城市群是城镇化和工业化高级阶段的产物。结构决定功能,城市群空间结构的合理化与有序化是其健康发展的重要基础。本文基于统计数据、DMSP/OLS夜间灯光数据、网络开源数据等多元数据,从山东半岛城市群等级规模结构、城市职能结构、城市空间联系三个方面全面分析其空间结构演变特征,并针对空间结构存在的问题提出相应优化对策,从而为后续城市群空间规划与发展战略的制定提供参考。主要研究结论如下:基于统计数据与DMSP/OLS夜间灯光数据两种数据类型从城市首位律与位序-规模法则分析山东半岛城市群等级规模结构演变特征,可以发现:研究期内随着乡镇不断合并,撤县（市）稳步进行,山东半岛城市群城市建设规模不断扩大,城区人口不断增加,城镇化进程不断加快,现已形成大城市、中等城市、小城市三级规模等级城市。基于统计数据与DMSP/OLS夜间灯光数据的城市首位律与位序-规模理论研究结果基本保持一致:二城市指数、四城市指数、十一城市指数均低于各自理想值,演变趋势稳定,中小城市发育良好;帕累托指数小于1且呈下降趋势,人口分布趋于均衡;从经济集中度来看,青岛经济集中度一直位列首位,济南与烟台之间经济集中度的差距逐步缩小,“3+5+9”的经济等级结构逐渐转变为“1+2+5+9”。基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城市群重心一直位于几何重心的东北方向,但有向西南方向移动的趋势,城市群经济发展趋于均衡。从城市职能结构来看,能源生产采掘业、制造业为山东半岛城市群的基本职能部门,建筑业、交通仓储邮政业、商业、金融房地产业、社会服务业、科教文卫服务业、机关团体服务业为其非基本职能部门。基本职能区位熵有升有降,非基本职能区位熵除机关团体服务业外均上升;城市职能规模变化与全国保持一致,且与城市人口规模存在正向相关关系;基本职能专业化部门呈下降趋势,非基本职能中的建筑业与交通仓储邮政业专业化部门数量增加,金融房地产业与三大服务业专业化部门数量下降。具体来看,基本职能由于产业结构的优化调整,专业化部门与职能强度呈现下降趋势;非基本职能中交通仓储邮政业发展最为迅速,金融房地产业、建筑业发展较为缓慢,科教文卫服务业与机关团体服务业变化不大,表现出明显的“遍在”职能特征。从城市经济空间联系来看,随着经济联系强度不断增强,城市之间的联结线不断增多,已经形成了密集的经济网络结构。就经济联系的内部结构而言,随着城市群网络密度的不断上升,可视化后的网络结构也趋于复杂;处于城市群核心位置的济南、青岛、淄博、潍坊等市中心性水平较高且稳步提升,而处于边缘位置的菏泽、枣庄、莱芜等市中心性水平较低;七个凝聚子群内部联系紧密,以济南、青岛为核心的子群与其他子群联系密度较大。从城市社会空间联系来看,“双核多中心”网络层级下的信息流总量不断提升,三四层级城市数量稳定增加,非均衡性有所缓解;随着信息流不断的优化整合,信息联系趋于有序,核心城市的极化效应显现。从城市生态空间联系来看,城市之间通过泰山、黄河、京杭运河、沂蒙山区、海岸线等自然要素形成的密切联系,是城市突破行政区划限制共同开发旅游资源与生态环境保护,实现协同发展的重要基础;同时空气质量指数及其污染物PM_2.5、PM₁₀存在显著的空间相关性,由于产业结构、地形、季风等因素的影响使得空气质量指数呈现出“西高东低”的空间分异特征。最后针对山东半岛城市群空间结构存在的问题并提出相应优化对策:提升核心城市实力、促进区域协调发展,完善交通网络建设、增强城市空间联系,实施创新驱动战略、加快新旧动能转换,统筹基础设施建设、推动产业协同发展,加强生态环境保护、实现流域区域协同治理。