城市物质空间形态是如何构成的?这一直都是城市形态学领域关注的重点问题之一。虽然大量的研究从社会、经济、文化、认知等领域对此进行了深入的研究,然而从物质性几何形态的角度,对该问题进行剖析仍然是一个重要的研究方向。随着以人为中心理念转变、网络思维方式的普及以及大数据分析方法的兴起,城市物质空间形态研究的范式发生了螺旋回归式的变化。从构图形式,转向场所,再转向空间网络;从整体格局,转向个体空间体验,再转向个体与整体的互动;从静态的形式,转向动态的系统,再转向多维的分析。结合我国中央城市化工作会议提出“由扩张性规划逐步转向限定城市边界、优化空间结构的规划”等国家政策方针,如何从提升物质空间形态的品质角度去优化城市空间结构,实现精细化的空间设计与管理,变得尤为及时。本文围绕研究问题,梳理相关的空间形态研究理论、复杂网络和大数据的发展以及空间句法在城市空间形态学中的研究成果,重点研究尺度在空间形态构成中的作用,并细化研究问题,即城市每一条街道是如何随尺度的变化而与整个城市的空间网络互动并彼此连接?这样自下而上多尺度构成的城市空间网络形态为什么不是匀质的?其中有何复杂网络的多尺度规律或构成模式?那些多尺度的空间构成模式又是如何彼此协调,共同形成稳定的空间结构?这些空间结构是否又影响了城市内部不同功能的分布?从而,本文明确了四大议题,即全尺度的嵌入模式、多尺度的空间效率、跨尺度的网络厚度以及优尺度的区位选择。首先基于空间嵌入轨迹的新方法,发现了城市空间网络形态可由双参数的韦伯累计函数描述,确定了空间整合程度与新增空间数量变化率对城市空间构成的影响作用,即聚集与分散的限制性机制;其次,基于此,解决了空间整合程度与空间穿行程度之间的悖论,提出了多尺度空间效率的概念,解释世界50个城市的聚类分析;再次,提出了空间效率图谱的新方法,识别出跨越尺度的空间互动机制推动了不同空间结构的涌现;最后,借助于兴趣点(POI)数据,发掘了不同城市功能与不同尺度的空间效率密切相关,提出了城市功能的空间性概念。基于上述的研究,本文提出了描述城市空间网络形态的概念型框架,从聚集、分散以及尺度三个机制维度解释城市空间网络形态的几何特征,以期从基础研究的角度对于我国城市形态学研究有所微薄的贡献。