城市是一个由自然、社会、经济等诸多要素共同作用的复杂巨系统,它具有复杂性的特征,同时它又是一个时空的动态系统,既包含了空间上的性质,又拥有时间上的特性。因此,以线性静态理论作为根本的传统地理学研究方法和技术手段已经不能有效解释这一复杂现象,我们需要建立有效的具有时空动态特性的城市增长模拟理论及方法来解决这一问题。城市增长模拟系统是指在计算机软、硬件的支持下通过自下而上的虚拟模拟试验,对复杂城市系统的发展进行模拟、预测和显示的技术。其核心是应用复杂系统的理论,采用科学的研究方法,建立城市增长模拟系统的模型。在过去几十年中模型取得了很大的进展,并从静态的、非地理参考模型发展到动态的、地理参考模型的模型。其中,基于微观动力学模型的元胞自动机模型和多智能体模型是当前研究的主流。虽然多智能体是城市增长模拟未来发展方向,但由于其对数据要求较高,且技术尚未成熟,本次研究主要考虑采用扩展的元胞自动机来模拟北京城市增长。本文首先总结北京城市增长的历史演变过程,研究北京城市增长的驱动力,指出其增长本质。考虑到城市增长受到宏观、区域和微观的影响,本次研究借助GIS技术、Logistic回归模型来扩展元胞自动机,建立北京城市增长模拟模型,重建2005年北京城市化状况,模拟北京城市在稳定增长、约束增长和政策因素影响三种情景下在未来十五年内城市增长状况,并对模拟结果进行分析。城市增长重建结果表明该模型模拟精度较高、具有良好的模拟效果。模拟结果表明过去的城市增长模式已不能适应北京未来的发展,而人口、经济的高速发展也导致北京不可能按照约束型增长方式发展,建立新城是北京发展唯一的出路。