高速公路作为城市化发展的一个子系统,与社会发展紧密相联,其规划建设将关系到高速公路沿线城市未来的发展潜力及方向。由于当前城市化进程的加快,城市空间不断扩张,一些大中城市出现了高速公路被城市“包围”的现象,高速公路成为阻碍城市化发展的因素。针对目前这种情况,在高速公路建设和地区城市化发展的进程中,整合两者之间的关系,选择协调的、可持续发展的高速公路布局方案尤为关键。为确保高速公路布局不仅与城市经济、人口在质量、数量、结构和发展时序等方面相互协调配合,而且可以为城市化进程创造有利的前提条件,需要从理论探究入手,并结合当地城市发展的实际情况,使高速公路布局在城市空间发展战略选择、组织管理体制以及运作模式上具有一定的超前性,从而推动两者的协调发展。本文针对高速公路布局和城市化发展之间的互动关系,从三个方面去分析和解决两者之间存在的问题。首先通过建立可开发度指数模型,基于ArcGIS软件将城市化各指标决策进行量化和指数化,对城市空间规划进行分析预测;其次本文引入物理学中的耦合协调度理论,构建了“城市化—高速公路”复合系统,对我国当下京津冀地区城市化和高速公路发展状态进行实证分析,并运用人工神经反馈网络模型进行预测,研究发现京津冀地区未来城市化进程较快,对现有高速公路进行城市化改建已刻不容缓;在此基础上对我国现有的高速公路通行能力计算方法加以参数优化与验证,最后结合“四阶段法”对当今京津塘高速公路通行能力进行分析预测,提出了相应的高速公路改建布局方案。为今后协调地区高速公路与城市化发展提供决策依据。