城市是一个动态的复合系统，其发展演化过程是多种因素共同作用的结果，其发展机理相当复杂，研究其发展的动力学机制是一项复杂的任务。传统的方法受“还原论”的影响，多是从宏观角度入手，采用“自上而下”的分解的思想来研究形成城市空间宏观格局的驱动力因子，即是一种“从果寻因”的方法，这种方法缺乏微观联系概念，割裂了城市内部各子系统之间的联系，从宏观、静态的角度上孤立的研究某一要素对城市发展的影响，忽略了城市的自组织机制对城市发展潜在的隐性的影响，不能很好地反映城市空间发展的内在动力规律。传统模型的时空内涵不够广阔，对城市空间结构演变整体机理的研究，对城市空间动力学时空尺度的研究，城市空间动力学一体化结构的研究，基于GIS的城市空间选择行为模拟及一体化的空间动力学模型构建的研究，城市空间动力学非线性行为的分析研究都尚不多见。因此从空间个体行为的微观角度入手，在较高的时间和空间分辨率下研究城市的发展，是深入理解城市空间动态演化特征的必然要求。 20世纪60—70年代相继诞生的耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变论、混沌学和分形理论等一系列系统自组织理论，从系统发生、发展的微观过程研究复杂系统的自组织演化机理，为研究城市空间系统演化的内在机理提供了一种新思路。 元胞自动机(Cellular Automata，CA)是研究复杂系统的一个方兴未艾的重要领域。它是一个时间、空间、状态和原因都离散的动力学系统，其核心思想充分体现了“复杂结构来自于简单子系统的相互作用”这一复杂性科学的精髓，其显化的时空结构特性、“自下而上”的研究思路及其动态模拟的功能使其成为当前城市动态模拟研究的一个闪光点。 城市空间的发展有其内在的动力机制，研究城市空间发展的动力机制，须从微观角度入手，研究各要素之间相互的内在作用机理，从“因到果”的理解城市空间发展规律，从而指导宏观的规划决策。 本文通过引入自组织理论，采用“自下而上”的研究思路，分析城市空间系统演化特征，建立起自组织的城市空间发展观。在深入研究城市空间系统发展的复杂性特征的基础上，从空间组织的角度剖析城市空间发展的内在机制。应用系统自组织理论原理分析城市空间发展的时空特征，从过程和系统纵横两条主线深入解析城市空间发展的内在的自组织机制。 在理解城市空间信息特征的基础上研究从图形图像信息中提取城市空间特征信息的技术和方法，为后文的模型研究作铺垫。引入CA模型，在分析标准CA模型的构成和特征的基础上，深入分析其在研究地理现象和地理过程特别是城市空间系统发展中的局限性，在总结前人研究的基础上，扩展现有的CA模型，采用面向对象的建模方法，结合城市空间信息特征，构建了一个城市化的CA模型—基于地理实体的城市动力学模型(GeoObjectCA-Urban模型)，该模型采用不规则网格数据结构，深入研究基于不规则网格