La medición cuantitativa científica de la relación de acoplamiento entre la población urbana (PU) y la tierra urbana (TU) es propicia para promover el uso intensivo de la tierra, el desarrollo humano-terreno coordinado y el desarrollo de una nueva urbanización. Esta investigación propuso un modelo de acoplamiento mejorado de coordenadas polares para estudiar las características de acoplamiento espacio-temporal entre PU y TU a escala de ciudades a nivel de prefectura en China desde 2010 hasta 2020. Los resultados del estudio incluyen lo siguiente: (1) La tasa de crecimiento de TU en las ciudades a nivel de prefectura de China fue más alta que la de PU. La tierra urbana per cápita (TUPC) siempre estuvo dentro del rango ideal, y el estado dinámico de acoplamiento humano-terreno se mantuvo razonable. (2) La PU, TU y la racionalidad del acoplamiento humano-terreno en China mostraron características que eran altas en el este y bajas en el oeste. La TUPC mostró características que eran altas en el noroeste y bajas en el sureste. (3) Este estudio dividió las ciudades a nivel de prefectura de China en cuatro regiones de acuerdo con las características de acoplamiento y formuló estrategias de optimización diferenciadas regionalmente. En resumen, este estudio llevó a cabo una medición cuantitativa más científica y razonable de la relación de acoplamiento entre PU y TU en China, lo que resultó en una formulación de estrategias de optimización más confiables y específicas.