特大城市社会经济发展过程中面临人口、土地、能源等多方面的压力。本研究基于社会代谢多尺度综合分析方法(MuSIASEM方法)对上海、东京、伦敦、巴黎等城市进行了城市代谢比较研究。首先,引入土地利用面积到MuSIASEM研究体系中,构建了基于人类活动时间和土地利用面积的双基值分析框架,对上海市2001年至2014年的社会-经济-环境综合代谢情况进行了全面评价。研究表明,上海市主要依赖外来人口来满足劳力需求;上海市第二产业中高能耗制造业占很大比例;2008年的经济危机促进了上海市的产业结构调整,使其第三产业得以繁荣发展;上海市的土地资源非常紧缺,必须对其进行全面有效管理。其次,在以人类活动时间为基值的经典MuSIASEM体系下,构建了深入到行业尺度的分析框架,对上海、东京、伦敦、巴黎四大城市进行了对比分析。研究表明,上海的显著特征是体外能代谢率偏高,劳动经济生产率偏低,上海有充足劳力,社会福祉水平却是四个城市中最差的,而第二产业占比是四个城市中最高的。东京的劳动经济生产率在四个城市中最高,这主要是由其第三产业中各行业较高的劳动经济生产率所导致的,同时东京的人口老龄化特征突出。伦敦的体外能代谢率在四个城市中是最低的,这是由其高度发达的第三产业所决定的。巴黎的社会福祉是四个城市中最好的。总体而言,本研究丰富了MuSIASEM方法的理论框架,将其横向拓展到土地利用面积领域,纵向拓深到行业尺度,从两个维度丰富了城市代谢理论。在实际应用中,本研究针对上海十三五规划中设定的目标,提出了上海市应该在提高劳力素质、产业结构升级、能源结构调整、优化土地管理等多方面开展工作,以实现城市的可持续发展。