城市发展的都市区化已成为我国大城市发展的显著特征,都市区化为社会经济发展带来新的机遇,也引发了城市蔓延、交通拥堵等问题。对都市区公路网络结构与布局优化方法进行研究,为合理确定都市区公路网络功能结构,进行公路网络布局优化,推动都市区一体化发展有重要作用。论文结合国内外都市区实例,分析了不同发展阶段不同圈层都市区交通出行特征,研究了不同阶段公路网布局形态与都市区空间结构的演变特征。结合现阶段都市区公路交通发展特征,对传统区域公路交通需求分析方法的局限性进行研究,提出了都市区交通需求分析框架,对区域范围、都市区范围内不同公路交通需求分析方法进行研究,针对都市区分圈层出行特性,提出对都市区内部交通采用基于出行链与土地利用的出行生成-分布组合模型,并给出规划年公路交通需求合并方法。借鉴国内外经验,提出公路功能划分基本原则及方法,确定都市区公路功能层次基本框架,研究并改进公路功能分类指标体系,从公路服务区域特征、道路交通特征、网络结构特征三方面对分类指标进行了量化研究。提出都市区公路功能分类,给出不同层次公路的衔接关系及基本技术标准要求。在功能结构分析基础上进行都市区公路网络布局规划层次划分,并提出目标导向-方案评价的都市区公路网络布局优化方法。分析都市区不同层次公路网络布局形态,研究不同层次公路网络合理规模测算方法。提出采用节点重要度-交通区位法进行逐层布设的都市区公路布局初始方案生成技术。考虑都市区交通与土地利用互馈关系,构建时间依赖的都市区公路网络优化的双层规划模型,改进模型优化目标,实现效率、公平、可靠等多目标优化。以温州都市区为实例,将都市区公路网络功能结构分析、网络布局优化方法等相关研究成果应用于规划实践过程,验证方法的有效性。