自20世纪50年代城市群出现以来,城市群地区日益成为区域社会经济发展的先导区域,已经引起国内外众多学者和政府决策部门的高度重视。城市群空间结构是城市群发育程度、阶段与过程的空间反映。城市群发展必然伴随着城市群空间结构的变化,反过来城市群空间结构的优化也促进了城市群功能的完善。本文从空间结构的角度对武汉城市圈进行研究,对于推动武汉城市圈地区整体发展、促进武汉城市圈和湖北省甚至中部地区经济可持续发展具有十分重要的战略意义。基于国内主要城市群竞争力比较分析的基础上,本文采用定量与定性相结合的方法对武汉城市圈空间结构进行系统的诊断,分析其特征及形成的原因,并基于聚类分析方法以及多核指数模型提出武汉城市圈空间结构优化的目标与模式,进而讨论具体的建议措施。本研究主要包含七部分内容:首先,对城市群空间结构及其优化的相关基础理论与技术方法进行了探讨。其次,在城市群竞争力评价指标体系中创新性地引入了“城市群空间结构”影响因素,并基于主成分分析方法对国内主要城市群竞争力进行了比较研究,研究结果显示武汉城市圈实力较弱,而空间结构因素是影响武汉城市圈竞争力的主要原因之一。第三,运用历史分析方法,对武汉城市圈空间结构历史演化过程进行了系统的研究与阶段划分,并从中总结出武汉城市圈这一中部地区具有代表性的城市群所特有的空间结构演变规律与特征。第四,从人口、经济、城镇空间分布以及城际关系等方面对武汉城市圈空间结构特征进行系统诊断,认为“单中心极化,城际联系较弱”是其主要特征,研究发现产业、交通设施、政策机制以及自然条件等因素是武汉城市圈空间结构形成的核心原因,并提出该空间结构特征对武汉城市圈的可持续发展已经造成了一定的影响。第五,基于新区域主义理论对武汉城市圈空间结构的优化模式进行了探讨,提出构建网络城市系统模型来优化武汉城市圈空间结构,从而促使武汉城市圈的可持续发展。第六,基于聚类分析方法与多核指数模型对武汉城市圈内的节点城市进行了选择,对这些节点城市在经济与人口集聚方面的效用进行分析评价,并在此基础上提出了武汉城市圈网络城市系统的构建与治理模式。第七,在前文分析的基础上,探讨了武汉城市圈空间结构优化的政策建议与具体措施。