城市形态是城市这一复杂巨系统中的重要体现，定量研究城市形态对城市科学管理和规划具有重要的实践意义。 本文首先对城市形态的研究作了回顾，了解国内外在这一领域的研究成果和进展状况。其次讨论了研究城市形态的手段和工具随着信息时代的到来发生很大的变化，遥感技术为城市研究提供了重要的数据源，GIS为城市研究提供了强有力的工具。这两者的结合为城市化研究带来新的课题。在此基础上，本文利用遥感技术和地理信息系统，从SAR图像中提取了城市建筑覆盖区专题信息，为进一步研究城市形态提供了数据支持。 早期由于受到分辨率和成像系统的影响，雷达在城市探测应用方面的研究比较少，成像雷达技术的出现为城市遥感带来新的应用潜力。大量机载SAR的高质量图像改变了人们对雷达遥感空间分辨率不高的旧观念，而雷达的全天候工作的特点更使人刮目相看。最近几年，雷达在探测城市方面的应用逐渐增加。 微波信号对城市建筑区比较敏感，可以识别出城市和郊区的边缘，SAR图像对城市的研究是对光学图像的一个重要的补充，而用SAR图像对城市形态的研究目前在国内外还尚未多见，因此本文的研究具有一定的前沿性。 本文基于以上的研究状况，针对SAR图像中提取的城市形态，以北京市为例对自1995年到2002年间的城市形态随时间在空间上的变化情况进行了分析。从对微波信号对城市典型地物的成像机理进行分析后，利用纹理信息和ART-Ⅱ神经网络开展了对SAR图像的分类的研究，并提取出城市建筑覆盖区专题信息。利用提取的城市建筑覆盖区的专题信息，借助GIS工具和分形学理论对北京市的城市形态进行了深入的研究和分析，从两个方面研究了城市形态的变化特征，一是研究城市形态的自身的演化特征，将城市区域分为四个方向进行研究，分析了城市扩展方向和在每个方向的演化特点和规律。通过对城市形态的度量，研究了城市形态的分形特征，说明城市形态随着时间变化，其复杂性和稳定性的变化情况；二是分析城市形态变化规律，包括城市扩展方向和扩展规模的差异程度分析。城市的扩展方向分四个方向进行研究，对每个方向扩展的差异程度进行了分析。最后利用社会经济数据和城市规划图对城市形态时空演化的深层次原因进行了分析，认为城市形态在空间上的变化与社会经济的发展是辩证统一的关系。 本文的主要工作和创新点有如下几个方面：(1)利用SAR图像对城市形态进行研究分析，特别是北京市的城市化问题的研究。 (2)由于斑点噪声的影响以及雷达系统成像过程的复杂性，SAR图像分类问题一直是模式识别中研究的重点和难点，但在专题信息提取中又是不可避免的，如何在SAR图像中获取所需要的信息是我们非常关注的问题。本文在分析了传统的基于统计的监督分类法、非监督分类法后，提出了基于地统计学纹理知识和有监督ART-Ⅱ神经网络分类器相结合的改进方法。经过和传统的于贝叶斯分类方法比较和试验证明，得出结论，基于地统计学纹理知识和ART-Ⅱ神经网络分类效果优于传统的分类方法，精度得到了很大的提高，因此这种SAR图像分类方法可以推广应用。在分类图的基础上利用阈值法提取了城市空间分布专题信息。 (3)在基于SAR图像提取的城市建筑专题图的基础上，利用分形理论和GIS空间分析方法，分析了北京市自1995年到2002年间的城市形态时空变化特点，北京市的城市形态随着时间的变化城市形态越来越复杂，其空间形态愈来愈接近“圆形”。 (4)利用社会经济数据，验证了城市形态变化与人口之间联系，并模拟了城市形态与人口、城市建筑区面积之间的关系，即城市人口的增加与城市形态的分维数以及城市形态分维数与城市建筑区面积之间存在着强列的相关关系。 (5)利用空间信息数据，利用GIS手段和分形理论实证分析了北京市城市形态时空演化的特征。实证分析了城市形态和城市规划之间的辩证统一关系。 (6)城市形态分维数的变化与人类活动有着密切的关系，利用分维数与社会经济因素的相关关系深入的分析城市空间形态的发展机理。