城市作为一个复杂巨系统,经历着成长、壮大、衰退、消失等过程。在人口增长、经济发展、城市化进程不断加速、土地资源日益稀缺的今天,城市土地利用结构变化愈演愈烈,城市扩张进程越来越难以控制。因此,有效引导、控制城市扩张和合理利用城市内部土地资源的研究工作具有重要的战略和实际意义。近年来众多学者从不同角度对城市土地利用和形态在时空变化上进行了大量富有成效的研究,揭示了城市土地利用在平面上、立体上和结构上的空间表征,为土地资源的合理配置和有效利用及城市规划提供了参考依据。然而,虽然国内外相关成果颇多,但能深入阐述从计划经济到改革开放时期中国城市空间(扩张)转化及其机制的系统性和成熟的相关理论模型依然较为罕见,研究成果多为实证分析,地域上也多偏向东部及沿海城市的案例,而以全国大城市为研究范围,进行系统研究的成果寥寥无几;同时对城市空间变迁及其内部机制的研究,多从城市外部扩张的角度进行,对城市内部用地分异过程与特征研究较少,而从宏观与微观相结合的角度进行综合分析和研究的成果更甚微。鉴于上述原因,本文首先建立从计划经济时期到改革开放以来,中国大城市空间结构演变的基本模式和城市用地结构转化的相关假设及理论设想,以及特殊类型城市(河谷盆地型城市)空间扩展的理论设想;其次从定性与定量的角度,先以全国大城市为研究对象,对城市空间扩展趋势(宏观、平面上)和城市内部用地结构变化的特点(微观、立体上)进行了总结;接着以中国河谷盆地型城市的典型案例——兰州市为例,采用1949～2004年不同年份的相关数据资料,利用信息熵、年均扩展指数(AGI)、转移矩阵等方法,对兰州城市扩展的时空演变特征和土地利用动态变化的数量、方式、程度、速度、特征、机制进行了系统性研究,以验证理论假设的有效性、合理性。通过以上分析,论文最后结合城市空间扩展和土地利用结构变化二者的发展轨迹,从不同时段探讨了影响城市外部扩展与内部分异的主要因素和动力机制。