航空运输业的迅速增长势必会加剧飞行需求与有限的空域资源之间的矛盾，挖掘与充分利用空域的可用空间、时间资源因此成为构建“流量-空域”一体化空中交通管理系统的核心问题之一。空域复杂性作为度量空域承载空中交通能力的标准，如何对其进行科学合理的测度与评估，是未来能否实现高效的飞行流量管理及空域管理之关键，针对各类空域单元研究相应的复杂性产生机理、建立测度模型的重要意义不言而喻。基于此，论文全面介绍了国内外空域复杂性研究领域的发展历程、研究现状及发展趋势；系统论述了空域复杂性研究的理论框架、研究内容及关键问题；面向不同的空域运行条件，分析并提出了对应的研究路线；针对区域扇区、交叉航路分别研究了复杂性产生机理及测度方法。　　 一，研究了空域复杂性研究的体系框架。针对空中交通管理领域尚未形成明确复杂性研究框架之现状，以复杂性研究问题的提出作为起点，分析了空域系统运行中的复杂性来源并对其进行定义，进而提炼出该领域最主要的方法与成果，以动态密度、内禀性分析和复杂系统建模作为关键线索串接为该领域研究的体系。通过介绍与分析动态密度、基于无序性的空域复杂性、交通流扰动分析等多项研究成果，完善了复杂性研究体系框架。在结合空管实际及发展趋势的基础上，提出了面向结构化空域的复杂性研究路线和面向动态空域的复杂性研究路线。　　 二，研究扇区的复杂性测度问题，提出了基于态势惯性的扇区复杂性测度方法。通过分析结构性空域下交通对于空域的适应关系，提出用于定量计算不同交通态势所耗空管资源的态势惯性概念。将实际位置与航迹推测位置的空间误差作为衡量态势惯性的基准值，进而将其累积加权作为空域复杂性建立了测度模型，解决了需要记录管制员通话、统计进程单等主观方式来获得管制介入反馈信息的难点。所提复杂性测度方法既可用于同一扇区不同时段的复杂性比较亦可用于不同扇区间的复杂性比较，一定程度上克服了以往测度模型普适性较低的问题。　　 三，研究交叉航路的复杂性测度问题，建立了基于可用时隙的复杂性测度方法。根据动态空域条件下交通与空域间的互适应关系，分析了繁忙交叉航路的复杂性来源--可用时隙资源。将空域结构特征和航空器机动策略纳入交通流规划条件，针对2向交叉航路提出了交通流航迹规划的空域模型。在此基础之上分析了航空器横向侧移机动、变航向机动和组合机动模型的机动策略与规划方法，基于组合机动模型提出了评估交叉航路时隙可用率的评估模型，并对不同空域条件、机动策略下的时隙可用率和航路服务能力做了评估。　　 四，研究交叉航路的配置问题，建立了基于复杂性的航路配置模型。针对大规模航空器在交通流中的运行特征，提出了包括交通流分解与交通流重构的2阶段机动模型，通过空间分配方法建立起相应的交通流规划模型，可用于化解大规模交通条件下的飞行冲突。基于该机动模型，以提高交叉航路时隙可用率、降低交叉航路有效长度为优化目标建立了降低复杂性的交叉航路配置模型，为交叉航路进行灵活、动态的配置提供了新思路与新方法。　　 最后，总结了本论文的创新点及主要研究成果，并对后续研究方向进行展望。