De acuerdo con la estrategia de civilización ecológica, es necesario realizar análisis en profundidad y proporcionar una elaboración sistemática de las características de la estructura territorial-espacial (TSS). En el presente documento, examinamos la provincia de Shandong y construimos un marco para la evolución y optimización de la TSS basado en funciones regionales. El proceso evolutivo, el patrón y los mecanismos impulsores de la TSS se aclaran utilizando un atlas de geo-información, el modelo de desplazamiento del centro de gravedad, análisis de autocorrelación espacial y un modelo de detector geográfico. Además, se llevan a cabo simulaciones territoriales-espaciales de múltiples escenarios utilizando el modelo CA-Markov, a partir del cual se construye un patrón óptimo de espacio territorial. Los resultados muestran que el grado dinámico integral del espacio territorial en la provincia de Shandong fue valorado en 0.56% desde 2000 hasta 2020. Además, seis Tupu de geo-información de la evolución de la TSS cambiaron, con una superficie total de 35,485 km2, distribuidos principalmente en el delta del río Amarillo, el área montañosa central y sur de Shandong, y la península de Jiaodong. La ruta de migración del centro de gravedad de la TSS se curvó con el tiempo. Los espacios territoriales se caracterizan por el intercambio de espacio ecológico y agrícola, mientras que los espacios urbanos ocupan los agrícolas. El nivel de desarrollo económico, la política y el entorno institucional son fuerzas impulsoras en la transformación de espacios ecológicos en espacios agrícolas, así como en la transformación de espacios agrícolas en espacios ecológicos y urbanos. La conexión de compensación de las TSS se hace evidente tras una simulación de múltiples escenarios del espacio territorial considerando el período 2020-2025. Con base en el objetivo de coordinación de funciones regionales, la provincia de Shandong se divide en tres y cuatro tipos de TSS simples y complejas, respectivamente. Los resultados obtenidos pueden proporcionar una referencia científica para la coordinación entre las relaciones humano-tierra y el uso sostenible del espacio territorial, y servir para guiar la planificación espacial territorial.