A medida que los impactos del cambio climático empeoran, la comunidad global prioriza abordarlo y fomentar sociedades de bajo carbono. La planificación urbana se centra en crear ciudades compactas y de crecimiento inteligente que priorizan el desarrollo verde y de bajo carbono, con capacidades de recursos y medioambientales como restricciones estrictas. Equilibrar el desarrollo urbano, la protección del medio ambiente y la delimitación precisa de los límites urbanos es vital para un crecimiento estable. En este estudio, se evaluaron los servicios ecosistémicos del condado de Weiyuan, en la provincia de Gansu, utilizando los módulos de calidad de hábitat y almacenamiento de carbono del modelo InVEST. Se identificaron áreas clave de protección ecológica con alta biodiversidad y almacenamiento de carbono. El modelo CA-Markov simuló la expansión urbana, coordinando dinámicamente el desarrollo ecológico y urbano. La calidad del hábitat en el condado de Weiyuan fue principalmente intermedia. En el área central del condado, la cobertura de tierras de construcción fue de 0.29 km2 en la zona de protección prioritaria y de 0.49 km2 en la zona de desarrollo controlado. Los límites del desarrollo urbano en el condado de Weiyuan se delimitaron en función de la calificación de la función ecosistémica y la delimitación CA-Markov. Este método mejora la gestión urbana en áreas ecológicamente frágiles, promoviendo el desarrollo sostenible y proporcionando una referencia para la sostenibilidad ecoeconómica en otras ciudades chinas frágiles.