随着城市研究的不断深入,准确的揭露城市发展的区域差异性,客观反映城市发展时空属性变化的研究的重要性逐渐被广大的学者关注,成为城市研究的新方向。但受制于传统城市研究数据时效性差、时空属性缺失及行政区划限制的影响,目前存在的研究仍难以反映出真实“城市”的实际发展差异。本研究针对存在的问题,以DMSP/OLS夜间灯光数据为基础,利用HT-Breaks方法,提取人类活动的客观区域——自然城市,以此作为研究主对象,从全新的视角分析中国城市发展的时空变化特征,并在此基础上利用修正引力模型,揭示城市的辐射网络和吸引网络差异性,现得出研究结论如下:(1)利用HT-Breaks方法基于DMSP/OLS数据提取自然城市具有可行性及合理性。1992、2002、2012年分别提取自然城市216、258、304个,数量逐渐增加,提取自然城市面积值大于城市建成区面积,小于城市辖区面积,具有可行性并且提取的结果具有一定的合理性。(2)自然城市的面积及灯光属性特征均表现出了逐渐增加的趋势,但不同时段变化特征不同。自然城市面积与数量成反比,面积越大数量越少,面积差异性更加明显,且变化具有时段性。近20年,面积>1000平方千米的自然城市以空间扩张及相邻自然城市融合为主,增长率最大。1992~2002年增长率为17.73%,远低于2002~2012年的40.15%;面积在100~200平方千米的数量增长最快,达到了50.00%,而且1992~2002年间的数量及面积增长率分别为27.27%、27.65%,均大于2002~2012年的17.86%、18.53%。灯光属性中亮度像元数量及灯光总值稳步提升,1992年的亮度<33的像元具有绝对优势达到数量达到68.75%、灯光总值达到45.38%,自然城市亮度整体偏低,经过20年的发展,像元数量21.37%(<33)<22.95%(33~43)<26.23%(43~53)<29.44%(53~63)与灯光总值13.62%(<33)<19.49%(33~43)<28.21%(43~53)<38.67%(53~63)都呈阶梯递增特征,自然城市亮度整体得到提升。灯光值为43~53的像元数量与灯光总值增长最大,分别达到359.52%、358.75%,1992~2002年变化率为105.12%、105.73%略低于53~63的121.28%、119.21%,但2002~2012年间达到124.03%、122.99%远超53~63的55.44%、52.30%,各个亮度像元在两个阶段得到表现出不同发展变化特征。(3)自然城市呈现以北京-天津、长三角、珠三角地区为核心的模块化发展趋势,以及以山西省、河北省、河南省、山东省、辽宁省五省为重点区域的破碎化聚集的空间分布特征,且不同地区的阶段性发展特征存在明显差异。自然城市空间面积扩展与灯光值提升表现出动态协调的趋势,由1992的不均衡状态逐渐发展到2012年相对均衡状态。三大地区发展面积扩展及灯光值辐射效应发展程度较高但发展速度及发展特性不一致;西部地区的新疆发展形势良好,明显优于其他地区;东北老工业基地的萎靡得到状态改善,而山西省的发展态势逐渐恶化,经济转型迫在眉睫。(4)自然城市辐射网络和吸引网络的呈现明显的不均衡特征。辐射网络和吸引网均呈现东密西疏且东西联系性差的特征,但辐射网络复杂程度较高,稳定性较强,呈现出类菱形的空间结构,而吸引网络由1992年的以三大地区为核心的简单网络发展为2002及2012多次级核心的复杂网络,稳定性增强,空间结构从三角结构逐渐变为类菱形结构。自然城市的吸引力和辐射强度与度值特性明显不同,吸引力差异小,变化不大,辐射力差异大,变化较大,但两者度分布均呈现幂律分布,具有无标度性,但随着时间推移,无标度特性逐渐减弱。