21世纪以来,中国城市整体步入快速发展阶段,在区域和国家发展中的引擎作用更加突出,成为我国区域发展的动力和源泉。然而,中国城市也是各类可持续发展问题和矛盾交织的空间,存在土地城镇化超前,人口城镇化不足的发展模式,同时带来了生态环境污染、城市体系结构失衡、一城独大和区域发展不平衡等系列问题,因而重新思考城市发展作用机制,明确城市发展内涵,科学规划城市布局与形态,优化国土空间开发格局的任务迫在眉睫。由此看来,在关注人口增加、土地规模扩大的同时,中国城市发展的重点将逐渐从空间外延扩展转变为内部综合效益提升,转换为更加关注城市社会、经济、生态环境、文化等多元化、多维度、多要素上的综合协同发展。因此,在中国城市化快速增长的关键阶段以及新型城镇化发展背景下,有以下三个核心议题亟需探究：中国城市发展水平如何?其在地理空间上表现出何种变化轨迹和差异特征?城市发展水平在时空上的演变模式是怎样的?本文以这三个核心议题为切入点,选取全国城市单元为研究对象,围绕城市发展水平内涵、城市发展水平指标体系和评价模型构建、时空演变模式剖析三个部分展开理论和实证研究。本研究主要内容和结论如下：(1)构建了全国尺度的四维度、三层级的城市发展水平指标体系,基于多指标模糊决策思想,采用熵权法支持下的层次分析法综合评价城市发展水平。研究表明,2001-2010年,中国城市发展水平空间布局特征差异显著且呈现非均衡发展现象,等级体系上表现为两端小、中间大的“纺锤状”；等级体系与城市规模存在一定相关性,但不存在对应关系,说明了人口及城市空间规模不能完全反映城市综合发展水平的高低。(2)针对不同地域、不同规模所导致的差异阶段性,采用广义熵模型和基尼系数分解法对中国城市发展水平差异来源进行分析和论证。研究结果发现,从地域构成来看,西部地区内部差异是影响全国总体差异的决定因素,其差异递减是整体差异缩小的主要原因,四大地区间差异是第二主导因素,此外,东部地区城市发展差异波动较小,但对于全国总体城市发展差异的影响还是比较显著的。从规模类型来看,不同规模间差异是造成全国整体差异的主要原因,大城市间差异是影响总体差异的第二决定因素,但其影响作用逐年下降,而特大规模以上城市之间差异影响不大。加大中西部城市建设,缩小西部地区内部和四大地区间的差异,培育大、中等规模城市发展,实现缩小区域发展差异的战略目标任重道远。(3)引入“误差椭圆”图形思想,基于地理可视化的多重角度构建中国城市发展五维度、二状态模型,以胡焕庸线作参考,提出了城市发展分布椭圆,从城市发展水平中心、展布范围、形状、方向、空间密集度及空间差异、集聚状态进行精细研究。研究发现,2001-2010年全国城市发展水平空间密集度平均每年增加6.22%,地理范围每年平均收缩623.57米。城市发展水平与人口分布椭圆的空间差异系数为15.45%,城市发展水平椭圆范围93%分布在胡焕庸线右下方,分布轴线与人口椭圆长轴和胡焕庸线平行,形状与人口分布椭圆类似,主要集聚在胡焕庸线东南方约25%的大陆国土面积上。因此,提高邻近“城市发展分布椭圆”东西轴线上的城市发展水平和效率,积极参与“一带一路”国家战略,对促进全国城市健康均衡发展有重大意义。(4)发挥空间探索性分析法在城市发展水平空间关联格局中的优势,考察中国城市发展水平全局和局部空间自相关的时间变动和空间演进特征。研究表明,2001-2010年中国城市发展水平空间集聚程度经历了“增加—波动中小幅度降低”的动态演变过程,由以往“团簇”集聚逐步向“条带”集聚转变。城市发展水平“热点”区和“冷点”区具有两极分化的现象。东部地区高值集聚特征逐年显化,表现为“片”—>“团”—>“带”的演变规律。(5)强调地理要素间协同作用,应用协同克立格法,构建了城市发展最优时空趋势面,从空间连续表面和等值线角度辨识了典型城市群城市发展时空演变模式。研究发现,典型城市群城市发展水平总体“圈层”模式仍然比较明显,但是局部发展水平高值区构成的“簇团”模式和“点轴”发展形成的“扇形”模式初步形成。京津冀地区城市发展水平呈现“极点式”发展模式,长三角和珠三角呈现多中心网络化及“多中心内聚”和“网络状外联”发展模式。研究成果可为制定未来我国城市发展布局规划和国土开发战略方案提供定量依据,对完善我国城市体系建设、促进我国区域协调发展、优化国土空间开发格局具有重要参考价值。