分形理论自诞生起，国内外学者运用其在众多科学领域都取得了丰硕的成果。在地理学领域，基于分形理论研究河流水系、地形地貌、地表等高线等问题已经趋于成熟；在城市规划领域，不管是宏观体系、中观城市、微观用地，还是复杂的城市问题，都有基于分形理论的研究，但这些研究都还处于起步阶段。分形方法在解决城市问题中发挥了明显作用，近十几年来成为国内外学者普遍关注的热点。陕北黄土高原具有世界范围典型的地貌特征，其独特的黄土地貌在流水作用下，形成了千沟万壑、河谷纵横、支离破碎的地表形态，构成区域城镇空间演化的特殊基质。在陕北黄土高原地貌形成过程中，流水作用最为明显，已有研究证明，陕北黄土高原河流水系具有典型的树枝状分形特征。在陕北黄土高原城镇空间形成演变过程中，地貌特别是河流一方面直接或间接作用于城镇体系，影响其发育、拓展，使其形成不同的结构和变化；另一方面形成城镇间进行能量、信息交换的主要场所，成为城镇体系赖以发展的基础。陕北黄土高原分形地貌在自然和人为作用下，也发生着深刻的变化。分形地貌与城镇体系之间相互作用、相互影响，促使区域人居环境不断发展变化。陕北城镇体系在分形地貌的作用下，也呈现出分形结构特征。因此，陕北黄土高原地区是研究分形地貌与城镇体系空间结构演变两者之间耦合作用的典型实证地域。本文以陕北延安市为例，运用分形理论方法，定量计算其城镇体系空间结构的聚集维数、关联维数、网格维数，分析其空间结构特征；通过计算人口规模维数分析其规模结构特征。在明晰延安市分形地貌特征对其城镇空间结构影响效应的基础上，本文对延安市分形城镇体系空间结构与分形地貌形态耦合关系进行详细研究，以期构建与延安市域地貌特征相协调、相适宜的城镇空间结构模式，并为整个陕北黄土高原地区提供借鉴。本研究得到国家自然科学基金“耦合于分形地貌的陕北能源富集区城镇空间形态适宜模式研究”（基金编号：51278411）基金的资助。