清朝末年,在西方列强的不断入侵之下,国内的社会环境发生了巨大变化。天津因其独特的地理位置在这场近代化变革中走在了最前沿,其军事防御体系也发生了重大变革。同时,天津的军事防御体系还一直承担着拱卫京畿和守护天津的军事职责。鉴于此,本研究提出了三个研究问题。第一,天津的城市防御体系在变革前后分别如何布局?又发生了哪些变化?第二,城墙和炮台等防御设施的功能和重要性发生了怎样的变化?第三,在不同的时代背景下,天津的城市防御体系是否承担起了拱卫京畿和守护天津的军事职责?在研究问题的指引下,本文选择清末天津城市主要建成区域的军事防御体系为研究对象,力图展现不同时期的城市防御布局,并通过纵向对比了解军事变革的具体内容,同时探究天津军事防御体系对城市不同区域的守护情况。为了达到上述研究目的,本研究选取了历史资料较为丰富的1846年和1899年两个时间节点,在历史地图的基础上重新绘制了两个年份的城市地图,并通过收集清末的防御设施和兵力数量等军事数据,最终建立起了以城市环境、防御设施和兵力数量为基础的三层数据体系。在研究方法上,本研究运用现代的城市空间分析中的核密度分析、可达性分析和潜能模型等方法,在GIS平台上对历史数据进行分析及可视化处理。通过对防御设施和兵力数量分别进行核密度分析,可以了解军事单位的密度分布和聚集情况;运用成本距离方法分析军事单位的可达性,探究城市不同区域获取军事防护所需的最短时间;运用潜能模型分析军事单位对城市不同区域空间作用力的大小,作为评价城市安全格局的指标。通过对比分析结果,本文得出四个主要结论。第一,天津城市防御体系的防御重心发生转移,从天津老城厢转移到了运河以北的窖洼区域;第二,天津城市防御体系的布局结构从传统的围合式防御转变为半围合式防御;第三,伴随着军事思想和新式武器的不断进步,以城墙为主的围合式防御设施的功能和重要性明显降低;第四,在不同时代背景下,天津城市防御体系在空间布局上比较好的承担了拱卫京畿的军事职责,但后期对天津重要商贸区域的守护略显不足。最后,结合天津的历史背景和社会环境,进一步分析军事演变的原因。