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对城市群概念的研究起源于法国地理学家戈特曼（Jean Gottmann），1957年戈特曼首次提出“Megalopolis”的概念，并在随后的研究中进一步将“Megalopolis”概括为大都市区沿着特定的交通轴线集聚而成的多核心城市体系，其特征主要为城市分布密度高且拥有一个以上核心功能城市，交通基础设施网络体系完善，区域一体化水平高，人口规模在2500万人以上等。戈特曼的研究带动了其他学者开始关注“Megalopolis”现象。
国内学者从20世纪80年代开始开展相关研究。1983年，于洪俊和宁越敏首次将“Megalopolis”的思想引入中国，引起了国内学者的关注。国内学者从不同的角度分别将“Megalopolis”翻译为“（大）都市圈”“（大）都市带”“都市连绵带”等，其中姚士谋（1992）在《中国的城市群》一书中，将其翻译为“城市群”，对中国城市群进行了系统的研究，并提出了中国城市群界定的定量标准。
目前，国内关于“城市群”尚没有统一的定义。姚士谋（1992）将城市群概括为“在特定的地域范围内具有相当数量的不同性质、类型和等级规模的城市，依托一定的自然环境条件，以一个或两个特大或大城市作为地区经济的核心，借助综合运输网的通达性，发生与发展城市个体之间的内在联系，共同构成一个相对完整的城市‘集合体’”。肖金成（2021）将城市群的概念界定为“在一个特定的区域内云集相当数量、不同规模、不同类型的城市，以一个或几个都市为核心，依托便捷的交通条件，城市之间的联系越来越密切，逐渐形成的城市集合体”。方创琳等（2018）则将城市群定义为“特定地域范围内，以1个超大或特大城市为核心，由至少3个都市圈（区）或大城市为基本构成单元，依托发达的交通通信等基础设施网络，所形成的空间组织紧凑、经济联系紧密并最终实现同城化和高度一体化的城市群体”。孙久文和蒋治（2021）认为城市群是“在空间上邻近且经济联系密切的若干城市构成的网络化统一体”，并指出“城市群成‘群’的关键在于城市间要素自由流动、资源高效配置、基础设施对接、产业关联配套、公共服务均等”。张学良（2018）则关注城市群的构成形态，指出“城市群是由两个及以上规模和功能不同但联系紧密并在空间上呈现连绵的都市圈构成，都市圈是城市群的核心”。
在对城市群内涵特征的把握上，马燕坤和肖金成（2020）指出城市群的内涵包括四个方面：一是存在至少一个大都市作为城市群的核心城市；二是城市群的辐射核一般至少有两个；三是城市群内存在紧密的产业链上下游联系和市场联系；四是城市群应覆盖都市圈、大中小城市和小城镇等多种形态。戴宾（2004）则从城市群的内涵角度将其特征归纳为地域性、群聚性、中心性和联系性等。易小光等（2019）认为城市群具备两大内在特征：一是要素集聚和发展集约；二是空间网络的连接性和共生性，并从产业结构、人口空间分布、交通联通和城际关系等四个方面概况了城市群的表象特征。此外，在对城市群概念及特征的研究成果上，大量学者还开展了各个阶段的中国城市群识别研究（陈守强和黄金川，2015）。
关于城市群一体化的内涵，目前国内外学术界并没有统一的界定。丁伯根（Tinbergen, 1954）认为经济一体化是通过消除经济运行中的人为阻碍，实现国际贸易完全自由的过程。巴拉萨（Balassa, 1962）认为经济一体化是指完全消除商品、资本和劳动力等人为限制，是一个过程，也是一种状态。弗里德曼（Friedmann, 1966）则指出区域经济一体化一般包含四个阶段：第一阶段是取消对商品流动的限制，实现贸易一体化；第二阶段是生产要素自由流动，实现要素一体化；第三阶段是区域内经济政策的协调一致，达到政策一体化；第四阶段是所有贸易、要素和政策全面统一，实现完全一体化。
