都市圈是区域城镇化发展的必然阶段,也是全球化和信息化时代城市参与国际竞争的基本空间单元。对都市圈空间发展特征及优化策略的探索是其构建的核心内容之一。本研究将长江中游城市群三个以省会城市为核心的都市圈作为实证研究对象,基于“过去-现在-未来”的时间逻辑,首先揭示了历时态演化的时空特征及现时态的空间结构特征,然后探索了空间发展的动力机制,最后提出了空间发展的优化策略。第一部分是都市圈演化的时空特征研究。采用“人口-经济-空间”综合分析方法发现,都市圈的人口经济发展经历蓄力期、聚核期、外溢期这三个阶段,空间演化依次经历核心圈层集聚增长阶段、向中间圈层近域蔓延同时外围点状加速增长阶段、由核心向外围轴向连绵拓展阶段。第二部分从城镇功能关系的维度揭示都市圈的空间结构特征。基于引力模型及企业“总部-分支”法分别构建了引力联系网络和企业关联网络,并采用社会网络分析法探索了节点层级结构及关联网络格局。都市圈功能节点的层级结构明显,包括控制中心、集散中心、次级中心、边缘节点这四种类型;功能关联网络格局呈现出向心集聚化、纵向等级化、“核心-边缘”差异化的特征。第三部分从实体地域的维度揭示都市圈的空间结构特征。采用区域密度函数、分维分析、最小累积阻力模型等定量分析方法发现,都市圈呈现出“单核/多核+双层级节点”的中心体系结构、“环形+放射状”的交通网络结构、“核心依山水、中间织廊网、外围楔入城”的生态空间结构,具有圈层式、向心性及轴向不均衡的用地组织形态特征。第四部分是都市圈空间发展的动力机制。基于既有理论构建了“主体行为-环境要素-空间效应”的解析框架,分析了三类主体行为及四类环境要素对空间系统的作用方式及相互之间的耦合机理。研究发现,主体行为是理解空间系统表象特征的关键性视角,政府主体行为在都市圈空间发展中起到了决定性的作用。第五部分是都市圈空间发展的优化策略。基于前文研究,提出了空间发展的关键问题,并预判了空间发展趋势。在此基础上,探讨了空间结构的优化模式及共性特征,提出了空间发展的优化对策,包括引导主体行为、改进要素作用、合理组织城镇功能网络及优化实体地域空间结构这四个方面。以上对都市圈空间发展特征、动力机制及优化策略的研究,有助于丰富中观尺度区域空间组织的研究和创新发展当代大城市地区的都市圈空间结构理论,同时对当下全域国土空间治理时期的都市圈国土空间规划具有重要的实践指导意义。