在新时代加快推进国土空间规划编制和新型城镇化建设的背景下,科学准确地识别城市群城镇用地时空演变特征及规律,并合理预测城市群未来空间发展格局,对促进城市群可持续发展,探索更加符合新时代要求的城镇化道路具有重要意义。因此,本研究选取长江中游城市群作为研究区,基于1990-2015年长江中游城市群土地利用数据,深入研究城镇用地扩展时空演变特征,揭示城镇用地扩展及其驱动因子的非线性驱动机制,对城市群城镇用地扩展过程进行模拟,在此基础上,预测2035年长江中游城市群在不同情境下城镇用地演变趋势,通过分析多情景方案下长江中游城市群城镇用地格局,提出未来城市群发展的针对性建议,为实现新型城镇化目标导向下的城市群高质量、可持续发展提供重要参考依据。主要研究内容与结论如下:（1）从土地利用类型的数量结构变化和转移特征角度出发,科学识别长江中游城市群土地利用时空演变规律,其次,从多尺度多维度视角下剖析了研究区城镇用地扩展时空格局演变特征,定量分析城镇用地扩展强度、扩展差异度、扩展热点区域、重心转移方向等指标。结果表明:城镇用地扩展对区域土地利用结构变化产生了深刻影响,最显著特征表现为耕地大量转化为建设用地及流入建设用地的土地利用类型逐渐多元化;从子城市群尺度看,三大子城市群扩展强度整体上先增后减,呈现出一定的阶段性特征;从市域尺度看,绝大部分城市城镇扩展强度变化主要呈现为“降—升—降”模式,核心城市对周边城市有较强的辐射协同作用,离核心城市较远的部分城市呈组团发展趋势;从网格尺度看,以武汉、长沙、南昌为核心的城市群协同发展格局先后形成并将持续发展。（2）利用广义加性模型（General Additive Model,GAM）刻画驱动因子作用强度,探究城镇用地扩展驱动机制的时空分异特征,识别子城市群发展功能核心,并诊断城镇用地扩展及其驱动因子的非线性关系。结果表明:驱动因子时空差异特征显著,武汉、长沙、南昌三市极化效应明显,涓滴效应逐渐显现,但城市群仍未打破行政区划壁垒;三大子城市群核心驱动因子差异显著,人口和地均GDP对各子城市群影响最大,武汉城市圈与环鄱阳湖城市群的空间溢出效应高于长株潭城市群,且城镇用地扩展模式渐由单核驱动发展为双核驱动;核心驱动因子与城市群城镇用地扩展间存在显著非线性关系,且呈现地域性和阶段性特征;GAM模型能够解释城镇用地扩展过程中各因子的非线性关系,较Logistic和NonlinerLogistic模型具有更高的拟合优度和验证精度,表明其探索非线性驱动力的优势。（3）基于城镇用地扩展驱动因子最优组合筛选,提出并构建耦合广义加性模型、人工神经网络、元胞自动机的城镇用地扩展模拟模型（GAM-ANN-CA）,实验结果表明,驱动因子数量与模型最终效果并没有直接的线性关系,坡度与距水域距离因子对城镇用地扩展负向影响较为普遍。顾及城镇用地扩展驱动因子筛选的GAM-ANN-CA模型模拟结果优于传统的人工神经网络模型（ANN-CA）,前者在模拟精度、城镇用地分布格局模拟空间相似性上均优于后者,证明该模型能有效模拟城镇用地扩展格局,也验证了其在大尺度城市群城镇用地扩展模拟的适用性,同时说明设置局部阈值并针对最优驱动因子组合的空间异质性进行大尺度模拟的重要性。（4）通过灰色预测模型预测2035年城镇用地需求,对不同的经济发展约束强度加以限制,设置了趋势发展情景、适度约束情景和严格约束三种不同情景方案进行对比分析。结果表明:对比情景一与情景三,情景二的城镇用地扩展格局兼顾了城市群空间发展和生态环境保护的约束要求,相对处于一种更为适宜的状态。并根据研究成果,提出以下未来城市群发展建议:（1）落实国土空间规划,引导城市合理发展。（2）优化国土空间用途结构,加强生态环境保护。（3）统筹区域一体化发展,构建多中心协同发展格局。