随着经济全球化与区域一体化的发展,我国城市发展按照新型城镇化需求进入区域协调阶段,中心城市与其外围地区协同发展的大都市区成为城市发展的新趋势。县级城市作为大都市区外围地区的基本组成行政单位,其空间发展状况直接影响大都市区的整体实力与区域协调性。因此,如何精准定位外围地区县级城市在大都市区中的发展方向,以及平衡区域协调发展和自身发展诉求成为其空间优化研究的重点。本文以济南市钢城区为研究对象,立足于济南大都市区化的发展背景,通过对济南大都市区空间相互作用和钢城区自身优势条件的分析,构建了空间优化的路径。然后运用数理分析探究了钢城区在空间演变过程中的特点以及困境,针对空间存在的问题从大都市区协调发展以及外围地区城市中心化两个层面,提出了县域空间和中心城区的空间优化策略。文章可分为四个研究部分:第一部分:理论研究。首先对大都市区与外围地区的空间演进及其动力机制进行研究梳理,总结出外围地区县级城市所具有的城市空间特征、城市职能、城市定位以及优化路径,为下文的研究提供理论基础。第二部分:路径构建。在大都市区视角下借助空间相互作用、产业区位熵等理论方法,以定量分析的方式探究了济南大都市区对钢城区空间发展的影响,结合钢城区自身的优势条件,明确了钢城区空间发展定位,构建了空间优化的路径。第三部分:问题探讨。以1971年、1986年、1995年、2006年和2019年遥感影像数据为数据基础,结合实地调研与相关历史资料,使用GIS定量分析方法对钢城区的空间演变进行分析,总结出钢城区县域和中心城区空间的演进特征及空间发展困境。第四部分:策略提出。针对钢城区空间发展的困境,结合空间优化路径,提出了大都市区协调发展路径下县域空间优化策略;以及外围地区中心构建路径下中心城区的空间优化策略,进而使得钢城区的空间在大都市区影响下得到统筹发展,为国内其他大都市区外围地区县级城市的发展提供参考和借鉴意义。