模拟仿真是辅助城市公共安全应急指挥决策、城市公共安全规划的重要方法和工具。由于城市系统内在的复杂性,城市公共安全应急体现出多主体、多因素、多尺度、多变性的特征,传统的模拟方法难以真实刻画城市公共安全应急响应的复杂动态过程。本文在复杂性科学研究的启示下,将地球信息科学中最新发展的地理模拟系统理论(GSS)引入到城市公共安全应急领域,研究了大范围城市公共安全应急响应动态模拟的技术方法,为建立新的城市应急指挥决策机制和城市安全规划模式进行了有益的探索。本文的主要研究内容和取得的成果如下:(1)对现代系统科学、非线性科学、复杂系统理论及其研究方法进行了深入的分析和总结,剖析了城市系统及城市公共安全应急的复杂性,探讨了此类问题的基本研究方法。(2)研究了地理模拟系统的空间动态建模方法,对第二代地理模拟系统--多智能体系统(MAS)与GIS结合进行城市公共安全应急响应的复杂过程建模进行了深入研究,构建了基于真实地理空间数据的城市应急响应多智能体模型,给出了模型的框架、应急环境的描述方法、智能体内部结构及其工作原理,并进一步探讨了基于模型的应急计划与城市安全规划方法。(3)针对城市尺度的应急响应多智能体模型实现的关键技术进行了深入研究,解决了模拟仿真环境搭建、地理空间数据的表达、大运算量数据处理、多智能体行为规则引擎、多目标优化算法等多项关键技术问题,特别探讨了MAS与GIS紧密集成的空间多智能体的实现方法。提出了模型实现的技术框架体系,为城市公共安全应急响应模拟研究的开展探索了技术途径,同时也为其它城市复杂空间问题的研究提供了思路和技术范式。(4)以北京市原城八区基础地理数据为实验数据,以假想的恐怖袭击事件为背景开展了大范围城市公共安全应急响应模拟实验。以上述的模型框架为基础设计了一个具体的应急响应模型,依据技术框架体系构建了模拟系统平台原型,验证了模型框架的可操作性以及技术框架的可行性,实验结果对于北京市应急决策及城市安全规划具有一定的指导意义。