都市圈的空间结构特征直接制约着整体功能的发挥,只有形成协调、互补、有序的空间结构,才可能充分发挥其系统功能。本文通过对大量统计数据的计算,构建其自组织理论的波谱模型、空间结构的分形模型及等级序列结构模型,对乌鲁木齐都市圈的空间结构特征进行了深入的实证分析,并为其结构的优化提出建议,最终总结出以下几个主要结论:(1)乌鲁木齐都市圈以城市化水平分为四个相对独立的空间单元:即乌昌核心区的城市化水平最高,其次是西部地区、东部地区,南部地区的城市化水平则相对最低,与实际比较匹配。(2)乌鲁木齐都市圈的相空间方面具有时间分形特征。根据其波谱指数可知,其城市化具有时间分形特征,表现出广义的1/f噪声,说明其城市化演进过程的自组织临界性。Hurst指数值则表明其城市化过程具有反持久性,系统可能隐含着某种周期性规律。(3)乌鲁木齐都市圈的实空间分布具有分形特征,且系统的自组织演化在空间结构方面有优化趋势。以乌鲁木齐为测算中心的聚集维数值说明系统有以乌鲁木齐为中心向四周呈密度衰减的自组织演化特征。空间关联维数值说明系统内各城镇分布不均匀,而牛鸦维数比接近1,表明都市圈内13个县市之间公路交通网络比较发达,系统中的交通通达性较好。这对于都市圈的协调发展具有促进作用。(4)乌鲁木齐都市圈序空间结构方面,都市圈内城市为首位分布,系统内人口分布极不均衡。体系内城市分布较分散,中间位序的城市较少,首位城市的垄断性较强。体系还很不成熟,其序列结构很不完整。