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在全球经济再平衡和产业结构再调整的现代社会，世界经济已转变为以知识经济为主导的发展模式，创新也成为引领发展的第一动力。创新活动以城市为载体并驱动城市化的发展。东北地区作为老工业基地和重要的经济板块，在“东北振兴”战略推动下，更需要通过创新带动区域及城市的发展和推进城市化进程。 本文以2010年至2015年为研究期，选取东北地区的35个地级市级单元（地级市、自治州）为研究对象，通过总结学术成果及前沿，构建城市创新能力和城市化水平两大系统的评价指标体系，使用熵值法、变差系数测度城市创新能力和城市化的综合发展水平及空间差异，其后使用耦合协调模型测度东北地区各城市的创新能力与城市化的协调发展情况，运用空间自相关方法探讨两大系统协调性的空间关联，并利用障碍度模型定量计算阻碍协调发展的因素，结果表明： （1）东北地区城市的创新能力总体水平较低且地域差异显著，但在研究期内呈现上升趋势，由“大差距低水平”向“小差距较高水平”演化。在空间上，四大副省级城市领先发展，形成了沿哈大高铁交通线和沿海的“哈大、西南部沿海高，东、北部内陆低”的分布格局。东北地区城市化总体水平不高，发展道路较为粗放，在空间上呈现出沿海高于内陆的格局，且在东北-西南方向上逐渐形成了以四大副省级城市为中心辐射带动周围地区的较高水平发展带。 （2）东北地区大部分城市出现创新能力滞后于城市化发展的状况，各城市的创新能力与城市化的耦合度均处于拮抗阶段，协调水平的均值处于失调阶段，但二者的良性互动使协调性逐年提升优化，整体向协调阶段发展。协调性的空间差距略有扩大，而省域内的差异是总差异的主要贡献者。从空间关联角度来看，两个系统的协调性只在局部地区出现了空间关联，呈现出“南部沿海高高聚，北部内陆低邻低”的空间集聚格局。 （3）阻碍东北地区城市创新能力与城市化耦合协调性的主要系统是城市创新能力，经济城市化因素、企业创新因素、创新产出因素是阻碍协调发展的主要因素。 本文结合东北地区城市创新能力与城市化协调关系的现状，从四个方面提出了对策建议，即针对创新能力构建滞后于城市化发展的现状，发展创新驱动；发挥创新作用，促进产业创新；强化中心城市，辐射带动周边；保持城市特色，因地制宜发展。