城市形态是城市实体、实体环境及各类活动的空间结构，构成城市所表现的和发展变化着的空间形态特征。城市三维形态是城市的立体形态，有很强的地域分异特征，同时还具有很大的复杂性和多变性，但是无论城市建筑个体还是群体，在一定程度上又具有相似性，体现出很强的自组织特征，隐含着内在的自然法则。对城市三维形态的深入研究，是正确认识城市在立体空间中发展变化规律的前提；对城市三维形态的定量刻画，为城市规划、城市设计、城市地貌研究等提供量化依据，将进一步丰富城市形态研究的理论与方法。　　 论文在充分吸收借鉴前人研究的基础上，在遥感、地理信息系统、城市形态学、空间统计学等相关学科理论支持下，针对城市建筑物、及其与自然地表及所构成的城市物质形态在立体空间上的起伏、分布与组合特征，通过微观与宏观分析相结合、理论分析和实验验证相结合的方法，研究了城市三维形态特征及其定量化表达方法，分析了城市三维形态的宏观特征和空间分布结构。　　 论文的主要内容如下：　　 (1)对城市三维形态概念模型进行系统化的梳理，包括城市三维形态的定义、分类、特征及其属性等内容，明确了本研究的内容、范围及定位。　　 (2)构建了城市三维形态量化指标。从反映城市局部三维立体形态的“建筑群体”尺度，构建了相应的量化指标及基于UrbanDEM的计算模型。在建筑群体角度上，分别以城市建筑、建筑与地形混合的作为研究对象，针对它们的高程突变性、集中性、均匀性、变异性以及空间差异性、结构性等特征构建了相应的量化指标。　　 (3)探讨了城市三维形态的区域分析方法。从反映城市立体空间总体三维形态的“城市区域”尺度上，探讨各个指标在空间上分布趋势的分析方法，进一步地对定量化描述特征的集群性进行分析，提出对城市三维形态进行类别划分的方法，分析城市三维形态的宏观特征，挖掘其内在的规律和特点。并探讨对区域分析的影响因素。　　 (4)南京老城区城市三维形态分析。以南京老城区例，在建立UrbanDEM的基础上，首先实现了建筑群体量化指标计算，结果显示：平均高度对建筑群体高程集中特征、均匀度对城市建筑实体的变异特征有较好的刻画，建筑高度标准差、错落度、起伏度对建筑群体的高程变异特征描述，对比度对建筑群体的结构特征描述都有很好的效果。建筑群体的最大高度、最小高度、平均高度、高度众数相关性较强，可相互替代。其次对南京老城区城市三维形态进行了区域分析，发现城市三维形态有明显的内部差异，据此将南京老城区从南到北划分为6个区：城南平地低层建筑区、城中平地高层建筑区、城中岗地多层高层建筑区、城东平地低层多层建筑区、城北平地多层中高层建筑区、城西岗地低层多层建筑区，进一步凝练出其单中心隆起的空间分布结构。　　 本研究所构建的量化指标在一定程度对城市三维形态特征进行了抽象和概括，区域分析则对城市三维形态整体特征进行了挖掘，揭示了城市地表和建筑实体在三维空间上的分异特征、布局模式、总体趋势等信息，深化了对城市形态的全面认识。本研究所构建的定量指标、城市三维形态的区域分析方法可为城市设计、城市规划等提供参考依据。