城市群内的各个城市通常规模大小不同、发展基础有别、资源禀赋各异，因而，它们虽然在空间尺度上相互联结形成城市平面集群，但在功能尺度上却可以形成结构有序、功能互补、整体优化的城市网络体系，从而呈现出特定的功能结构关系。一个内部经济发展协调的城市群可以使地理位置、生产要素和产业结构不同的各等级的城市承担不同的经济功能，并通过各城市间的协同在区域范围内产生单个城市无法达到的规模效应、集聚效应、辐射效应和联动效应。城市群内具有不同经济功能的城市之间可以构成一个具有强大综合经济功能的有机体。
当然，值得注意的是，城市群经济系统的功能并不是与生俱来和永恒不变的，城市群经济系统功能的强弱，会受到城市群所处发展阶段以及体制、机制等多方面的约束。比如，总体而言，我国城市群的发展历程大致经历了三个发展阶段，在不同发展阶段，由于多方面的影响，城市群的功能差异较大。20世纪70年代，在计划经济条件下，我国城市群体空间主要表现为行政布局式的城镇密集区，它是通过计划调拨城市间的发展资源，城镇之间行政分割严重且孤立发展，经济联系很少，资源闲置和浪费现象严重；进入20世纪80年代，随着经济体制改革的深入，城市群体空间开始进入计划指导式横向发展时期，不同规模、开放式、网络型的经济协作区的建立使得城市间经济联系有所加强，行政分割开始松动，城市群内社会经济活力不断增强，资源配置效率逐步提升；20世纪90年代中期以后，随着社会主义市场经济体制的不断深化，城市间联系的性质、规模、速度和绩效进一步加强，市场纽带及市场机制在资源配置中的基础性作用日益显现，城市间的分工协作日益加强；进入“十一五”以来，城市群开始成为我国推进城镇化的主体形态，城市群内以特大城市为依托，大中小城市和小城镇协调发展格局日益形成，城市群内各城市间的经济联系和协同发展效应逐步增强，资源配置效率显著提升，并初步呈现出一体化发展态势。
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