以中国大陆地级以上城市为研究样本，把城市流模型改造为城市外向服务功能模型，运用ArcGIS空间分析功能，测算各城市水陆空等不同运输方式货运外向服务能力。对1989年和2008年的数据和计算结果进行对比，揭示货运外向服务能力在中国城市体系中的空间分布规律和等级结构，从而考察各城市在整个国家层面和所在区域货运空间联系中的地位和作用。结果表明：第一，我国中心城市货运外向服务功能北方分布广，南方强度高，以城市群为单位的外向货运密集区优势明显。第二，东部沿海省市的城市货运外向服务价值比重在近20年明显下降，但相应货运比重上升，表明其大宗货物运输的外向服务占全国比重明显上升，反映出我国能源、矿石等大宗货物对国际市场和海上运输通道的依赖明显增强。第三，不同运输方式的城市货运外向服务能力分布格局具有很大差异，各中心城市在国家、区际和市域等不同空间尺度的运输联系中形成职能分工。第四，将中心城市货运外向服务能力分为国家中心、跨区域(副)中心、省域(副)中心、(跨)市域中心四个功能等级。结论认为我国中心城市货运外向服务能力受多种复杂因素综合影响。它与城市GDP及货运规模成正比、受区位熵反映的经济区位和运输区位影响很大、与不同方式货运结构及运输距离密切相关。