改革开放40年多来,我国城镇化水平显著提高,城市数量从193个增加到657个,城镇化率从19.4%上升到59.58%,根据《国家新型城镇化规划（2014-2020）》,预计2020年我国即将完成城镇化中期成长阶段。随着城市化进程不断推进,在长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等地区,城市群逐渐成为新型城镇化的空间主体。在城市群层面,如何协调好城市发展与生态保护之间的关系,优化城市群空间发展格局,是新型城镇化背景下实现可持续发展的关键问题。研究以探索城市群层面的空间优化布局方法为目标。首先基于生态系统服务功能重要性与生态敏感性评价结果,识别生态源地与生态廊道构建生态安全格局。其次,分析城市群内部城市空间交互作用,结合城镇用地的历史演变规律,研究城市群增长空间结构特征。最后,综合考虑生态安全格局约束与空间交互特征等的等影响因子,构建城市群增长模拟模型,选取扬子江城市群为研究区进行城市群增长多情景模拟。探索城市发展与生态保护相协调的城市群空间格局。论文主要研究内容与结论如下:（1）构建区域生态网络,评价区域生态安全格局。研究综合生态系统服务功能重要性与生态敏感度评价结果,利用形态学面积阈值分析方法、最小累积模型提取生态源地和生态廊道,并对结果进行网络整体评价、景观连通性评价和生态要素风险评价,为模型约束条件设置提供参考。结果表明:扬子江城市群生态安全格局整体稳定性好,空间分布均衡,包括林地、草地、水域和湿地等多种土地利用类型,但局部地区生态要素面临城镇用地侵占威胁,其中长江沿线和环太湖沿岸受到城镇用地侵占最为剧烈,靠近城市的草地和低海拔林地也容易受到城市建设的影响,因此未来应进一步加强对生态要素的保护与用地开发管控,引导城市群合理有序增长。（2）分析城市群内部空间交互作用,研究城市群增长空间结构。研究在城市群网络构建与中心度分析基础上,提出融合集聚与辐射两个维度的城市群空间交互特征测度体系,分别采用潜力模型、城市流模型对城市的空间要素引导能力进行量化,得到城市空间交互的空间分布特征,并进一步将结果与城市群空间格局变化特征进行整体与局部空间相关性分析,探究城市群空间交互作用与城镇用地空间增长是否存在正向关联。结果表明:在城市群内部存在空间要素的集聚与辐射中心,扬子江城市群目前形成了以各市市区为网络中心节点,其它区县城市为边缘节点的“核心-边缘”网络结构,节点城市多以中心城市为中介与其它城市进行空间要素的流动交互,呈现出较为明显“分层次,多中心”空间结构特征,空间交互作用高值地区代表空间要素交互频繁地区,主要分布在“苏锡常”和南京地区,同时这一地区也是城镇用地扩张的历史热点地区,二者之间呈正相关关系。综上,城市群空间交互作用能够较好地表征城市群的空间结构特征,反映城市群内部的空间增长差异,因此可以考虑在模型中加入空间交互因子以改进模型的模拟精度与效果。（3）构建城市群增长模拟模型,实现多种情景下城市群增长模拟。研究利用随机森林方法提取融入城市空间交互作用的模型转换规则,以生态安全格局为空间约束,构建城市群增长模拟模型。设计引导发展、生态约束与综合发展三种情景,对2030年扬子江城市群空间格局进行多情景模拟分析。结果表明:城市群增长模拟模型精度较高、效果较好,能够有效反映区域内各城市的用地新增需求,约束新增用地对生态用地的侵占。在不同情景模拟下,城市群增长具有空间分异性特征,引导发展情景包括两种城市群增长模式,均衡增长模式引导新增用地向各城市均衡增长,城市边界蔓延式向外扩张,新增用地斑块分布较为零散;中心强化模式引导新增用地向区域中心城市集中分配,空间格局比较紧凑,但对城市周边生态空间侵占较为强烈;生态约束情景对生态空间采取严格保护策略,生态安全格局变化最小,但对城市群增长需求产生一定的抑制作用;综合发展情景综合以上两种模式特点,提出生态保护与城市群发展相协调的空间增长模式,在此基础上为未来城市群发展规划提供方案参考。