城市是人们为着更加美好的生活而自发形成的聚居地，是人们在其中从事生产生活的物质空间与精神空间复合体。改革开放以来，尤其是20世纪90年代中期以来，中国城市化步伐不断加快，在取得成就的同时，各式各样以及不同方面的城市问题也集中出现。面对我国城市发展不容乐观的现状，本文立足整体论展开对城市发展的多维研究。在结合物理-事理-人理系统方法论(WSR方法论)与城市发展整体论研究视角的基础上，本文提出了城市系统工程的命题，并以城市自组织、城市管理与城市和谐作为三个主题，开展了对应的具体研究。首先，分八个方面进行了基础理论的文献研究工作，在此基础上，提出了基于WSR方法论的城市发展研究框架，亦即城市系统工程的研究框架，并从哲学层面探讨了城市系统工程研究的本体论、认识论、方法论和价值论。接着研究第一个主题，自组织城市系统。总结了自组织理论的要点以及城市系统的自组织演化特征，进而探讨了自组织城市及其研究内容。在此基础上，结合城市建模有关研究，建立了一类自组织城市的多主体系统模型，并利用Swarm平台对模型系统描述的城市居住空间自组织演化过程进行了仿真研究，发现作为系统序参量的城市居民文化、经济属性，对城市居住空间的形成与变动具有重要影响。第二个研究主题是城市管理，这建立在对城市逻辑(包括城市设计、城市规划、城市建设与城市管理)的认识与反思上。通过探讨可持续发展的多个维度与要素，得到了城市发展的四棱锥模型，进而建立了完整的城市管理整体框架模型，并在操作层面给出了城市管理的S-C-H三层次模型。针对西安市城市发展管理的预警与评价问题，分别采用生态足迹与复合系统协调度测度两种方法进行了定量研究，通过对计算结果的深入分析得到了西安市可持续发展管理的相关对策，包括建立西安市生态安全预警体系以及加强西安市环境工作的力度与连续性等。此外，还结合某项目研究开发了西安政务决策支持系统(XADSS)。最后研究的一个主题是城市制度与城市和谐的关系。在理解城市和谐内涵的基础上，从反面论证了城市制度对城市和谐的推动与保障作用。通过城镇化进程中当地政府及农民与外来投资的利益博弈，农村富余劳动力城市迁移与城市政府对应控制的决策博弈，以及“非典”事件中城市政府与社会公众的信息博弈三项具体研究，论证了制度的博弈分析这一研究进路的可行性与有效性，揭示出城市政府对城市制度的建设具有重要作用。综合而言，本文的创新之处主要有：(1)将WSR方法论与城市发展研究相结合，提出了崭新的学科命题城市系统工程，这既丰富了WSR方法论在具体领域的推广与应用，也使城市发展的整体论研究形成了自己的方法论与研究体系；(2)在系统归纳自组织城市特性的基础上，首次利用Swarm平台开发了一类城市居住空间自组织演化的多主体系统仿真模型，仿真结果表明，所建立的模型具有合理性，能够在一定程度上反映自组织城市的演化特征，这为开展“人工城市”的进一步研究奠定了基础。(3)从认识与操作层面，分别提出了城市管理的整体框架模型和城市管理的S-C-H三层次模型；利用生态足迹分析方法，首次对西安市1995年-2004年的生态足迹进行了全面测度，论证了西安建设资源节约型环境友好型社会的必要性；提出了一种改进的环境经济复合系统协调度测度方法，利用该方法首次对西安市1992年-2004年的环境经济发展协调度进行了全面测度，发现西安市环境建设与管理工作绩效很不稳定，需要持续改进。(4)提出从“城乡之间的取舍，行业之间的起伏，人际之间的亲疏，群己之间的轻重，我之内外的真假”五个角度来认识城市社会的不和谐，通过对建设和谐城市中具体案例进行的制度博弈分析，提出城市政府在城市制度的形成与变化中具有关键性作用，是城市制度建设的决定性力量。