص‌های مکانی می‌باشد. مرحله ­ی اول مدلسازی در این تحقیق، با استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌سازی چندهدفه NSGA_II و MOPSO صورت گرفته است و چهار تابع هدف اصلی شامل بیشینه‌سازی سازگاری، مناسبت کاربری با زمین، دسترسی مناسب کاربری‌ها و کمینه‌سازی هزینه‌ی تغییرات کاربری‌ها تعریف گردیده ­اند. در مرحله دوم با استفاده از تعریف شاخص های مکانی تلفیقی و تعیین الگوی مکانی توسعه شهر، جواب­ های حاصل از دو مدل، مقایسه و رتبه ­بندی گردیدند. مدل پیشنهادی در شهر تهران و با استفاده از نقشه ­های کاربری دوره­ های زمانی 1380، 1385 و 1390 در سه سناریو رشد شهری شامل ادامه ­ی روند موجود، رشد پراکنده و رشد متراکم پیاده ­سازی گردیده است. نتایج مدلسازی نشان می ­دهد شاخص­ های مکانی به خوبی از قابلیت محاسبه و پیش­ بینی ساختار و الگوی مکانی توسعه شهری برخوردار می ­باشند. همچنین با استفاده از شاخص­ های مکانی و رتبه ­بندی جواب­ های حاصل از الگوریتم ­ها، تصمیم­ گیرنده قادر خواهد بود تصمیم بهتر و قابل اطمینان­ تری با توجه به ساختار و الگوی مکانی توسعه شهر اتخاذ نماید.