近年来,城市—区域一体化进程加速,新农村建设和村镇空间整治力度加大,城乡道路网发展迅猛,道路网空间不断进行重构与转型,伴随着急剧的动态跃迁和螺旋演替,整个城乡道路网系统在组分、结构、功能、演化和相互作用机制方面日趋复杂。作为基础设施建设的一个重要环节,道路网的设计与规划也亟需当前学科为其提供科学理论的指导和方案选择,以避免造成不必要的资源浪费和陷入“越修越堵”的怪圈。本文通过将城乡路网系统解构为需求、供给两个子系统,引入协同学、系统—网络动力学及复杂适应系统等复杂性科学理论和方法,全面揭示了武汉城市圈城乡道路网系统供给—需求的耦合协同演化机理,以期为我国(尤其是中部)都市圈城乡道路网优化和控制提供理论指导和决策依据。主要包括以下几方面的内容：(1)第一章对本文的研究背景、研究意义、研究区概况进行了重点介绍。首先,复杂性科学研究的兴起,使复杂交通网络研究成为热点,然而交通网络系统的发展与演化机制研究仍显薄弱：其次,地理系统的复杂性被逐渐揭示,但仍然处于初步发展阶段；最后,都市圈网络化发展迅猛,城乡道路网结构性问题日益突出。因此,系统研究城乡道路网系统的时空生长及演化机制具有强烈的现实意义和深刻的理论意义。(2)第二章对国内外相关研究进展进行了归纳与述评。当前复杂交通网络、交通与区域的耦合发展研究已引起众多地理学者的关注,理论日趋成熟,成果日趋丰富。然而地理学的研究视角相对较少,且局限于单一尺度、静态的形态与结构特征的描述,研究方法单一,从时空多尺度对道路网系统的自组织原则及生长机理进行研究相较单薄。(3)第三章对城乡道路网系统进行了解构,并构建了供给-需求系统的评价指标体系。城乡道路网系统从内涵层面可分为供给与需求两个子系统,其中供给系统可分解为“形”、“量”和“势”三方面,其中“形”指道路网的结构形态,“量”指路网的等级规模,“势”指道路网技术和伺服能力特征；城乡道路网需求系统发展的根本动力是城乡经济社会要素关联和交流的需要,表现为经济、社会(包括人口)系统或要素的相互作用(人口—经济—社会要素)。因此,本文从经济发展、社会人口两个维度构建城乡路网需求系统一般评价指标体系。(4)第四章对武汉城市圈城乡道路网供需系统的时空生长情况进行了不同空间尺度的解析。圈域层面上,1995-2012年间,武汉城市圈城乡道路网供给-需求系统皆呈现出不同程度的生长趋势；地市层面上,武汉城市圈城乡道路网供给系统呈现出“核心—边缘”的空间生长趋势,需求系统呈武汉“一城独大”格局;县市层面上,供给系统县际差异趋小,呈现等级圈层式的空间发育格局,需求系统也发展较均衡,呈板块集聚特征。然而18年来,武汉城市圈城乡道路网供给—需求系统生长严重不协调,供给系统发展远远超过需求系统,道路网建设过度超前(与陆大道院士的观点吻合)。(5)第五章引用耦合协调度模型对不同空间尺度武汉城市圈城乡道路网供需系统的空间协同状态进行了分析。圈域层面上,1995-2012年间,武汉城市圈城乡道路网供需系统耦合协调度均持续优化,供给—需求系统呈现出高水平良好协调发展的图景；地市层面上,供需系统耦合度由低水平向高水平发展,空间差异较小,协调度由失调向良好协调发展,呈现出同步进阶的态势；县市层面上,耦合协调度整体水平不高,“核心—边缘”格局显著。(6)第六章引入长三角城市群、成渝城市群作为比较对象,探讨了东、中、西三大城市群城乡道路网供需系统发育的空间差异：中国城乡道路网供给系统空间发育“梯级”格局明显,东、中、西三大城市圈路网发展水平依次降低；需求系统发育东部优势较大,中、西发展趋于一致。其中长三角城市群城乡道路网供需系统耦合协调度较高,武汉城市圈供需系统耦合协调度较高且空间差异较大,而成渝城市圈供需系统耦合协调度整体水平较低。(7)第七章运用线性回归、系统灰关联和系统动力学模型对武汉城市圈城乡道路网供需系统协同演化机制及发展趋势进行了研究。武汉城市圈城乡道路网需求系统对供给系统的带动作用直接体现在以工业主导的经济结构、民用汽车保有量的直线上升、生活环境的逐步改善以及人口规模的持续增长等众多方面；供给系统对需求系统的促进作用一方面体现在道路网的持续建设投入、改造升级,使得城乡道路网的等级水平与供给规模日益提高,对经济发展所需资源和产品的运力不断增强；另一方面表现在可进入性的增强和通达性的改善上,大大降低了社会经济要素交流的成本和阻力。本章并根据城乡道路网供需系统耦合特性设计了三种耦合发展模式,对武汉城市圈城乡道路网供需系统发展的调控策略进行了研究。(8)第八章对本文的结论、创新点和不足之处进行了探讨。系统总结了全文的主要研究结论和可能的创新点,并在分析全文的基础上,提出了本文的一些不足之处及后续研究计划。