本文探讨的四维城市是由历史累积所呈现的时空关系,正如芒福德(Lewis Mumford)在《城市发展史》中的“容器”比喻：“城市从其起源时代开始便是一种特殊的构造,它专门用来贮存并流传人类文明的成果。”其中,储蓄是空间属性,是历史积累在三维概念中的“广延”性存在；流传是时间属性,是历史积累在四维概念中的“持续”性存在。首先,本文从城市空间的社会本质特征出发,提出四维城市的概念,一种在现实的城市空间中看得见过去或历史的城市。从城市空间中新与旧的要素关系入手,归纳出四维城市的空间形态,并进一步转化为时间属性的历史文脉。第二,对四维城市的研究,包括“时间的空间化”和“空间的时间化”两个反向的过程：从时间中研究空间,根据时间单位在空间中的标记与投影,将四维城市的历史演化放在三个时段中进行：基于历史“事件”的短时段演化,发现城市空间中特殊的时间转折点；基于历史“要素”的中时段演化,寻找属于某个阶段城市空间的普遍特征；基于历史“环境”的长时段演化,揭示影响一座城市文化形成的终极性因素。从空间中研究时间,根据空间要素在时间中的衰减与更替,将四维城市的形象识别与类型分辨放在二个层次中展开：历史格局是针对“历史城区”的整体性存在,研究城市历史空间格局的转存与形象识别；历史肌理是针对“历史街区”的真实性存在,研究街区建筑肌理的嬗变与类型分辨等。第三,将研究成果应用城市设计：案例一是历史格局整合设计,通过历史中心、历史轴线、历史边界的识别与重构,为历史城区提供一种“整体性”的设计方法；案例二是历史街区修复设计,从历史演化的过程出发,为历史街区提供一种“真实性”的设计方法；案例三是历史地段更新设计,从历史要素的创新出发,为历史地段提供一种“适应性”的设计方法。本文的研究在大量个案集成基础上,以时间为视角,从城市空间的演化逻辑和历史文脉出发,建立了系统的理论框架,并采用学科交叉的研究方法,拓展了设计学的研究领域。