全球变暖已成为威胁人类生存条件最重要的问题之一,是21世纪全人类共同面对的严峻挑战。全球变暖带来的自然灾害将会对人类的粮食安全以及人类的健康和财富安全带来风险,助长贫困和经济危机等冲突因素,导致发生内战和暴力活动的风险上升。从20世纪80年代以来,全球各国纷纷采取气候变化应对行动并制定碳减排目标,中国也适时提出2030年前实现“碳达峰”,2060年前实现“碳中和”的重大战略部署。城市聚集了人口、经济等诸多要素,二氧化碳排放量约占世界能源相关排放量的71%。因此,如何降低城市碳排放、促进城市低碳发展,成为各国政府及学界关注的焦点,也是考察城市低碳高质量发展的重要指标之一。为了应对二氧化碳排放,许多研究侧重二氧化碳排放与城市结构之间的联系,并从城市空间规划的角度追求低碳发展。然而,以前大多数的研究工作仅从二维空间的角度关注城市结构,而在三维空间中,城市建筑的垂直影响对二氧化碳排放起着重要作用。为了解决这个问题,本文以35个中国大陆的城市为研究案例,定量探讨了城市空间形态结构如何影响城市低碳发展质量中二氧化碳排放总量、人均二氧化碳排放量、碳强度和单位土地二氧化碳排放量等指标。首先城市层面的二氧化碳排放数据来自于中国碳排放数据库（CEADs）;城市层面的建筑数据是基于百度地图获取的;并通过建立了一系列空间度量指标来量化城市空间形态。有了这些城市层面2020年的二氧化碳数据和城市建筑数据,通过运用扩展的STIRPAT模型和解决变量之间的多重共线性问题的岭回归建立新模型,以此研究城市空间形态对城市层面二氧化碳排放的影响,进一步研究城市空间形态和城市低碳发展质量之间的关系。结果表明,在城市空间形态与城市二氧化碳排放总量的分析中,由于城市化的快速推动,人类活动消耗大量能源,建筑总体积是加速二氧化碳排放的最大驱动力。此外,高度更高、散热面积更大、高容积率的城市建筑对促进二氧化碳排放也有显著的积极作用。不规则的三维城市结构、低建筑覆盖率和高绿化率将在一定程度上有助于减少二氧化碳排放。城市空间形态中的城市建筑高度、建筑高度标准差、建筑平均体积与城市人均二氧化碳排放成正相关,这些因素促进了城市人均碳排放的提升;建筑总体积、绿化率等指标与城市人均二氧化碳排放成负相关,抑制了城市人均碳排放。在城市空间形态与城市碳强度的分析中,城市建筑高度、建筑高度标准差、建筑平均体积提升了单位GDP中的碳排放,建筑总体积、绿化率等指标与城市碳强度成负相关,降低了单位GDP中的碳排放。城市空间形态中的城市建筑高度、建筑平均体积、空间拥挤度、道路密度与城市单位土地二氧化碳排放量成正相关,建筑总体积、绿化率等指标与城市单位土地二氧化碳排放量成负相关。这些研究结果强调了城市空间形态中城市规划对低碳城市发展质量的重要性,并建议必须通过有效的城市规划,构建合理的城市立体结构;特别是政府应加强土地管理,提高土地利用效率,防止对生态系统的破坏;在紧凑发展的基础上,提出三维城市结构的城市规划应采取合理的发展强度,避免过度集中和聚集的模式;政策制定者和城市设计师应该更多地关注不规则的城市空间形态,以减少二氧化碳排放。