首次引入国际著名城市地理学家M.Batty提出的"城市规模等级钟"、"等级距离钟"和"半生命周期"理论;利用地级以上城市的人口—等级数据,测算了表征中国城市规模等级演化特点的"等级钟"、"等级距离钟"和"半生命周期",探讨了演化过程与机制;利用历史人口数据,研究了若干历史城市近2000年间的"等级钟"演化特征。等级钟研究表明,中国特大城市的规模等级钟变化较小,城市位序稳定;在区域空间差异上,东部沿海城市等级钟变化明显,位序上升迅速;东北地区城市等级钟呈现较大变化,但演化方向与东部沿海城市相反,城市位序逐渐下降;西部和内陆城市等级钟变化缓慢,位序难以进入顶级序列之中。等级距离钟表明,中国高位序城市等级距离变化较小,低位序和新设立城市的等级距离变化明显,整个城市系统的变化较为平缓,仅在1980-1985年间和2000-2005年间出现较大变化,体现了中国在改革开放初期与21世纪开始的二次较为迅速的城市化发展历程。半生命周期研究表明,中国城市体系在生命周期现象不明显的总体背景下,以20世纪80年代为时间界标,百位城市的前、后半生命周期仍然显现有较为明显的时间尺度差异,自该时间界标以后,新兴城市替代传统城市的速度开始加快。中国历史城市"等级钟"表明,城市位序等级的变化是多种动因的叠加,以政治职能为主的城市位序与其政治地位密切相关;沿海、沿江城市的位序则更多地与地理区位条件和经济政策相关联。