随着改革开放的发展,城市群的形成与发展日益完善,城市群在不断推进城市化的同时也逐渐成为区域经济发展的重要支柱。城市群的发展伴随着城市群空间结构的变化,城市空间结构的变化也必然伴随着城市综合效益的变动。在深入认识分析城市群空间结构特点及变化趋势的基础上,有意识、有目的对其空间结构演化进行干预、引导,可以促使城市群空间结构实现要素优化与重新组合,进而实现城市群整体综合效益达到最优的理想目标;通过分析城市综合效益的时空变动也可以为城市群空间结构的优化提供方向,进一步促进城市群整体持续健康发展。中原城市群作为国家级城市群,与长三角、珠三角等城市群相比,存在起步时间晚、整体实力和综合竞争力差等众多差距。国家制定实施促进中部地区崛起的规划,迫使中原城市群不仅面临区域整体协调发展的巨大压力,还要同时保证经济发展过程中社会发展、生态环境等综合发展质量的提高。因此,本文以中原城市群为研究样本,在对中原城市群城市间结构联系与城市综合效益时空变动特征进行分析研究的基础上,建立计算模型,通过测度城市群间空间联系水平探讨中原城市群空间结构发展模式以及城市经济效益空间变化,最后基于研究结论给出了中原地区城市群的整体优化与发展意见。经过分析,主要结论如下:（1）中原城市群城镇规模体系通过测算中原城市群各城市中心职能指数发现城市群的发展体系整体呈金字塔状,城镇规模体系较为完善;但存在单中心集聚程度过高,郑州市“一城独大”,中心职能发展不均衡,整体发展比较滞后等问题。（2）中原城市群圈层结构特征在了解中原城市群总体城市规模体系的基础上,构建中原城市群综合评价指标体系,进而运用熵权法定量研究城市群空间综合发展水平差距,再通过经过改进的空间引力模型计算出中原城市群空间相互作用强度,并在此基础上再展开城市空间联系水平分析。最终结果显示:中原城市群呈现为核心圈、支撑圈、边缘圈三级圈层结构特征,且圈层核心内部联系密度与强度较高,外围城市明显下降,即内部圈层对周边城市的辐射带动作用较弱,城市群内外界限较为清晰。（3）中原城市群城市综合效益特征在得出中原城市群空间结构存在显著圈层结构的基础上,测算其形成过程中各城市经济、社会、生态的综合效益,分别从城市群整体及各城市自身的角度深入探究其时空变化特征及其影响因素,分析表明经济效益和社会效益在该区域的空间布局上具有显著的聚集作用,区域总体空间格局上呈现一种“组团式”分布特征;生态效益呈现为“破碎化”的分布特征。最后总结了本文的研究结果,并针对分析结论提出了能够优化大型城市群圈层结构,提升城市群总体发展效益,从而推动中原城市群总体发展的相应措施。