我国城镇化建设正在快速推进,同时城镇化也带来的人口密集、交通拥堵、环境污染等问题,因而城市轨道交通项目得以大力推进建设,因其具有投资规模大、投资回收难度大等特性,则需要政府和社会资本合作以推动项目可持续发展。但政府和社会资本之间是存在目标冲突的,则需要政府补偿的投入以巩固两者合作关系,而研究考虑到项目收益不确定性,通过实物期权描述项目收益情况,构建在不确定性条件下投资动态最优化模型,通过对模型的求解和分析为政府补偿的决策提供依据。首先,利用实物期权的方法进行城市轨道交通项目中政府补偿必要性分析,该部分针对不确定收益下社会资本独自投资项目并还需符合项目的公益性质,即需要在固定的项目经营期和项目经营价格约束下投资项目的情形展开分析,依据项目预期收益流和成本流,再根据不确定条件下不可逆投资理论,构建社会资本投资城市轨道交通项目的最优投资决策模型,得到社会资本投资的临界条件,再通过实例对该模型进行验证,结果表明项目在固定的项目经营期和项目经营价格的约束下达不到社会资本投资的临界值,政府必须采用补偿措施,即表明在城市轨道交通项目中政府补偿是必要的。然后,根据政府补偿的投入方式和投入时间不同,从降低社会资本投资成本(项目前期投资补偿)和降低社会资本运营项目不确定性(项目运营期投入补偿)两种方式以及两者组合方式分析社会资本投资项目的项目价值情况,以上一部分采用WACC计算出的社会资本预期收益水平、固定项目经营期、固定项目经营价格等为社会资本投资项目的基准条件,构建城市轨道交通项目政府补偿方式决策模型,再以实例对该模型进行验证,结果表明两种补偿方式结合机制更符合政府和社会资本双方利益,这一部分内容旨在为政府确定补偿方式提供一个判别标准和方法。最后,在投资补偿和投入补偿这两种补偿方式组合下,分析投资补偿、投入补偿、客流临界值与波动率、预期收益率之间的性质,为政府补偿决策具体建议提供依据。