中国快速城市化带来人口和经济的急剧变化,导致城市空间形态不断演变。本文在深入分析中国城市人口和经济时空变化的基础上,运用GIS空间分析得到1990年以来人口和经济变化最为剧烈的14个城市,并作为研究对象。通过多源数据的多元融合,重点强调GIS空间分析和数理统计等定量分析,细致分析城市空间形态的分维数、紧凑度和形状指数的变化特征,尝试从多层级、多维度定量分析城市空间形态与城市投入要素之间的关系。研究结果表明:(1)1990年以来中国人口和经济变化最为剧烈的城市为哈尔滨、长春、沈阳、北京、天津、济南、上海、南京、杭州、合肥、武汉、西安、重庆、成都和广州。(2)总体上,14个城市的分维数指数变化呈现出下降的趋势,紧凑度指数变化特征显著,形状指数表现出变动明显、波动性强。(3)分维数与城市人口密度呈现显著的负相关关系,与城市交通网络均衡度呈现显著的正相关关系;紧凑度与资本总量、人均道路面积、每万人公交车、财政支出呈现显著的负相关关系;形状指数与交通方向分异指数呈现显著的正相关关系。