城市是人类聚集的高级形式,它往往是一定地域范围内的经济核心和政治文化中心。全球经济一体化对我国城市发展的影响日益显著,我国的土地制度和住房制度改革使城市开发模式发生了根本性的变化,城市物质环境成为各种资本的重要投资领域,城市发展进入了一个空前活跃的时期。目前我国正处于城市化的快速发展阶段,城市空间发展中面临诸多新问题,如城市土地利用空间结构变化、城市外部地域扩展、城市社会经济空间结构优化调整等尤为突出,这迫切需要获取城市地域深层次的决策支持信息。为了解决这个问题,本文把细胞自动机(CA)模型应用到城市系统的研究当中。在分析城市空间结构演化规律的基础上,构建了预测人口空间分布动态变化的CA-AR模型和模拟城市化地区演化的模糊逻辑细胞自动机模型,对济南城市空间结构的动态演化进行了模拟。根据模拟结果,分析了济南市城市空间结构演化的动力机制,并提出了优化措施。论文从五个部分进行论述。第一部分绪论。介绍本文的研究背景及意义,理解城市空间结构的概念表达,分别阐述了西方和中国城市空间结构理论研究发展,并对细胞自动机(CA)在城市空间结构研究中的应用现状进行了分析。最后,通过研究内容和研究框架介绍本文的研究思路。第二部分城市空间结构演化及其模式。从城市空间结构的演化理论入手,分析城市空间结构演化的一般特征,辨识城市空间结构演化的影响因素,利用自组织理论分析城市空间结构演化的动力机制。最后总结城市空间的外部形态模式、扩展模式和社会经济空间结构模式。第三部分城市空间结构模拟的CA概念模型。在阐述细胞自动机基础理论的基础上,对细胞自动机进行扩展,使其符合地理现象的发展规律,并且能够模拟城市复杂系统的演化过程,并详细介绍了城市空间结构CA概念模型的构建路线。第四部分济南市城市空间结构实证研究。简要分析了市区的人口空间变动情况和城市空间结构现状。从市区人口空间分布和城市化地区的演变两方面分析城市空间结构的演化过程。人口空间分布动态预测采用CA-AR模型;城市化地区的演化采用模糊逻辑细胞自动机模型。在模拟结果的基础上,分析济南市市区城市空间结构演化的动力机制,提出城市空间结构发展的优化措施。第五部分结论与建议。简要总结论文的主要结论和今后有待于进一步改进的方面