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目前中国城市群进一步发展的最大的挑战是如何突破行政分割问题。当前，城市间发展的整体协调范围较窄，协调力度不够，各城市追求自身利益的狭隘性和近期性，导致城市群整体发展的不经济性和不可持续性。因区域整体协调不足及区域资源类似，城市群内各城市的功能不明确，专业化分工合作得不到深层次的开展。各城市群的中心城市辐射和影响能力不足，除上海市外，其他城市群中心城市对区内其他地区产生的辐射和影响力还不够明显，其本身还有待进一步发展。虽然城市群的形成从根本上看是较长时期生产力发展的结果，不是人们主观上赋予其群体概念，也不是表面几个邻近城市的拼凑，但我们对城市群的形成和发展决非无能为力，而是可以引导和调控，关键是要未雨绸缪，加强规划，适时研究制定实施科学的政策措施。为促进城市群的形成和发展，建立和培育良性运行机制是根本的出路，重点包括：(1)建立城市群经济一体化理念与机制;(2)建立城市群优化分工与协调的统一竞争规则;(3)以产业群和产业链为依托融入经济全球化过程;(4)培育功能强大的中心城市。
在考虑中国未来的城市群发展时，还需要特别关注未来人口合理的空间分布格局。根据预测，到2030年中国人口达到高峰时将有15亿，其中城市人口将达到9亿，净增3.6亿。这就决定了中国只发展几个大的城市群是不够的，需要在资源环境承载能力较强、集聚经济和人口条件较好的区域，发展若干新的城市群，承接现有城市群地区结构升级和优化整合后转移出来的产业，承接生态环境脆弱地区和自然保护区的转移出来的人口，逐步成为支撑全国经济持续增长的新的经济密集区和人口密集区。而在资源环境承载能力较弱、大规模集聚经济和人口条件不够好的生态环境脆弱区域，重点是发展好现有的城市，提高城市质量，而不是盲目地单纯扩大规模。
从发展趋势来看，随着经济日益全球化，以城市群为龙头和单元的区域性国际化竞争态势将成为主流。因此，随着经济发展和城市化水平的提高，城市群的形成和发展是城市化的发展趋势，并在城市化进程中起着越来越重要的作用。要充分发挥大城市在国家区域发展中的核心作用，大力扶持和推进中等城市、小城市的发展。在城市化的速度和布局方面，一是要优化整合业已形成的珠江三角洲、长江三角洲、环渤海地区三大城市群，明确城市群内各城镇的主体功能定位，加强分工协作和优势互补，保护绿色空间，消除低水平盲目竞争，增强城市群的整体竞争实力。二是通过统筹规划，合理布局，形成若干用地少、就业多、要素集聚能力强、人口规模适宜的新型城市群。为此，目前要加快可能形成新城市群地区的工业化进程，承接产业转移，逐步成为支撑全国经济增长的新的经济密集区。三是在人口分散、资源条件较差的区域，要实行有限推进城市化的方针，在充分考虑资源环境承载能力的前提下，科学发展城市化。
中国城市群是国家城市体系的一个重要组成部分。只要城市经济在发展，城市规模的人口增加和城市化区域面积就必然会扩大，今后10~20年，我国大城市的人口数量都将有较大幅度的增长。因此，在国家战略层面，建立国家城市群体系，营建大规模、高密度的21世纪城市群空间，是中国面临的一大挑战。国外城市群的形成是在区域城市化水平发展到一定程度，形成城市群的条件成熟时自然发展而成的，而我国大多数城市群的形成则是在其条件还不太成熟时，通过如政府等外部因素的促进而形成的，从现实情况考虑，我国的这种做法无疑是切实可行的，但，这就为各级政府提出了一个难题即如何抓住时机促使城市群的形成与发展，推动我国城市化健康发展，这也是日后研究应该关注的问题之一。