交通是促进城市形成和演变的重要因子。历史已经证明，每一次交通方式的重大变革，都将引起城市功能结构和空间结构的深刻改变。当前中国正处于城市化快速转型阶段，城市正以前所未有的速度发生剧变，而近年来蓬勃发展的高速铁路建设更是对城市化进程产生了强劲的催化作用，对城市空间结构重构也产生了重要而深远的影响。把握高速铁路的影响规律和作用机制，促进城市空间结构的优化调整，对于新型城镇化的顺利实施和区域经济社会的健康发展具有重要意义。济南作为山东省交通枢纽和省会城市，铁路交通优势明显，京沪高铁的贯通更让济南成为全国高速铁路网络中的一个重要节点，具有较强的典型意义。本论文在汇总梳理前人研究成果和理论积累的基础上，以济南为例开展研究，主要形成了如下结论：一是高速铁路从区域、城市、站点三个尺度对济南城市空间结构带来显著影响。从区域尺度看，高速铁路极大地拓展了济南城市腹地空间面积，分别是高速公路的6.25倍、国道的12.76倍。在一日交流圈范围内，高速铁路覆盖的城市更多，等级更高，而且呈现线性辐射。高速铁路不仅提高了济南与全国不同省份与城市的联系紧密度，而且对其在省会城市群经济圈的首位度也产生了显著影响。从城市尺度看，高速铁路改变了城市人口和产业的空间布局，从而改变城市用地拓展方向，促使多中心城区发展形态逐步形成。从站点层面看，西客站片区成为新的城市空间增长点，并形成了高铁站基本功能区（1000米为半径）、西客站城市功能区以及高铁外围影响区三大典型区域，同时周边区域土地开发强度显著增强，形成济南市规模最大的房地产交易市场。二是高速铁路对城市空间结构的影响机制呈现多元化。高速铁路的建设从各个方面形成了城市空间结构变化的综合作用力。一是高速铁路枢纽站具有增长极效应，高速铁路对人们的出行方式、出行时间和时空观念造成了空前的冲击,从而对物资、信息快递业务和商务流通等活动产生显著影响。同时,高铁枢纽地带凭借区位的优越性集聚了金融、商务以及居住等大规模城市活动，剧烈地改变了原有区域的面貌、功能及其在城市中的地位。二是城市可达性变化带来的区位优势效应。通过测算高铁开通前后山东省10个设站城市的交通可达性变化，揭示出高速铁路导致区域可达性变化，从而引发区位优势效应。三是区位优势提升带来的产业集聚布局效应。通过分析高速铁路与产业集聚和产业转型间的关系，揭示出高速铁路导致区位优势提升，从而引发产业布局改变。四是时空压缩带来的空间结构的重组效应，促使城市发展格局发生巨大变化。三是济南应强抓高速铁路建设机遇促使城市空间结构优化。在高铁时代，济南面临城市空间发展受限、城市空间形态横向蔓延且不平衡拓展、空间布局特色欠缺、内外交通衔接不足、区域内部缺乏人气等问题，论文从宏观、微观、中观层面，提出了城市空间优化的主要思路，并从内外交通衔接、产业空间布局优化、城市结构功能融合提升和双侧循环良性发展等提出了优化的具体对策。