中国城市化正处在高速发展阶段，城市规模不断增大，已成为国民经济发展的重要载体。然而随着城市规模越来越大，城市的空间结构日趋复杂，各种城市问题，特别是交通问题日益彰显。这些问题给城市经济社会系统运行效率造成严重损失，显著影响城市竞争力。准确地把握城市发展规律，是我国城市研究工作面临的紧迫课题。面对复杂的城市问题，数学模型以其自身优势必将成为研究城市的重要工具。　　 本文以城市土地利用模型系列中的一个著名模型Lowry模型为理论基础，以北京市发展现状为研究对象，从模型构建、参数设置和情景模拟三个方面探索Lowry模型框架在城市空间结构研究中的应用。　　 第一，在模型构建方面，本研究做了三方面工作。(1)以杜能区位理论为理论基础，以研究区域各产业总产值规模为起点，以区域地租总额最大化为目标函数。(2)取已有的线性Lowry模型和非线性Lowry模型二者之长，对模型结构进行适当调整，构建了本研究的Lowry模型分析框架。吸取了线性Lowry模型相对简单的运算架构，规避了非线性Lowry模型运算需求量太高的弊端;吸取了非线性Lowry模型中对部分模型参数的改进，而规避了线性Lowry模型中部分参数在计算和获得方面存在的缺陷。(3)以城市土地供给约束和各行业最终输出需求为终点，构建模型分析框架的约束条件体系。　　 第二，在模型的参数设置方面，本研究以北京市2010年投入产出表、2011年北京市统计年鉴、2010年北京市企业调查数据等数据来源为支撑，以Lowry模型基本框架为基础，对模型相关参数进行设置。完成了依据实际数据设置Lowry模型参数的技术流程，实现了Lowry模型参数理论含义与实证研究对象属性数据的对接。　　 第三，在模型的情景模拟方面，本研究在完成Lowry模型框架构建和模型参数设置的基础上，以北京市市域为研究对象，以乡镇街道办为基本研究单元，在北京市基本行业的分布格局分析的基础上，构建了模型的情景约束条件。模拟分析了在北京市基本行业空间格局框架确定情况下的城市产业、居住空间分布特征，总结了模型的结构启示及模型的模拟启示。具体如下:　　 在模型结构方面，本模型框架对非线性Lowry模型框架部分功能的参数化处理有效地解决了提升线性模型解释能力和提高模型框架的运算效率的矛盾;充分体现了城市系统的产业-＞就业-＞居住的逻辑关系和空间配置关系;一定程度上反映了规模报酬递增理论;本模型能否准确地解读城市空间结构依赖于操作者对产业发展现状和产业特性认识的准确程度;而且当前的模型框架比较适合分析整个城市体系的全局性特征。　　 在模型的情景模拟方面，本模型的分析优势集中在产业结构竞争机制分析、产业布局竞争机制分析、产业用地和居住用地的竞争机制分析、产业布局对居住用地的布局决定机制分析四个方面。旨在揭示城市产业、居住、商业、交通功能之间的相互作用关系。模型的模拟结果表明:(1)模型能够良好的反映产业部门之间的竞争机制;(2)产业的空间布局特征、就业通勤成本和居住魅力共同影响着居住人口的空间布局;(3)城市空间结构的单中心模型特征得到充分展现。　　 模型的模拟结果对北京市的城市空间结构呈现如下启示:(1)摊大饼的城市空间结构是用地效率竞争和交通成本节约共同作用的结果。(2)基本部门的空间布局对城市空间结构具有决定性影响。(3)土地供给对城市空间结构具有基础性影响。(4)用地效率是影响城市空间结构的关键因素。　　 本文不仅丰富了模型框架的内涵，而且在实际应用中检验了模型的技术流程和分析能力，为基于Lowry模型的城市空间结构分析框架形成奠定基础。模型分析框架的形成有助于将模型理论框架用于实证研究分析，以数学模型的优势帮助我们解读城市、分析城市，并针对当前城市发展过程中出现的问题提出解决思路，提高城市系统的综合效率。拓展了国内城市空间结构研究的研究视角。