城市空间结构是城市社会经济组成要素的空间相互关系和相互作用，具体地，它是城市功能区按照各自经济区位的要求形成在空间位置与规模上相互联系、互相制约的集合体，在物质形态上体现为各级城市的中心、开敞空间、居住区、工业区、商业区等，连同城市郊区在相应的交通系统下的分布。 翻开国内城市规划、城市地理学界的权威杂志，利用GIS搭建可视化计算平台，利用空间数据作为城市模型的区位参数，建立简单的数学模型，来对城市规划／城市发展作实证研究的案例都屈指可数。为了弥补这方面的空白，本文借助于ARC／INFO软件矢量化1970、1984、1993年三期乌鲁木齐市土地利用图，建立空间数据库；同时利用它的空间分析功能处理数据，并且借助Visual Basic编写程序，建立数学模型来分析我国西部城市乌鲁木齐从70年代到90年代以来的城市空间结构演变特征。定量、定位地描述它的变化，分析这些变化的空间分异特点，为今后的城市研究和城市规划提出理论依据。 本文的研究内容如下： 第一章主要介绍城市空间结构的概念，演变的动力机制，研究城市空间结构的现实意义。并且在前人的基础上总结城市空间结构研究的理论与方法，并对近一百年来中西城市空间结构模型及其发展做出评述。 第二章介绍研究区乌鲁木齐的历史沿革、自然条件、社会经济、文化情况、回顾了前人所做的乌鲁木齐城市方面的研究，所选取研究区的区域范围，及进行研究的目的和意义。 第三章对本文所借助的辅助工具ARC／INFO的各个模块及其空间分析功能进行了介绍，说明了乌鲁木齐城市空间结构研究的数据来源，其分类系统的建立和利用ARC／INFO处理1970—1993年土地利用图，建立空间数据库的过程。并阐述了主要的研究方法。 第四章引入城市化指数和城市用地密集度指数两个概念，借助于Visual Basic的程序设计功能，编写、分析、运算三期城市用地图；利用ARC／INFO软件显示不同时期乌鲁木齐城市空间结构三维立体图像。通过对乌鲁木齐1970、1984、1993年三个时段的土地利用图的城市化指数运算，根据城市化指数的区域特点，定量确定了乌鲁木齐市的三个增长级：大十字、友好、铁路局。同时，引入城市用地密集度指数描述乌市城市空间结构沿不同增长极的时间，空间演变过程，得出乌鲁木齐市是由单中心向多核心扩散发展的结论。 第五章利用GIS技术结合Visual Basic程序设计，初步探讨了地形对城市空间结构发展的影响。提出起伏度指数与分布比例指数两个概念，在此基础上将地形与城市土地利用类型有机的结合在一起，定量分析城市土地利用类型在空间上的分布及变化特征。据此提出城市空间结构演变的规律：研究区土地主要分布在起伏度指数5～26之间(占全部土地面积的88％)，其中分布在起伏度指数6、7、8上的土地面积占全研究区的37．32％，分布在起伏度指数7上的土地所占比重最大，占14．54％。全研究区地形分布表现出低、中、高三段式空间分布结构。