城市是一个动态复杂系统,其空间扩张受到自然、社会、经济、文化、政治和法律等多种因素共同作用,城市空间形态是地理学、区域学长期以来研究的重要内容之一。在我国经济发展新常态背景下,城市空间形态演变与其经济社会发展联系越来越紧密。本研究在归纳利用城市空间演变、元胞自动机、BP神经网络相关理论基础上,首先通过梳理长春市历史资料,分析了长春市城市空间形态演变的过程,总结了城市形态的特征,提炼了城市形态的影响因子。其次,研究了城市空间演变影响因子及其与经济社会发展的耦合关系。在此基础上,按照东北亚区域性中心城市的战略目标,结合预测的长春市2020、2030和2049年的经济、人口、用地规模,并通过Matlab平台建立基于耦合BP神经网络的城市空间演变元胞自动机模型,推演了长春未来城市空间发展格局,并从城市定位、城市职能、区域交通、生态环境、城乡统筹、空间管制等方面提出相应优化路径建议,为今后长春市城市优化建设和合理发展,多规合一工作有序推进,城市战略规划和总体规划的编制提供一定实践参考。主要得出以下结论:1、同心圆圈层扩展向点轴扩展方式演变。长春市通过“五横六纵”的城市快速路体系以及快速轨道交通线网建设,逐渐形成“多中心、分散组团、轴向扩展”的城区发展格局。2、城市建设用地重点向长春新区和南部新城、西部新城方向拓展。3、城市交通基础设施建设是影响长春市城市空间形态演变的主要因素。4、长春市城市空间演变阶段仍处于外延扩张期。至2049年,长春市区可建成建设用地1180-1370平方公里的国际化大都市区。5、不同阶段的城市形态预测将会引导区域重大公共基础设施的配建,促进长春市城乡一体化发展。