城镇扩张是一种全球性的普遍现象,转型期(近30年)的中国,城镇扩张的重要表现是城镇体系的扩张,其特点是以土地的扩张为主导,这种地的蔓延快于人的蔓延的城镇扩张方式对可持续发展提出挑战。城镇扩张也是一种空间上扩张,单个城镇的扩张深刻影响了区域内的城镇体系空间结构,在城乡一体化发展的进程中,在倡导城镇土地利用和可持续发展的前提下,对区域城镇体系空间结构演变进行研究,具有一定现实意义和理论价值。本文以区域城镇体系空间结构是一种网络结构为切入点。进行了城镇空间范围特征提取,城市树空间结构网络建模和模型定性、定量分析,以及整体网空间结构网络建模和模型分析,最后选取完整的自然地理单元——淮河流域作为实例研究区,对其城镇体系空间结构演变过程进行空间建模和测度等研究。论文主要研究内容如下:(1)第一章和第二章在文献分析的基础上,分别对城镇体系空间结构的研究现状、相关概念、理论和方法等方面进行了综述。(2)第三章介绍了用于城镇空间范围提取的数据来源及数据处理方法。重点阐述了用于城镇空间范围提取的阈值二分法和SVM算法,并将两种方法应用到试验区城镇空间范围中,通过结果验证分析,发现:SVM算法比较适合于本文研究区域的城镇空间范围提取。最后运用SVM算法对淮河流域1998-2013年的城镇扩张过程进行提取。(3)第四章提出使用城市树对城镇体系进行网络模型构建,并论述了城市树的构建过程。此外,引入社会网络分析方法,论述了整体网密度分析、度数中心性与中心势分析、凝聚子群分析、结构对等性分析以及核心—边缘结构分析等5个方面进行城市空间关系研究的方法。本文把对整体网模型和城市树模型进行对比分析,总结出城市树在区域城镇体系研究的适用性和优越性。(4)第五章对地理要素空间结构演变过程的分析方法进行论述。阐述了城镇扩张过程的时空分析方法、城市树演变过程的熵分析方法和土地结构熵变过程的分析方法。(5)第六章以淮河流域为案例区,对区域城镇体系进行扩张过程、城市树演变过程、城市整体网结构等进行定量和定性的分析,总结淮河流域城镇体系网络结构演变特征和经济一体化水平。结合区域土地结构及其变化的基础,系统的阐述了淮河流域城镇体系空间格局和演变特征,提出淮河流域城镇体系发展规划的优化建议。本文对城镇体系空间结构的演变过程、建模理论和测度方法等方面进行了综合实验和定性、定量分析。研究成果对城镇扩张和区域城镇体系规划具有一定的参考价值。在今后的研究中,可以在国内外城镇体系空间结构的特征比较,中国城镇体系空间结构的理论分析,自下而上的城镇体系空间结构演变驱动机制研究有进一步思考。此外,对不同时空尺度下,城镇体系空间结构建模以及遥感、地理信息系统等技术方法的集成拓展方面也需要深入思考。