本文运用城市地理学、历史地理学、城市生态学理论结合遥感和地理信息系统技术和方法,以干旱区绿洲背景下特大城市——鸟鲁木齐城市空间结构为研究对象,从乌鲁木齐市域及都市圈核心区(大尺度)、城市建成区(中尺度)、老城区(小尺度)三个层面研究了乌鲁木齐城市空间结构特点及其演化规律,剖析了在快速城市化阶段乌鲁木齐城市空间结构演化动力机制和约束机制,揭示了干旱区自然生态环境对于城市空间结构及其演化的影响和作用。研究结论如下:　　 (1)乌鲁木齐城市空间的演变是自然生态环境因素、经济因素、人口及社会文化因素、政治因素、区位和交通因素共同作用下的结果。自然环境是既是城市空间形成与演进的基础,又发展的外部约束;政治因素是乌鲁木齐城市空间结构形成及演化的主导因素;经济因素是乌鲁木齐城市空间结构演化的内在动力;人口及社会文化因素是乌鲁木齐城市空间结构演化的重要动力;区位和交通因素是乌鲁木齐城市空间结构演化的加速动力。　　 (2)干旱区自然生态环境对绿洲城市空间发展影响强烈,地形地貌、水资源、气候、植被等自然生态因素不同程度的影响着城市空间的发展,它们通过单独的或者耦合的方式,从不同方面影响或者约束着城市空间的发展和演变。水资源短缺问题一直是制约绿洲城市发展的主要限制性因素之一,乌鲁木齐为极度缺水地区,需要调水才能解决区域水资源危机。绿洲城市建设用地发展与绿洲农业开发形成一定的矛盾,绿洲农业和绿洲城市发展在空间上表现出此消彼长。干旱区绿洲自然生态环境从一定程度上限制了乌鲁木齐城市的环境容量并影响到城市的环境质量,而人为因素的影响又加剧了乌鲁木齐环境质量的恶化。以生态安全为原则,通过考虑生态因素的城市扩张阻力模型分析,城市发展的应向东北、西、南三个方向发展。　　 (3)可以得出乌鲁木齐城市用地空间分布具有明显的圈层结构,三个圈层分别对应着老城区、城市内部填充区域、城市外部扩展区域。乌鲁木齐城市用地空间结构布局不合理,建设用地增长迅速。在不同历史时期,城市空间结构特征都可以用经典的城市地域结构模式理论解释和验证,未来城市空间结构演化的趋向将是多核心结构模式。　　 (4)历史和文化对乌鲁木齐老城区空间结构影响较大,目前在城市空间结构中处于绝对的核心地位,但背负的城市服务职能过重,环境问题突出,空间职能亟待调整和优化。　　 (5)干旱区绿洲环境下乌鲁木齐城市空间管理分为三个层面:乌鲁木齐城市规模控制及生态安全格局、城市用地增长管理及空间管制、老城区空间疏解优化。