处于现代系统科学前沿的非线性科学、复杂性研究和自组织理论成为当代科学所共同关注的焦点,并被广泛地用来分析工程、经济、社会领域的复杂问题。自组织领域涉及的是事物自发、自主形成结构过程,在这种过程中存在特有的自组织特征、条件、环境和动力学规律。自组织思想与方法同唯物主义的世界观和方法论相吻合,是复杂系统演化的自然法则,也是自然界和人类社会的发展演化的自然法则。自组织理论与方法成功地同城市科学相结合取得了许多令人瞩目的成果,城市系统的自组织理论成为当今城市科学研究的热点之一。本论文以人文地理学、经济地理学和城市科学等学科理论为指导,汲取系统理论、自组织理论、新经济地理学和微观经济学等科学成果,以分工和专业化为出发点构建了城市自组织过程的理论框架,综合性地研究了城市系统自组织演化的一般规律和聚集效应的相关理论问题。同时,基于自组织思想和理论对我国城市发展中存在的重大问题进行了比较深入地探讨,得出了一些有意义的结论。本论文除前言和结语外共分为五章。第一章评述有关系统理论、自组织理论的理论体系和演变的相关情况,阐述了自组织理论不仅适用于物理、化学、生物、自然地理等“自然”世界,同样地也能够很好地解释社会、经济现象。自组织是自然界和人类社会的内在演化机制和演化形式。第二章从讨论城市概念入手,通过列举和讨论相关学科对城市概念的不同认识,从多个角度揭示城市复杂性的来源、表现以及基本特征,然后概括地评介了七种关于城市系统自组织的理论与模型。第三章涉及到新经济地理学和新兴微观经济学对城市系统的自组织动力机制的理论和模型。重点讨论了新兴微观古典经济学对城市化机制的理论推导,解释了“即使地表是完全均一,城镇仍然会产生”这一命题,阐明城市系统演化自组织动力机制的根本在于分工与交易演进带来的内生比较优势的作用。第四章将自组织理论中的基本原理同新兴微观古典经济学相结合,通过对城市化的自组织过程中的初始状态与发生条件、演化路经、自组织动力等的阐述,揭示城市的初始平衡态、自组织条件判据、突变、路径选择和路径依赖、竞争与协同等自组织城市化过程的基本原理。通过逐步演绎,深入探讨了分工、竞争和协同、空间聚集的产生过程及其效应,得出分工、竞争和消费者偏好三者的相互和共同作用使城市经济系统出现复杂性的增长和聚集动力的结论。最后,回到马克思、恩格斯的城市理论的讨论中,以对上述过程进行比较和验证。第五章应用自组织思想对城市发展理论和城市规划进行讨论。论述科学发展观与自组织思想的内在统一关系,指出城市规划要以科学发展观为指导思想,贯彻五个统筹,坚持平衡公众利益的规划理念,发挥防治市场失灵和政府失灵的双重职能。最后,对目前城市发展中普遍存在的城市蔓延现象进行了思考和讨论,指出建设节约型紧凑城市应成为我国城市规划和建设的重要方向和原则。