相对于西方学术界，国内关于城市群一体化的研究起步较晚，主要从内生动力和特征表象等方面描述城市群一体化的内涵。孙久文等（2008）认为城市群一体化是指不同的空间经济主体之间为了生产、消费、贸易等利益的获取，产生市场一体化的过程，包括从产品市场、生产要素市场（劳动力、资本、技术、信息）到经济政策统一的逐步演化。赵勇和白永秀（2007）认为，城市群一体化是城市化和城市区域化的必然结果，其本质是区域一体化过程在城市空间形态上的表现，具备设施同城化、市场一体化、功能一体化与利益协同化的特点。冯更新（2013）认为，城市群是生产力发展、生产要素逐步优化的产物，体现为城市经济联系日益紧密，产业分工与合作、交通与社会生活、城市规划和基础设施建设相互关联，而城市群一体化则是规划、市场、基础设施、社会管理、城乡建设全面一体化。李琳和彭宇光（2017）基于静态视角，对城市群一体化做了更具体的内涵界定，认为“城市群一体化是指群内各城市间借助城际发达的交通通信等基础设施网络和群内政府间的协作，促使商品、劳动力、资金、技术、信息等要素在各城市间自由流动，以及通过群内产业部门结构和空间结构的演化，形成城市群市场高度融合、产业关联高度紧密、地域空间组织高度集中的一种状态”。李培鑫（2019）从城市的结构关系、联系关系和共享关系等角度出发，认为城市群一体化发展是指城市群内不同规模和功能的城市具有合理的空间结构和分工结构，形成密切的经济、社会、生态联系，同时共享相关资源和服务。刘修岩和梁昌一（2021）认为城市群一体化是城市群内部交通商贸互联互通、制度协作显著推进、文化融合持续强化，进而实现在基础设施、市场体系、政策措施等多方面的联通共享的过程。易小光等（2021）主要从内涵和特征角度定义区域一体化，认为区域一体化发展的基本特征包括外部相对独立与内部高度开放、设施同城化与网络交叉化、产业分工与协作合理化以及利益协同化与协调机制有效化。陆铭（2022）结合我国对统一大市场的要求，认为城市群不同城市之间的一体化，就要求在市场的准入标准、监管标准等制度方面没有差异，为商品和生产要素的自由流通提供制度保障。
从国内城市群一体化发展的实践来看，党的十八大以来，我国相继作出了京津冀协同发展、长江经济带发展、粤港澳大湾区建设、长三角一体化发展、黄河流域生态保护和高质量发展、成渝地区双城经济圈建设等重大区域发展战略部署，极大地丰富了城市群一体化发展的理论和实践成果（易小光等，2021）。其中，《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》将长三角城市群发展目标明确为区域一体化发展，提出区域一体化发展要“深化跨区域合作，形成一体化发展市场体系，率先实现基础设施互联互通、科创产业深度融合、生态环境共保联治、公共服务普惠共享，推动区域一体化发展从项目协同走向区域一体化制度创新”。《京津冀协同发展规划纲要》明确2030年的发展目标是“京津冀区域一体化格局基本形成，区域经济结构更加合理，生态环境质量总体良好，公共服务水平趋于均衡，成为具有较强国际竞争力和影响力的重要区域”，提出重点在交通一体化、环保一体化和产业协作一体化等方面率先取得突破。《粤港澳大湾区发展规划纲要》重点关注提升大湾区市场一体化水平，提出要打造具有全球竞争力的营商环境，在投资便利化、贸易自由化、人员货物来往便利化等方面促进市场一体化发展。《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》则强调，成渝地区要牢固树立一盘棋思想和一体化发展理念，“要处理好中心和区域的关系，着力提升重庆主城和成都的发展能级和综合竞争力，推动城市发展由外延扩张向内涵提升转变，以点带面、均衡发展，同周边市县形成一体化发展的都市圈”。